The visual simultaneous localization and mapping(vSLAM) is widely used in GPS-denied and open field environments for ground and surface robots. However, due to the frequent perception failures derived from lacking visual texture or the {swing} of robot view direction on rough terrains, the accuracy and robustness of vSLAM are still to be enhanced. The study develops a novel view planning approach of actively perceiving areas with maximal information to address the mentioned problem; a gimbal camera is used as the main sensor. Firstly, a map representation based on feature distribution-weighted Fisher information is proposed to completely and effectively represent environmental information richness. With the map representation, a continuous environmental information model is further established to convert the discrete information space into a continuous one for numerical optimization in real-time. Subsequently, the receding horizon optimization is utilized to obtain the optimal informative viewpoints with simultaneously considering the robotic perception, exploration and motion cost based on the continuous environmental model. Finally, several simulations and outdoor experiments are performed to verify the improvement of localization robustness and accuracy by the proposed approach.


翻译:视觉同步定位和绘图(vSLAM)在地面和表面机器人的GPS封闭和开放的实地环境中被广泛使用,但是,由于在粗野地形上缺乏视觉质地或机器人视图方向而经常产生感知失灵,VSLAM的准确性和稳健性仍有待加强。研究开发了一种新颖的观点规划方法,即积极观测区域,提供最大信息,以解决上述问题;使用Gimbal相机作为主要传感器。首先,根据地貌分布加权渔业信息的地图显示方式建议全面、有效地代表环境信息的丰富性。随着地图的显示方式,将进一步建立一个连续的环境信息模型,将离散信息空间转换成一个连续的实时数字优化空间。随后,利用淡化的地平线优化来获取最佳的信息观点,同时考虑基于连续环境模型的机器人认知、探索和运动成本。最后,进行了若干模拟和户外实验,以核实拟议方法对本地化的稳健性和准确性进行了改进。

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