Modern robotic systems are required to operate in challenging environments, which demand reliable localization under challenging conditions. LiDAR-based localization methods, such as the Iterative Closest Point (ICP) algorithm, can suffer in geometrically uninformative environments that are known to deteriorate registration performance and push optimization toward divergence along weakly constrained directions. To overcome this issue, this work proposes i) a robust multi-category (non-)localizability detection module, and ii) a localizability-aware constrained ICP optimization module and couples both in a unified manner. The proposed localizability detection is achieved by utilizing the correspondences between the scan and the map to analyze the alignment strength against the principal directions of the optimization as part of its multi-category LiDAR localizability analysis. In the second part, this localizability analysis is then tightly integrated into the scan-to-map point cloud registration to generate drift-free pose updates along well-constrained directions. The proposed method is thoroughly evaluated and compared to state-of-the-art methods in simulation and during real-world experiments1, underlying the gain in performance and reliability in LiDAR-challenging scenarios. In all experiments, the proposed framework demonstrates accurate and generalizable localizability detection and robust pose estimation without environment-specific parameter tuning.


翻译:需要现代机器人系统在具有挑战性的环境中运作,这要求在具有挑战性的条件下实现可靠的本地化。基于LiDAR的本地化方法,如“热点偏近点”算法,在已知会降低注册性能和推动优化向微弱限制方向偏差的几何非信息化环境中,可能会受到影响。为解决这一问题,这项工作提议了:(一) 一个强有力的多类(非本地化检测模块),以及(二) 一个具有本地化认识的受本地化限制的比较方案优化模块和夫妇以统一的方式进行。拟议的本地化检测方法是利用扫描和地图之间的对应方法,分析优化的主要方向的匹配强度,作为其多类LiDAR的本地化分析的一部分。在第二部分,这种本地化分析随后被紧密地纳入扫描到本地云点的登记,以便根据周密的方向产生无流的无地层最新材料。拟议方法经过彻底评估,并与模拟和现实世界实验期间的状态方法进行比较。1 利用扫描和可靠的本地精确性测试框架的绩效和可靠性基础。

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