This paper presents an efficient solution to 3D-LiDAR-based Monte Carlo localization (MCL). MCL robustly works if particles are exactly sampled around the ground truth. An inertial navigation system (INS) can be used for accurate sampling, but many particles are still needed to be used for solving the 3D localization problem even if INS is available. In particular, huge number of particles are necessary if INS is not available and it makes infeasible to perform 3D MCL in terms of the computational cost. Scan matching (SM), that is optimization-based localization, efficiently works even though INS is not available because SM can ignore movement constraints of a robot and/or device in its optimization process. However, SM sometimes determines an infeasible estimate against movement. We consider that MCL and SM have complemental advantages and disadvantages and propose a fusion method of MCL and SM. Because SM is considered as optimization of a measurement model in terms of the probabilistic modeling, we perform measurement model optimization as SM. The optimization result is then used to approximate the measurement model distribution and the approximated distribution is used to sample particles. The sampled particles are fused with MCL via importance sampling. As a result, the advantages of MCL and SM can be simultaneously utilized while mitigating their disadvantages. Experiments are conducted on the KITTI dataset and other two open datasets. Results show that the presented method can be run on a single CPU thread and accurately perform localization even if INS is not available.


翻译:本文为基于 3D-LiDAR 的 Monte Carlo 本地化提供了一种有效的解决方案。 如果粒子在地面真相周围被精确地抽样, MCL 将发挥有效作用。 一个惯性导航系统(INS)可以用于精确取样,但许多颗粒仍然需要用于解决 3D 本地化问题,即使有 INS 存在,特别是,如果没有IMS 和 SM 的组合法,则需要大量粒子来解决 3D-LiDAR 的基于 蒙特卡洛 本地化问题。扫描匹配(SM),这是基于优化本地化的本地化,尽管IMS并不可用,但效率也有效。然而,SMNS有时会无视机器人和/或装置在优化过程中的移动限制。但是,SMNIS有时会确定一个不可行的本地化估计值。我们认为,MCL和SM的组合法是补充性的,因为SMFI的运行率分析结果可以被使用。</s>

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