Robustness and resilience of simultaneous localization and mapping (SLAM) are critical requirements for modern autonomous robotic systems. One of the essential steps to achieve robustness and resilience is the ability of SLAM to have an integrity measure for its localization estimates, and thus, have internal fault tolerance mechanisms to deal with performance degradation. In this work, we introduce a novel method for predicting SLAM localization error based on the characterization of raw sensor inputs. The proposed method relies on using a random forest regression model trained on 1-D global pooled features that are generated from characterized raw sensor data. The model is validated by using it to predict the performance of ORB-SLAM3 on three different datasets running on four different operating modes, resulting in an average prediction accuracy of up to 94.7\%. The paper also studies the impact of 12 different 1-D global pooling functions on regression quality, and the superiority of 1-D global averaging is quantitatively proven. Finally, the paper studies the quality of prediction with limited training data, and proves that we are able to maintain proper prediction quality when only 20 \% of the training examples are used for training, which highlights how the proposed model can optimize the evaluation footprint of SLAM systems.


翻译:现代自主机器人系统的关键要求之一,是实现稳健性和复原力的关键步骤之一,就是SLAM能够对本地化估计进行完整度量,从而有内部错容机制处理性能退化问题。在这项工作中,我们采用了一种新的方法,根据原始传感器投入的特征,预测SLAM本地化误差。拟议方法依靠的是使用一个随机森林回归模型,该模型以1D全球集合特征为培训对象,这些特征是由原始传感器数据生成的。该模型通过使用该模型来预测在四种不同操作模式运行的三个不同数据集上的ORB-SLAM3的性能,从而得出平均预测准确度高达94.7<unk> 。本文还研究了12个不同的1D全球集合功能对回归质量的影响,1D全球平均率的优势得到了定量证明。最后,文件研究用有限的培训数据进行的预测质量,并证明在培训实例仅使用20<unk> 时,我们能够保持适当的预测质量,这突出表明了拟议的模型如何优化SLAM系统足迹。</s>

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