A common approach to localize a mobile robot is by measuring distances to points of known positions, called anchors. Locating a device from distance measurements is typically phrased as a non-convex optimization problem, stemming from the nonlinearity of the measurement model. Non-convex optimization problems may yield suboptimal solutions when local iterative solvers such as Gauss-Newton are employed. In this paper, we design an optimality certificate for continuous-time range-only localization. Our formulation allows for the integration of a motion prior, which ensures smoothness of the solution and is crucial for localizing from only a few distance measurements. The proposed certificate comes at little additional cost since it has the same complexity as the sparse local solver itself: linear in the number of positions. We show, both in simulation and on real-world datasets, that the efficient local solver often finds the globally optimal solution (confirmed by our certificate) and when it does not, simple random reinitialization eventually leads to the certifiable optimum.


翻译:移动机器人本地化的常见方法是测量距离到已知位置点的距离,称为锚。从远程测量中定位设备通常被描述为非默认优化问题,源于测量模型的不线性。当使用高斯-牛顿等本地迭代解答器时,非convex优化问题可能会产生亚最佳解决方案。在本文中,我们设计了一个用于连续时间、仅限范围本地化的最佳认证。我们的配方允许整合之前的运动,确保解决方案的顺利性,并且对于仅从少数距离测量进行本地化至关重要。拟议的认证成本很少,因为它与稀有本地解答器本身具有同样的复杂性:位置数的线性。我们在模拟中和在现实世界数据集中都显示,高效本地解答器往往找到全球最佳解决方案(得到证书的确认),而没有找到全球最佳解决方案时,简单的随机重新初始化最终导致可验证的最佳解决方案。

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