This paper mainly studies the localization and mapping of range sensing robots in the confidence-rich map (CRM), a dense environmental representation with continuous belief, and then extends to information-theoretic exploration to reduce the pose uncertainty. Most previous works about active simultaneous localization and mapping (SLAM) and exploration always assumed the known robot poses or utilized inaccurate information metrics to approximate pose uncertainty, resulting in imbalanced exploration performance and efficiency in the unknown environment. This inspires us to extend the confidence-rich mutual information (CRMI) with measurable pose uncertainty. Specifically, we propose a Rao-Blackwellized particle filter-based localization and mapping scheme (RBPF-CLAM) for CRMs, then we develop a new closed-form weighting method to improve the localization accuracy without scan matching. We further compute the uncertain CRMI (UCRMI) with the weighted particles by a more accurate approximation. Simulations and experimental evaluations show the localization accuracy and exploration performance of the proposed methods in unstructured and confined scenes.


翻译:本文主要研究富信心地图(CRM)中测距机器人的定位和绘图,这是一个具有持续信念的密集环境代表,然后扩大到信息理论探索,以减少造成不确定性的情况。以前关于积极同时测距和绘图(SLAM)和勘探的大部分工作总是假设已知机器人构成或使用了不准确的信息度量,以造成不确定性,从而在未知环境中造成勘探性和效率不平衡。这促使我们扩大具有可测量不确定性的具有信心的相互信息(CRMI ) 。具体地说,我们提议为CRMs采用以Rao-BEC-CLAM为基础的测距和绘图法(RBPF-CLAM ),然后我们开发一种新的封闭式加权法,以提高本地化精度,而不进行扫描匹配。我们用更准确的近似法进一步将不确定的CRMI(UCRMI)与加权粒子合成。模拟和实验性评价显示在不结构化和封闭的场景中拟议方法的本地化精度和勘探性。

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