Challenges inherent to autonomous wintertime navigation in forests include lack of reliable a Global Navigation Satellite System (GNSS) signal, low feature contrast, high illumination variations and changing environment. This type of off-road environment is an extreme case of situations autonomous cars could encounter in northern regions. Thus, it is important to understand the impact of this harsh environment on autonomous navigation systems. To this end, we present a field report analyzing teach-and-repeat navigation in a subarctic forest while subject to fluctuating weather, including light and heavy snow, rain and drizzle. First, we describe the system, which relies on point cloud registration to localize a mobile robot through a boreal forest, while simultaneously building a map. We experimentally evaluate this system in over 18.8 km of autonomous navigation in the teach-and-repeat mode. Over 14 repeat runs, only four manual interventions were required, three of which were due to localization failure and another one caused by battery power outage. We show that dense vegetation perturbs the GNSS signal, rendering it unsuitable for navigation in forest trails. Furthermore, we highlight the increased uncertainty related to localizing using point cloud registration in forest trails. We demonstrate that it is not snow precipitation, but snow accumulation, that affects our system's ability to localize within the environment. Finally, we expose some challenges and lessons learned from our field campaign to support better experimental work in winter conditions. Our dataset is available online.


翻译:森林自动冬季航行固有的固有挑战包括缺乏可靠的全球导航卫星系统信号、低地特征对比、高光度变化和环境变化。这种离地环境是北方区域自治汽车可能遇到的极端情况。因此,必须了解这种恶劣环境对自主导航系统的影响。为此,我们提交一份实地报告,分析亚北极森林的教学和再生导航,同时受气候波动影响,包括轻重雪、雨和细雨。首先,我们描述该系统,该系统依靠点云登记将移动机器人通过北冰洋森林本地化,同时绘制地图。我们在18.8公里的自主航行中以教学和再生模式对该系统进行实验性评估。经过14次重复运行后,只需要4次人工干预,其中3次是由于本地化失败,另外1次是由于电池断电造成的。我们展示了密集的植被对全球导航卫星系统信号的渗透,使其不适于在森林轨迹上航行。此外,我们强调,利用点云层登记能力在森林轨迹中进行的地方化的不确定性增加。我们强调,在利用点云层积累能力进行实地评估后,我们从实地的雪层运动会影响到实地的雪层。我们从实地的雪层运动。我们学到了某种程度。我们了解了某种程度。

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