非结构化户外无 GNSS 环境下无人地面车辆的鲁棒定位方案
机器人学
2023-09-07 v1
摘要
本工作致力于解决在非结构化户外全球导航卫星系统（GNSS）拒止环境中自主运行的无人地面车辆（UGV）定位系统的开发难题。目标是实现精确建图与长距离导航，并在自主施工、军事工程任务及非地球行星探索等领域具有实际应用。所提出的系统——地形参考保障工程定位系统（TRAELS）——利用扩展卡尔曼滤波器（EKF）将两种互补的地形参考导航（TRN）方法产生的位姿估计与轮式里程计及惯性测量单元（IMU）测量相融合。与需要回环闭合的同步定位与建图（SLAM）系统不同，所述方法在长距离与单向任务中无需重访先前位置即可保持精度。TRAELS 在多种环境中进行了评估。在具有显著几何与地表特征组合的区域，TRAELS 所采用的 TRN 方法可稳定实现小于 3.0 m 的绝对轨迹误差。该方案在穿越特征稀疏区域时亦能从大幅累积漂移中恢复，这对确保系统在各类挑战性 GNSS 拒止环境中的鲁棒性能至关重要。总体而言，证明了该系统在挑战性 GNSS 拒止环境中提供精确定位与建图能力的有效性，并进行分析以期为改进面向 UGV 的 TRN 方法提供见解。
引用
@article{arxiv.2309.02569,
title = {A Robust Localization Solution for an Uncrewed Ground Vehicle in Unstructured Outdoor GNSS-Denied Environments},
author = {W. Jacob Wagner and Isaac Blankenau and Maribel DeLaTorre and Amartya Purushottam and Ahmet Soylemezoglu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.02569},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 9 figures, 2 tables, to be published in The Proceedings of the Institute of Navigation GNSS+ 2023 conference (ION GNSS+ 23)