ERPoT：基于轻量化多边形地图的移动机器人有效可靠姿态跟踪
机器人学
2025-05-26 v3
摘要
本文提出一种有效可靠的姿态跟踪解决方案，称为ERPoT，专为在大规模户外及挑战性室内环境中运行的移动机器人所设计，基于一种创新的先验多边形地图。特别是为了克服随环境扩张导致地图规模增大的挑战，本文提出了由多个多边形组成的新型先验地图。凭借运用多边形简洁且准确地描绘环境占用的优势，先验多边形地图在确保紧凑形式的同时实现了长期可靠的姿态跟踪。更重要的是，姿态跟踪在纯LiDAR模式下完成，将密集3D点云通过地面移除和障碍物筛选转化为稀疏2D扫描。基于此，本文引入了一种通过点-多边形匹配进行姿态估计的新型代价函数，包含两种不同的约束形式：点到顶点和点到边。本研究的主要关注点集中在两大关键方面：轻量化且紧凑的先验地图构建，以及有效可靠的机器人姿态跟踪。这两个方程为未来在不同环境中配备不同LiDAR传感器的各种移动平台进行导航奠定了基础。基于公开数据集及自行记录的数据集进行对比实验，评估结果表明ERPoT在可靠性、先验地图规模、姿态估计误差和运行时长等方面均优于其他六种方法。相关代码可访问于https://github.com/ghm0819/ERPoT，补充视频地址为https://youtu.be/cseml5FrW1Q。
引用
@article{arxiv.2409.14723,
title = {ERPoT: Effective and Reliable Pose Tracking for Mobile Robots Using Lightweight Polygon Maps},
author = {Haiming Gao and Qibo Qiu and Hongyan Liu and Dingkun Liang and Chaoqun Wang and Xuebo Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.14723},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 21 figures