This paper presents an efficient solution to 3D-LiDAR-based Monte Carlo localization (MCL). MCL robustly works if particles are exactly sampled around the ground truth. An inertial navigation system (INS) can be used for accurate sampling, but many particles are still needed to be used for solving the 3D localization problem even if INS is available. In particular, huge number of particles are necessary if INS is not available and it makes infeasible to perform 3D MCL in terms of the computational cost. Scan matching (SM), that is optimization-based localization, efficiently works even though INS is not available because SM can ignore movement constraints of a robot and/or device in its optimization process. However, SM sometimes determines an infeasible estimate against movement. We consider that MCL and SM have complemental advantages and disadvantages and propose a fusion method of MCL and SM. Because SM is considered as optimization of a measurement model in terms of the probabilistic modeling, we perform measurement model optimization as SM. The optimization result is then used to approximate the measurement model distribution and the approximated distribution is used to sample particles. The sampled particles are fused with MCL via importance sampling. As a result, the advantages of MCL and SM can be simultaneously utilized while mitigating their disadvantages. Experiments are conducted on the KITTI dataset and other two open datasets. Results show that the presented method can be run on a single CPU thread and accurately perform localization even if INS is not available.


翻译:本文提出了一种基于三维激光雷达的蒙特卡洛定位(MCL)高效解算方法。当粒子恰好采样于真实位姿附近时,MCL能够鲁棒工作。惯性导航系统(INS)可用于精确采样,但即使采用INS,求解三维定位问题仍需大量粒子。特别地,若无法使用INS,则需要海量粒子,这使得三维MCL因计算代价过高而难以实现。扫描匹配(SM)作为基于优化的定位方法,其优化过程可忽略机器人/设备的运动约束,因此即使无INS也能高效运行。然而,SM有时会得出违背运动规律的不可行估计。本文认为MCL与SM具有互补的优缺点,提出一种MCL与SM的融合方法。由于SM在概率建模框架下可视为量测模型优化,我们将其作为量测模型优化过程,利用优化结果近似量测模型分布,并基于该近似分布进行粒子采样。通过重要性采样将采样粒子与MCL融合,从而在抑制各自缺点的同时,同时发挥MCL与SM的优势。在KITTI数据集及另外两个公开数据集上的实验表明,所提方法可在单CPU线程上运行,且即使无INS也能实现准确定位。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
Meta-Learning to Cluster
Arxiv
18+阅读 · 2019年10月30日
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员