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研究发现:Wi-Fi数据有助于提高映射算法的准确性

2019-03-25 09:19 千家网
关键词:Wi-Fi数据SLAM

导读:SLAM(即时定位与地图构建)是一个经过深入研究的计算问题,它涉及更新环境映射,同时跟踪代理的位置(一般来说,所述代理是无人机或机器人)。

SLAM(即时定位与地图构建)是一个经过深入研究的计算问题,它涉及更新环境映射,同时跟踪代理的位置(一般来说,所述代理是无人机或机器人)。廉价、无处不在的深度传感器和复杂算法的出现,在一定程度上解决了这一问题,但即使是最先进的视觉系统也并不完美:对称和重复的模式有时会导致错误的地图,上述传感器往往会产生大量笨拙的数据。

图片来源:图虫创意

这就是为什么研究人员建议使用Wi-Fi传感技术来补充这项技术。在Arxiv.org上发表的一篇新论文《为室内应用增加可视SLAM与Wi-Fi感应》描述了一种将无线数据集成到可视SLAM算法中的“通用方法”,其目标是提高数据的准确性和最小化硬件开销。

“在大多数城市环境中,大多数机器人或移动设备都可以使用Wi-Fi无线网络,Wi-Fi无线接入点无处不在,Wi-Fi和视觉传感相互补充。在这项工作中,我们提出了一个通用的工作流程,将Wi-Fi传感技术结合到可视SLAM算法中,以减轻感知混叠和高计算复杂性。”该论文的作者写道。

研究人员的系统将来自摄像机的视觉框架(图像)与相应的Wi-Fi信号相关联。每走三到四米,机器人或移动设备就会暂停十秒钟来收集信号,然后与随后的任何视觉帧相关联,直到下一次暂停。Wi-Fi集群的分布,每一个都包含类似于识别标志的帧,有助于建立与当前帧的空间接近度。该团队指出,当前帧仅与类似集群内的帧进行比较,以便加快循环关闭,或者决定代理是否返回到以前访问过的区域。最后,将当前帧分配给正确的集群。

科学家们使用他们的技术检测了三个独立的开源可视化SLAM系统——RGBD-SLAM、RTAB-Map和ORB-SLAM,并在测试中使用微软Kinect传感器收集了测量结果(相当于大学校园建筑的四组数据),该传感器安装在Turtlebot机器人上。分析表明,在所有四种算法中,平均准确率提高了11%,计算时间减少了15%至25%,并且与FABMAP(一种Wi-Fi增强SLAM系统)的性能相当,甚至在某些情况下更好。

当然,还有改进的空间。研究人员指出,Wi-Fi信号强度受“环境动态”的影响,比如房间里的人数和同时连接的设备数量,而房间里几乎没有像墙壁这样的“阻挡物体”,Wi-Fi集群的数量往往更少。此外,他们说,性能增益与访问点的数量有关,建议的方法适用于低至40的情况下将工作得更好。

尽管如此,该团队认为,通过一些改进(以及细粒度60GHz感应等技术),他们的方法不仅可以用于当前和未来的机器人,还可以用于AR耳机,如微软的HoloLens和MagicLeap的One。他们写道:“我们希望展示Wi-Fi传感技术在城市空间长期持续使用中的效用。(我们已经证明)这些工作对机器人和移动设备都很有用。”