Map-based localization for urban service mobile robotics

Mobile robotics research is currently interested on exporting autonomous navigation results achieved in indoor environments, to more challenging environments, such as, for instance, urban pedestrian areas. Developing mobile robots with autonomous navigation capabilities in such urban environments su...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Corominas Murtra, Andreu|||0000-0001-8111-2351
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2011
País:España
Institución:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Repositorio:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:upcommons.upc.edu:2117/94474
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/2117/94474
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-94474
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Mobile robot
Localization
Particle filter
Autonomous navigation
Robòtica
Reconeixement de formes (Informàtica)
Filtres digitals
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
id ES_c9e9935c8dae13e825f84a7adfe6c2ef
oai_identifier_str oai:upcommons.upc.edu:2117/94474
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Map-based localization for urban service mobile robotics
title Map-based localization for urban service mobile robotics
spellingShingle Map-based localization for urban service mobile robotics
Corominas Murtra, Andreu|||0000-0001-8111-2351
Mobile robot
Localization
Particle filter
Autonomous navigation
Robòtica
Reconeixement de formes (Informàtica)
Filtres digitals
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
title_short Map-based localization for urban service mobile robotics
title_full Map-based localization for urban service mobile robotics
title_fullStr Map-based localization for urban service mobile robotics
title_full_unstemmed Map-based localization for urban service mobile robotics
title_sort Map-based localization for urban service mobile robotics
dc.creator.none.fl_str_mv Corominas Murtra, Andreu|||0000-0001-8111-2351
author Corominas Murtra, Andreu|||0000-0001-8111-2351
author_facet Corominas Murtra, Andreu|||0000-0001-8111-2351
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Sanfeliu Cortés, Alberto
Mirats Tur, Josep M. (Josep Maria)
dc.subject.none.fl_str_mv Mobile robot
Localization
Particle filter
Autonomous navigation
Robòtica
Reconeixement de formes (Informàtica)
Filtres digitals
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
topic Mobile robot
Localization
Particle filter
Autonomous navigation
Robòtica
Reconeixement de formes (Informàtica)
Filtres digitals
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
description Mobile robotics research is currently interested on exporting autonomous navigation results achieved in indoor environments, to more challenging environments, such as, for instance, urban pedestrian areas. Developing mobile robots with autonomous navigation capabilities in such urban environments supposes a basic requirement for a upperlevel service set that could be provided to an users community. However, exporting indoor techniques to outdoor urban pedestrian scenarios is not evident due to the larger size of the environment, the dynamism of the scene due to pedestrians and other moving obstacles, the sunlight conditions, and the high presence of three dimensional elements such as ramps, steps, curbs or holes. Moreover, GPS-based mobile robot localization has demonstrated insufficient performance for robust long-term navigation in urban environments. One of the key modules within autonomous navigation is localization. If localization supposes an a priori map, even if it is not a complete model of the environment, localization is called map-based. This assumption is realistic since current trends of city councils are on building precise maps of their cities, specially of the most interesting places such as city downtowns. Having robots localized within a map allows for a high-level planning and monitoring, so that robots can achieve goal points expressed on the map, by following in a deliberative way a previously planned route. This thesis deals with the mobile robot map-based localization issue in urban pedestrian areas. The thesis approach uses the particle filter algorithm, a well-known and widely used probabilistic and recursive method for data fusion and state estimation. The main contributions of the thesis are divided on four aspects: (1) long-term experiments of mobile robot 2D and 3D position tracking in real urban pedestrian scenarios within a full autonomous navigation framework, (2) developing a fast and accurate technique to compute on-line range observation models in 3D environments, a basic step required by the real-time performance of the developed particle filter, (3) formulation of a particle filter that integrates asynchronous data streams and (4) a theoretical proposal to solve the global localization problem in an active and cooperative way, defining cooperation as either information sharing among the robots or planning joint actions to solve a common goal.
publishDate 2011
dc.date.none.fl_str_mv 2011
2011-09-23
2011
2011-10-11
dc.type.none.fl_str_mv doctoral thesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
VoR
http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv https://hdl.handle.net/2117/94474
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-94474
url https://hdl.handle.net/2117/94474
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-94474
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
dc.source.none.fl_str_mv reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
instname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
instname_str Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
reponame_str UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
collection UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869419433167945728
spelling Map-based localization for urban service mobile roboticsCorominas Murtra, Andreu|||0000-0001-8111-2351Mobile robotLocalizationParticle filterAutonomous navigationRobòticaReconeixement de formes (Informàtica)Filtres digitalsÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civilMobile robotics research is currently interested on exporting autonomous navigation results achieved in indoor environments, to more challenging environments, such as, for instance, urban pedestrian areas. Developing mobile robots with autonomous navigation capabilities in such urban environments supposes a basic requirement for a upperlevel service set that could be provided to an users community. However, exporting indoor techniques to outdoor urban pedestrian scenarios is not evident due to the larger size of the environment, the dynamism of the scene due to pedestrians and other moving obstacles, the sunlight conditions, and the high presence of three dimensional elements such as ramps, steps, curbs or holes. Moreover, GPS-based mobile robot localization has demonstrated insufficient performance for robust long-term navigation in urban environments. One of the key modules within autonomous navigation is localization. If localization supposes an a priori map, even if it is not a complete model of the environment, localization is called map-based. This assumption is realistic since current trends of city councils are on building precise maps of their cities, specially of the most interesting places such as city downtowns. Having robots localized within a map allows for a high-level planning and monitoring, so that robots can achieve goal points expressed on the map, by following in a deliberative way a previously planned route. This thesis deals with the mobile robot map-based localization issue in urban pedestrian areas. The thesis approach uses the particle filter algorithm, a well-known and widely used probabilistic and recursive method for data fusion and state estimation. The main contributions of the thesis are divided on four aspects: (1) long-term experiments of mobile robot 2D and 3D position tracking in real urban pedestrian scenarios within a full autonomous navigation framework, (2) developing a fast and accurate technique to compute on-line range observation models in 3D environments, a basic step required by the real-time performance of the developed particle filter, (3) formulation of a particle filter that integrates asynchronous data streams and (4) a theoretical proposal to solve the global localization problem in an active and cooperative way, defining cooperation as either information sharing among the robots or planning joint actions to solve a common goal.Actualment, la recerca en robòtica mòbil té un interés creixent en exportar els resultats de navegació autònoma aconseguits en entorns interiors cap a d'altres tipus d'entorns més exigents, com, per exemple, les àrees urbanes peatonals. Desenvolupar capacitats de navegació autònoma en aquests entorns urbans és un requisit bàsic per poder proporcionar un conjunt de serveis de més alt nivell a una comunitat d'usuaris. Malgrat tot, exportar les tècniques d'interiors cap a entorns exteriors peatonals no és evident, a causa de la major dimensió de l'entorn, del dinamisme de l'escena provocada pels peatons i per altres obstacles en moviment, de la resposta de certs sensors a la il.luminació natural, i de la constant presència d'elements tridimensionals tals com rampes, escales, voreres o forats. D'altra banda, la localització de robots mòbils basada en GPS ha demostrat uns resultats insuficients de cara a una navegació robusta i de llarga durada en entorns urbans. Una de les peces clau en la navegació autònoma és la localització. En el cas que la localització consideri un mapa conegut a priori, encara que no sigui un model complet de l'entorn, parlem d'una localització basada en un mapa. Aquesta assumpció és realista ja que la tendència actual de les administracions locals és de construir mapes precisos de les ciutats, especialment dels llocs d'interés tals com les zones més cèntriques. El fet de tenir els robots localitzats en un mapa permet una planificació i una monitorització d'alt nivell, i així els robots poden arribar a destinacions indicades sobre el mapa, tot seguint de forma deliberativa una ruta prèviament planificada. Aquesta tesi tracta el tema de la localització de robots mòbils, basada en un mapa i per entorns urbans peatonals. La proposta de la tesi utilitza el filtre de partícules, un mètode probabilístic i recursiu, ben conegut i àmpliament utilitzat per la fusió de dades i l'estimació d'estats. Les principals contribucions de la tesi queden dividides en quatre aspectes: (1) experimentació de llarga durada del seguiment de la posició, tant en 2D com en 3D, d'un robot mòbil en entorns urbans reals, en el context de la navegació autònoma, (2) desenvolupament d'una tècnica ràpida i precisa per calcular en temps d'execució els models d'observació de distàncies en entorns 3D, un requisit bàsic pel rendiment del filtre de partícules a temps real, (3) formulació d'un filtre de partícules que integra conjunts de dades asíncrones i (4) proposta teòrica per solucionar la localització global d'una manera activa i cooperativa, entenent la cooperació com el fet de compartir informació, o bé com el de planificar accions conjuntes per solucionar un objectiu comú.Universitat Politècnica de CatalunyaSanfeliu Cortés, AlbertoMirats Tur, Josep M. (Josep Maria)20112011-09-2320112011-10-11doctoral thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06VoRhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2117/94474https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-94474reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCinstname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Inglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessoai:upcommons.upc.edu:2117/944742026-05-27T15:37:01Z
score 15,300719

Similares en LA Referencia