Online Collaborative Radio-enhanced Visual-inertial SLAM

• Main Author: Tuul, Viktor
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) 2019
• Subjects: Computer and Information Sciences; Data- och informationsvetenskap
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-254952

Simultaneous localization and mapping (SLAM) allows robots and other devices to localize and navigate in environments by using a map which itself generates. SLAM for single agent applications has matured and is showing promising results, thus the interest for collaborative SLAM has increased.This thesis proposes a framework for online collaborative radio-enhanced visual-inertial (VI) SLAM where multiple agents can collaborate by having their individually built maps merged and shared amongst each other. The framework is centralized with the aim to allow multiple agents to be managed by a single machine, also rendering it feasible to use the framework with agents that have limited computational resources, e.g. nano drones. Furthermore, radio technology is implemented in the framework which augments the SLAM solution by fusing ultra-wideband (UWB) anchor information into the built maps. This enables agents to query relevant parts of potentially large maps based on their contemporary radio activity.Four individual experiments are conducted to thoroughly evaluate the proposed solution. The results show that the collaborative SLAM system successfully allow agents to localize on parts of a map that other agents have built, running simultaneously. Moreover, the results also show that fusing UWB information into a visual-inertial map allow agents to perform partial-map queries, restricting the search area for visual matches between camera images and the map, reducing the risk of false re-localizations. === Samtidig lokalisering och kartläggning (SLAM) möjliggör för robotar och andra enheter att lokalisera sig och navigera i miljöer genom att nyttja en karta som den själv genererar. SLAM för enskilda agenter har mognat och visar lovande resultat, vilket innebär att intresset för kollaborativ SLAM har ökat.Detta arbete presenterar ett ramverk för kollaborativ radioaugmenterad visuell-inertial (VI) SLAM där flera agenter, exempelvis robotar, kan samverka genom att deras individuellt byggda kartor sammansätts och distributeras mellan varandra. Ramverket är centraliserat i syfte att att flera agenter hanteras av en enda maskin, vilket också möjliggör att ramverket kan användas for agenter med begränsade beräkningsresurser, till exempel nanodrönare. Dessutom så är även radioteknik implementerat i systemet vilket augmenterar SLAM-lösningen genom att inkorporera mottagen information från ultrabandbreddsnoder (UWB) i de byggda kartorna. Detta gör det möjligt för andra agenter att begränsa delar av potentiellt stora kartor for lokalisering baserat på deras innevarande mottagna radiosignaler.Fyra individuella experiment utförs för att grundligt utvärdera den föreslagna lösningen. Resultaten visar att det framtagna ramverket möjliggör för agenter att lokalisera på delar av kartor som andra agenter har byggt, medan de samtidigt körs. Dessutom visar resultaten att implementationen av UWBinformationen i de byggda kartorna medför att agenter kan utföra efterfrågningar på relevanta delar av en global karta. Detta möjliggör begränsningar av sökområdet för visuella träffar mellan kamera och karta och därigenom minska risken för falska omlokaliseringar.