 |
Как повысить производительность автономных роботов – знают в ЛЭТИ
Исследователи СПбГЭТУ «ЛЭТИ» предложили алгоритм фильтрации лазерных сканов с лидаров, основанный на соответствии сканов друг другу. Новый подход позволит сократить среднее время обработки информации и повысить производительность робота за счет оптимизации затрат его вычислительных ресурсов. Исследователи разработали формулы, позволяющие адаптировать фильтр к конкретному роботу с известной скоростью и характеристиками лидара, а также предложили при движении в помещении использовать детектор коридоров. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом международном журнале Robotics and Autonomous Systems.
В современной робототехнике применяются лидары и дальномеры, работающие на алгоритмах SLAM (одновременная локализация и построение карты) и SfM (структура из движения). Обе технологии имеют общий недостаток – они собирают одновременно слишком мало и слишком много информации. С одной стороны, данных слишком мало, потому что их невозможно обобщить без существенной потери точности. В то же время для хранения и обработки данных, которые собираются каждые 30 мс, требуется большой объем памяти. Например, для робота, который движется со скоростью меньше 60 км/ч, нет необходимости сканировать пространство столь часто, иначе точность собираемой информации снижается из-за избыточного количества густых облаков точек.
Проанализировав существующие методики уменьшения размеров лазерного скана, заведующий кафедрой математического обеспечения и применения ЭВМ (МО ЭВМ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Кирилл Владимирович Кринкин и ассистент этой же кафедры Антон Юрьевич Филатов пришли к выводу: чтобы ускорить фильтрацию, нужно уменьшить количество входных данных и определить ценность каждого сканирования для последующей передачи исходного скана в ядро алгоритма SLAM.
Для решения поставленной задачи исследователи ЛЭТИ предложили использовать корреляционный фильтр для двухмерных лазерных сканов. Принцип его действия заключается в сравнении текущего входящего лазерного скана с предыдущим. Если сканы «информационно похожи», то текущий скан не обрабатываться. «Чтобы избежать шума в наблюдениях, лучше сравнивать входящий скан с несколькими предыдущими сканами. Таким образом, появляется скользящее окно сканов, которое играет роль эталона для новых входящих данных», – поясняет К.В. Кринкин.
Для расчета корреляции сканов было предложено создавать для каждого из них гистограммы, основанные на разделении по дальности и по углам, а затем производить расчет корреляции путем вычисления коэффициента Пирсона.
Чтобы не потерять полезную информацию при движении робота по средам без особенностей, например, по коридорам, ученые предложили обнаруживать сканы таких сред до фильтрации и не отбрасывать их. Для этого необходимо просмотреть каждую точку лазерного сканирования и вычислить знак разности дальностей текущей и следующей точек. Точность определения зависит от строения коридора и может быть разной в конкретных условиях.
Исследователи протестировали предложенный метод на наборах данных MIT stata dataset и TUM dataset с алгоритмами vinySLAM, Gmapping и Google Cartographer.
«Эксперименты показали, что предложенный алгоритм фильтрации работает значительно быстрее, чем имеющиеся алгоритмы сопоставления сканов (5,9⋅10-5 с для фильтрации, 12,9⋅10-3 с для совмещения сканов vinySLAM). Данный метод позволяет более чем на 40% сэкономить время обработки сканов, а также высвободить вычислительные ресурсы для решения других задач».
Заведующий кафедрой математического обеспечения и применения ЭВМ Кирилл Владимирович Кринкин
Исследование выполнено на средства гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Отдельные материалы и оборудование предоставлены компанией JetBrains Research.
Контактное лицо: Дарья Бодак
Компания: СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
Добавлен: 17:03, 03.02.2022
Количество просмотров: 776
Страна: Россия
| В Хакасии выберут лучший студсовет общежитий Сибири и Дальнего Востока, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 23:08, 21.10.2026, Россия589 |
| Завтра, 22 октября, в ХГУ им. Н.Ф. Катанова стартует межокружной этап всероссийского конкурса на лучший студенческий совет общежития «ОБЩАГА». Проект объединит лидеров студенческого самоуправления Сибири и Дальнего Востока. Программа реализуется при поддержке Росмолодёжи. |
| Горный компас обозначил верное направление для студентов ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 22:50, 21.10.2026, Россия93 |
| Команда будущих инженеров горного дела из Хакасского госуниверситета стала участником финала всероссийского чемпионата по 3D-моделированию «Горный компас» в городе Апатиты Мурманской области. В этом году он проводился впервые. |
| В колледже ХГУ пройдёт Единый день открытых дверей, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 22:14, 21.10.2026, Россия162 |
| Завтра, 17 октября, по всей стране в рамках федерального проекта «Профессионалитет» состоится Единый день открытых дверей. В республике традиционно в числе региональных площадок – колледж педагогического образования, информатики и права ХГУ. Он входит в кластер «Педагогика» и распахнёт двери для всех желающих. |
| Участники научного стендапа ХГУ призывают зрителей громко топать и хлопать, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 22:03, 21.10.2026, Россия68 |
| Эти они помогут молодым учёным приблизить победу в научном стендапе. Сегодня, 14 октября, в Хакасском государственном университете им. Н.Ф. Катанова состоится «Научная битва» (16+): молодые исследователи расскажут о теме своей научной работы так, чтобы она стала понятна и интересна человеку, далекому от науки. |
| В Хакасии стартует Региональная молодёжная неделя, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 21:52, 13.10.2026, Россия201 |
| Лейтмотив просветительских встреч – «Укрепление единства российской нации». Торжественное открытие пройдёт сегодня на площадке Хакасского госуниверситета. Организатор тематической недели в республике – Координационный центр вуза. |
| Будущие историки вызволяли похищенную «невесту», участвовали в бунте и битве на мечах, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 21:42, 13.10.2026, Россия107 |
| Студенты института истории и права Хакасского госуниверситета приняли участие в театрализованной экскурсии в музее под открытым небом «Посёлок предков» на территории заповедника «Хакасский». Программа началась в реконструированном жилище таштыкской культуры, затем группа прошла к дому тагарской культуры, где по сценарию разыграли похищение невесты. |
| Хакасию на медиаинтенсиве «Твой Ход × ШУМ» представила студентка ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 20:22, 07.10.2026, Россия707 |
| Около ста представителей региональных команд из 40 субъектов страны объединила Президентская платформа «Россия – страна возможностей». В числе участников образовательной программы – студентка института естественных наук и математики Хакасского госуниверситета Елена Мясникова. |
| Лучшим специалистом по охране труда в Сибири стала преподаватель ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 19:35, 07.10.2026, Россия221 |
| Специалист по охране труда в ООО «Восточно-Бейский разрез», преподаватель Хакасского госуниверситета Наталья Платова достойно представила республику на Межрегиональном конкурсе в Томске. Она признана серебряным призёром в номинации «Лучший специалист по охране труда Сибири организаций производственной сферы». |
|
|
