This thesis focuses on the problem of SLAM, in particular feature-based SLAM, where a mobile autonomous vehicle explores an unknown environment, navigating by observing landmarks. As the environment is previously unexplored, SLAM algorithms must estimate the location of the landmarks in addition to the location of the vehicle. The majority of research in feature-based SLAM builds on the legacy of foundational work using the Extended Kalman Filter (EKF), a single-object estimation technique. Because feature-based SLAM is an inherently multi-object problem, this has led to a number of suboptimalities in popular solutions. We hypothesize that a feature based SLAM algorithm derived from multi-object estimation techniques can achieve superior estimation performance compared to conventional algorithms, especially in conditions where the aforementioned weaknesses are most promi-
nent. In this work, we develop such an algorithm, using the SC-PHD filter, a multi-object estimator modeled on cluster processes. This algorithm hosts capabilities not typically seen with feature-base SLAM solutions such as principled handling of false alarm measurements and missed detections, and navigation with a mixture of stationary and moving landmarks. We
present experiments with the SC-PHD SLAM algorithm on both synthetic and real datasets using an autonomous underwater vehicle. We also compare our method to the RB-PHD SLAM, showing that it requires fewer approximations in its derivation and thus achieves superior performance.
__________________
Aquesta tesis es centra en el problema de la localitzacioĢ y la construccioĢ de mapes de forma simultaĢnia (SLAM), en particular en el SLAM basat en caracterıĢstiques, on un vehicle moĢbil autoĢnom explora un entorn desconegut navegant mentre observa aquestes caracterıĢstiques. Donat que inicialment lāentorn es desconegut, els algoritmes SLAM han dāestimar la localitzacioĢ dāaquestes caracterıĢstiques de lāentorn al mateix temps que estima la localitzacioĢ del propi vehicle. La major part de la recerca en SLAM basat en caracterıĢstiques sāalimenta del llegat fonamental en filtres de Kalman esteĢs (EKF), teĢcnica dāestimacioĢ uni-objecte. Al ser el SLAM basat en caracterıĢstiques intrıĢnsecament un problema multi-objecte sāhan popularitzat un nombre de solucions sub-oĢptimas. En aquesta tesis en fa la hipoĢtesi de que un SLAM basat en caracterıĢstiques derivat dāuna teĢcnica dāestimacioĢ multi-objecte pot aconseguir un major grau de rendiment en lāestimacioĢ comparat amb els algoritmes convencionals, especialment en aquelles situacions on les debilitats anomenades anteriorment soĢn meĢs presents. En aquesta tesis es desenvolupa aquest algoritme a partir dāun filtre PHD amb un uĢnic grup (SC-PHD), una teĢcnica dāestimacioĢ multi-objecte basat en processos dāagrupacioĢ. Aquest algoritme teĢ unes capacitats que normalment no es veuen en els algoritmes de SLAM basats en caracterıĢstiques, ja que eĢs capaç de tractar falses caracterıĢstiques, aixÄ±Ģ com caracterıĢstiques no detectades pels sensors del vehicle, a meĢs de navegar en un entorn amb la preseĢncia de caracterıĢstiques estaĢtiques i caracterıĢstiques en moviment de forma simultaĢnia. Es presenten els resultats experimentals de lāalgoritme SC-PHD en entorns reals i simulats utilitzant un vehicle autoĢnom submarıĢ. Els resultats soĢn comparats amb lāalgoritme de SLAM Rao- Blackwellized PHD (RB-PHD), demostrant que es requereixen menys aproximacions en la seva derivacioĢ i en consequĢeĢncia sāobteĢ un rendiment superior.