Development of Localisation System Framework and Ground Truth Generation Pipeline for KuupKulgur
Laen...
Kuupäev
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Tartu Ülikool
Abstrakt
This thesis presents the development of a localisation system framework that includes a custombuilt
Unscented Kalman Filter (UKF) library for lunar rovers and a lidar-based ground truth
generation method for evaluating its performance. The work is motivated by the Estonian microrover
project KuupKulgur, which requires a localisation system as part of its larger autonomy
software development. The created system needs to be modular to support the project’s
changing requirements due to its early stage of development, which includes different robot mechanical
modifications and sensor configurations. A C++ localisation library that includes the
UKF was developed together with a Robot Operating System (ROS) package that enables future
integration with the existing software stack of KuupKulgur. The library supports modular state
and measurement vector handling with easily interchangeable system models. For ground truth
generation and evaluation, a ROS package was implemented that utilises the Direct LiDARInertial
Odometry (DLIO) algorithm with the Ouster OS-1 lidar. This work serves as the basis
for estimating lunar rover localisation and verifying the results. Verification is performed by
comparing localisation results to ground truth generated from a lunar analogue site using the
microrover KuupKulgur.
Kirjeldus
Bakalaureusetöö eesmärgiks on luua lokaliseerimissüsteemi raamistik, mis sisaldab endas spetsiaalselt kuukulgurite jaoks loodud UKF-tarkvarateeki ning lidaripõhist võrdlusandmete loomise meetodit süsteemi täpsuse hindamiseks.
Töö on ajendatud Eesti mikrokulguri projektist KuupKulgur, mille autonoomiatarkvara arenduse üks osa on lokaliseerimissüsteemi loomine. Kuna projekt on alles varajases arengujärgus ja robotit võivad oodata ees erinevad muudatused mehaanikas ning sensorite konfiguratsioonis, peab loodav süsteem olema modulaarne ja paindlik.
Töö käigus arendati programmeerimiskeeles C++ lokaliseerimisteek koos UKF-implementatsiooniga ning sellele tuginev ROS-i teek, mis võimaldab hiljem süsteemi sujuvat integreerimist KuupKulguri olemasoleva tarkvaraga. Teek toetab modulaarset oleku- ja mõõtmisvektorite haldamist ning võimaldab süsteemimudelite vahetamist.
Võrdlusandmete määramiseks ja lokaliseerimistulemuste hindamiseks loodi eraldi ROS-pakett, mis kasutab Ouster OS-1 lidarit koos DLIO-algoritmiga. Töö loob platvormi KuupKulguri lokaliseerimiseks ning tulemuste kontrollimiseks.
Verifitseerimine toimub Kuu analoogkeskkonnas KuupKulguriga kogutud võrdlusandmete abil, võrreldes neid lokaliseerimissüsteemi väljundiga.
Märksõnad
Kuupkulgur, Moon, rover, robot, localisation, UKF