A self-localization system based on topometric and topographic map of outdoor semi-structured environments (2025)
- Authors:
- Autor USP: HORITA, LUIZ ALBERTO HIROSHI - ICMC
- Unidade: ICMC
- Sigla do Departamento: SSC
- DOI: 10.11606/D.55.2025.tde-22052025-102507
- Subjects: ROBÓTICA; VEÍCULOS AUTÔNOMOS; AMBIENTES RURAIS; TOPOGRAFIA; OUTDOOR
- Keywords: Altitude; Altitude; Ambiente Externo; Imagens; Images; Localização; Localization; Navegação Topométrica; Topometric Navigation
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Atualmente, existem diversas pesquisas avançando a robótica móvel, principalmente em cenários urbanos, com ótimas propostas em todas as tarefas principais de um veículo autônomo: localização, mapeamento e navegação. No entanto, o avanço da tecnologia aplicada ao ambiente rural também é importante, para melhorar a segurança, sustentabilidade e produtividade, considerando que em um futuro próximo a demanda por produtos básicos será maior, devido ao rápido crescimento populacional no mundo. Algumas empresas já desenvolveram protótipos de tratores autônomos, que estão sendo testados em campo, embora todos utilizem o GNSS como meio principal de guia. As pesquisas em robótica móvel rural são, em sua maioria, focadas às aplicações em campo, onde a precisão é um fator importante para que o trator não atropele as plantações, no entanto, a localização na rota entre a base de operações e os talhões não precisam de alta precisão, contanto que o robô consiga navegar de forma segura na pista. Então, uma localização discreta com base em mapa topológico é o suficiente neste contexto. Para a tarefa de auto-localização, o robô precisa ter prévio conhecimento do ambiente e um sistema de percepção, que são dadas através de um mapa e de sensores respectivamente. Os métodos baseados em GNSS, amplamente utilizados, têm suas limitações em determinadas condições de clima e ambiente, como tempo nublado, árvores com copas densas, ou estruturas metálicas, que fazem com que o sensor perca sinal e,consequentemente, sua precisão. Para lidar com esses ambientes sem sinal de GNSS, alguns pesquisadores propuseram a utilização de sensores relativos, como LiDAR, câmeras, IMU, e encoders, dentre os quais, o LiDAR se sobressai no fator custo. Alguns dos métodos recorrentes de localização propõem a identificação da geometria das ruas através da sargeta, outros propõem o uso de mapas de aparências construída sob múltiplas sessões, processadas e compartilhadas por servidores na nuvem. Porém, em ambientes rurais, as estradas não são bem definidas por sargetas e com largura bem definida, a aparência muda constantemente, seja pelo crescimento ou corte das plantas ou mudança de cultura da plantação, por exemplo. Ademais, geralmente não há infraestrutura suficiente para garantir conectividade em campo. Neste contexto, este projeto propõe um sistema de auto-localização baseada numa abordagem híbrida de mapa topométrica e topográfica, na qual serão utilizados uma câmera para identificar a geometria das estradas como landmarks para correção de pose, encoder e IMU para fornecimento de odometria, e um altímetro para estimar variação de altitude e otimizar a estimativa de pose do veículo. Com esta proposta, espera-se uma solução mais acessível em termos de custo, considerando atributos do ambiente menos variáveis, reduzindo dramaticamente o tempo necessário para a construção do mapa se comparada às propostas dos trabalhos relacionados revisados.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 13.02.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
HORITA, Luiz Alberto Hiroshi. A self-localization system based on topometric and topographic map of outdoor semi-structured environments. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-22052025-102507/. Acesso em: 30 dez. 2025. -
APA
Horita, L. A. H. (2025). A self-localization system based on topometric and topographic map of outdoor semi-structured environments (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-22052025-102507/ -
NLM
Horita LAH. A self-localization system based on topometric and topographic map of outdoor semi-structured environments [Internet]. 2025 ;[citado 2025 dez. 30 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-22052025-102507/ -
Vancouver
Horita LAH. A self-localization system based on topometric and topographic map of outdoor semi-structured environments [Internet]. 2025 ;[citado 2025 dez. 30 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-22052025-102507/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.55.2025.tde-22052025-102507 (Fonte: oaDOI API)
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