AMCL原理概述

Posted 2021-02-28 flyinggod

博客参考：https://blog.csdn.net/ethan_guo/article/details/81809054

1. 粒子滤波和蒙特卡洛

蒙特卡洛：是一种思想或方法。举例：一个矩形里面有个不规则形状，怎么计算不规则形状的面积？不好算。但我们可以近似。拿一堆豆子，均匀的撒在矩形上，然后统计不规则形状里的豆子的个数和剩余地方的豆子个数。矩形面积知道的呀，所以就通过估计得到了不规则形状的面积。拿机器人定位来讲，它处在地图中的任何一个位置都有可能，这种情况我们怎么表达一个位置的置信度呢？我们也使用粒子，哪里的粒子多，就代表机器人在哪里的可能性高。

粒子滤波：粒子数代表某个东西的可能性高低。通过某种评价方法（评价这个东西的可能性），改变粒子的分布情况。比如在机器人定位中，某个粒子A，我觉得这个粒子在这个坐标（比如这个坐标就属于之前说的“这个东西”）的可能性很高，那么我给他打高分。下次重新安排所有的粒子的位置的时候，就在这个位置附近多安排一些。这样多来几轮，粒子就都集中到可能性高的位置去了。

2. 重要性采样

就像转盘抽奖一样，原本分数高（我们给它打分）的粒子，它在转盘上对应的面积就大。原本有100个粒子，那下次我就转100次，转到什么就取个对应的粒子。这样多重复几次，仍然是100个粒子，但是分数高的粒子越来越多了，它们代表的东西（比如位姿）几乎是一样的。

3 机器人绑架

举例，机器人突然被抱走，放到了另外一个地方。类似这种情况。

4 自适应蒙特卡洛

自适应体现在

1. 解决了机器人绑架问题，它会在发现粒子们的平均分数突然降低了（意味着正确的粒子在某次迭代中被抛弃了）的时候，在全局再重新的撒一些粒子。
2. 解决了粒子数固定的问题，因为有时候当机器人定位差不多得到了的时候，比如这些粒子都集中在一块了，还要维持这么多的粒子没必要，这个时候粒子数可以少一点了。

5 KLD采样

就是为了控制上述粒子数冗余而设计的。比如在栅格地图中，看粒子占了多少栅格。占得多，说明粒子很分散，在每次迭代重采样的时候，允许粒子数量的上限高一些。占得少，说明粒子都已经集中了，那就将上限设低，采样到这个数就行了。