이동로봇을 위한 H<SUB>∞</SUB> 필터 기반의 강인한 동시 위치인식 및 지도작성 구현 기술 = H<SUB>∞</SUB> Filter Based Robust Simultaneous Localization and Mapping for Mobile Robots

국문 초록 (Abstract)

이동로봇의 동시 위치인식 및 지도작성(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)에서 가장 기본이 되는 알고리즘은 확장 칼만 필터 SLAM(Extended Kalman Filter SLAM, EKF-SLAM)이다. 하지만 칼만 필터를 사용할 때, 시스템 설계자는 외부 입력에 대한 시스템적 특성과 외부 노이즈의 확률적 모델을 알고 있어야 하나, 실제 환경에서는 이를 정확히 파악할 수 없는 한계가 있다. 이에, 칼만 필터를 불확실성이 심한 실제 환경에 적용할 경우 내부 변수의 변화에 민감하게 반응하거나, 필터의 수학적 일관성이 지켜지지 않거나 또는 부정확한 상태 변수값을 추정하기도 한다. 이에 비해 H<SUB>∞</SUB> 필터는 외부 모델에 대한 상세한 정보가 없을지라도 강인하게 상태를 예측할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 H<SUB>∞</SUB> 필터의 특성이 이동로봇의 SLAM 알고리즘의 성능 향상에 도움이 될 것이라는 아이디어에 착안하여 H<SUB>∞</SUB> 필터에 기반한 SLAM 알고리즘을 제안하고 이를 모의 실험에 적용해 보았다. 이를 통해 불확실성이 큰 환경에서는 제안된 알고리즘이 기존의 EKF-SLAM에 비해 다소 우수한 예측 성능을 보임을 확인할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The most basic algorithm in SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) technique of mobile robots is EKF(Extended Kalman Filter) SLAM. However, it requires prior information of characteristics of the system and the noise model which cannot be estimated in accurate. By this limit, Kalman Filter shows the following behaviors in a highly uncertain environment: becomes too sensitive to internal parameters, mathematical consistency is not kept, or yields a wrong estimation result. In contrast, H<SUB>∞</SUB> filter does not requires a prior information in detail. Thus, based on a idea that H<SUB>∞</SUB> filter based SLAM will be more robust than the EKF-SLAM, we propose a framework of H<SUB>∞</SUB> filter based SLAM and show that suggested algorithm shows slightly better result than the EKF-SLAM in a highly uncertain environment.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. H_∞-SLAM 알고리즘
• Ⅲ. 실험을 위한 수학적 모델링
• Ⅳ. 모의실험
• Ⅴ. 결론
• 참고문헌
• 저자소개