Localisation en intérieur par SLAM magnéto-visuel-inertiel

Overview & Synopsis

Un des enjeux majeurs pour la robotique mobile est de pouvoir localiser précisément un robot dans des environnements intérieurs où le GPS n’est pas disponible. Les solutions les plus précises de l’état de l’art actuel reposent sur l’association des données issues de caméras et d’une centrale inertielle : ce sont les algorithmes VISLAM (Visual Inertial Simultaneous Localization And Mapping). Néanmoins la localisation obtenue avec ce type d’algorithmes dérive au cours du temps. Une carte visuelle créée au préalable peut être utilisée pour limiter cette dérive mais celle-ci devient rapidement obsolète quand la luminosité est modifiée ou que les objets ont changé d’emplacement. Cette thèse porte sur l’amélioration d’un algorithme de type VISLAM en exploitant les données issues d’un magnétomètre. En effet, en intérieur, le champ magnétique varie spatialement à cause des nombreuses perturbations occasionnées par les éléments métalliques constituant la structure des bâtiments. Cette propriété peut être utilisée pour créer des cartes magnétiques de la zone étudiée et les exploiter pour améliorer la précision des algorithmes VISLAM. Nous démontrons notamment au cours de cette thèse que les cartes magnétiques sont beaucoup plus stables que les cartes visuelles au cours du temps.Deux autres problématiques ayant une influence directe sur la précision de la localisation de notre algorithme de SLAM visuel-inertiel-magnétique ont également été étudiées : il s’agit de la modélisation du champ magnétique et de la calibration du magnétomètre. Pour la modélisation du champ magnétique, nous proposons une solution permettant d’améliorer significativement la qualité des cartes magnétiques reconstruites via la prise en compte de l’incertitude sur la position associée à chaque donnée magnétique. Une méthode de calibration en intérieur donnant des résultats précis est proposée dans cette thèse, permettant ainsi d’éviter le fastidieux processus de calibration en extérieur utilisé jusqu’à présent et ceci sans dégrader la qualité de la calibration.