Online acoustic localization methods for autonomous underwater vehicles

Abstract

Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) true autonomy capabilities in complex unknown environments, have not yet been fully achieved because of the lack of online algorithms that can solve fundamental problems such as localization, mapping and path-planning on-board the AUV. This thesis presents the development of two online localization algorithms for AUVs. The first algorithm is based on a Sum of Gaussian filter for online range-only localization of a Docking Station for battery recharging and data uploading. This algorithm is tested in a wider project where it is combined with other algorithms to produce a complete homing and docking strategy. The second algorithm proposes an online SLAM framework for continuous occupancy mapping named H-SLAM. It uses a Rao-Blackwellized Particle Filter where each particle carries a Hilbert Map representation of the environment. This algorithm is tested on two real-world datasets offering a significantly better reconstruction of the environment than using DR navigation.

El verdader potencial d’autonomia dels Vehicles Submarins Autònoms (AUVs) en entorns complexos i desconeguts, encara no ha estat completament assolit degut a la falta d’algoritmes que puguin resoldre problemes com la localització i el mapeig en el propi vehicle. Aquesta tesi presenta el desenvolupament de dos algoritmes de localització online per AUVs. El primer algorisme està basat en un filtre de Suma de Gaussians per localitzar una Estació d’Acoblament. Ha estat provat dins un projecte on s’ha combinat amb altres algoritmes, per obtenir una estratègia de localització i acoblament. El segon algorisme proposa un mètode de SLAM que construeix de mapes continus d’ocupació anomenat H-SLAM. Utilitza un Filtre de Partı́cules Rao- Blackwellizat on cada partı́cula té un Mapa de Hilbert. Ha estat provat amb dades reals produint una millora significativa en la reconstrucció de l’entorn respecte la reconstrucció obtinguda utilitzant la navegació DR.