도심 건물 환경에서의 2차원 레이저 거리계를 이용하는 수직/수평 다각평면 기반의 3차원 지도제작

Abstract

로봇 기술이 발전함에 따라 자율주행의 응용분야가 점차 확대되고 있으며, 이로 인해 동시적 위치 추정 및 지도제작의 중요성 또한 부각되고 있다. 동시적 위치 추정 및 2차원 지도제작에 대한 연구는 이미 성공적으로 많이 이루어졌으며, 최근에는 동시적 위치 추정 및 3차원 지도제작에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 기울어진 2차원 레이저 거리계를 이용하여 빠르고 비용 효율이 높은 3차원 지도제작 방법을 제안한다. 본 연구에서 제작되는 3차원 지도는 도심 건물 환경에서 쉽게 볼 수 있는 수직/수평 다각평면을 구성요소로 하고, 이동 로봇의 자세는 3개의 자유도만을 고려하였다. 로봇이 이동하면서 획득하는 레이저 거리계 스캔 데이터로부터 연속적으로 선분들을 추출한다. 그리고 이렇게 연속적으로 추출된 선분들을 그룹으로 나누며, 이 그룹들로부터 수직/수평 다각평면들이 추출된다. 그룹을 형성하고 새롭게 추출되는 선분들을 수직/수평 다각평면들에 추가하기 위하여, “예측 선분”이라는 개념을 이용하여 빠르게 스캔 데이터를 매칭하는 방법을 제안하였다. 이동 로봇의 위치를 추정하기 위하여 기존의 동시적 위치 추정 및 2차원 지도제작에서 사용되었던 위치 추정 방법[5]을 3차원 지도제작에 적용하였다. 그리고 수직/수평 평면의 경계를 구성하기 위하여 다각형을 생성하는 방법 또한 제안하였다. 마지막으로 시뮬레이션과 실험 결과를 통하여, 지도제작 알고리즘의 유효성을 검증하였다.