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CoVOR-SLAM: Cooperative SLAM Using Visual Odometry and Ranges for Multi-Robot Systems

Lee, Young-Hee und Zhu, Chen und Wiede, Thomas und Staudinger, Emanuel und Zhang, Siwei und Günther, Christoph (2025) CoVOR-SLAM: Cooperative SLAM Using Visual Odometry and Ranges for Multi-Robot Systems. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 26 (7), Seiten 9358-9369. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/tits.2025.3566633. ISSN 1524-9050.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Kurzfassung

A swarm of robots offers significant advantages over a single robot, enabling faster exploration of larger areas and enhanced robustness against single-point failures. Accurate relative positioning is critical for executing collaborative missions without collisions. When Visual Simultaneous Localization and Mapping (VSLAM) is employed to estimate each robot’s poses, the inter-agent loop closing method is commonly used to improve relative positioning accuracy by refining pose estimates and merging local maps based on shared feature points. However, this approach demands considerable computational and communication resources. In this paper, we introduce Collaborative SLAM using Visual Odometry and Ranges (CoVOR-SLAM) to address these challenges. CoVOR-SLAM significantly reduces both the amount of data transmitted between robots and their computational loads, as it requires only pose estimates, covariances, and range measurements instead of feature or map points for inter-agent loop detection. The necessary range measurements can be derived from pilot signals within the communication system, eliminating the need for complex additional infrastructure. We evaluated CoVOR-SLAM using real images and ultra-wideband range data collected from two rovers, as well as in a larger multi-agent setup utilizing public image datasets and realistic simulations. The results demonstrate that CoVOR-SLAM accurately estimates robot poses while requiring considerably less computational power and communication capacity than inter-agent loop closing techniques.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214172/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:CoVOR-SLAM: Cooperative SLAM Using Visual Odometry and Ranges for Multi-Robot Systems
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lee, Young-HeeYoung-Hee.Lee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-9851-4957184197200
Zhu, ChenChen.Zhu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4320-4826NICHT SPEZIFIZIERT
Wiede, ThomasThomas.Wiedemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Staudinger, EmanuelEmanuel.Staudinger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9601-2887NICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, SiweiSiwei.Zhang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Günther, ChristophChristoph.Guenther (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2025
Erschienen in:IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:26
DOI:10.1109/tits.2025.3566633
Seitenbereich:Seiten 9358-9369
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1524-9050
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Cooperative SLAM, multi-robot system, swarm robotics, visual SLAM, camera, ranging, UWB, sensor fusion
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Schwarmnavigation
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Navigation
Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Institut für Kommunikation und Navigation
Hinterlegt von: Lee, Young-Hee
Hinterlegt am:16 Mai 2025 16:39
Letzte Änderung:23 Jul 2025 12:30

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