在室内和GPS拒绝环境中的无线移动设备或机器人的本地化是一个难题，特别是在传统摄像机和基于LIDAR的替代感测和本地化模式可能失败的动态场景中。我们提出了一种用于估计移动机器人的位置与在环境中部署的静态无线传感器节点（WSN）相关的方法。该方法采用新的粒子滤波器，其使用在到达方向（DOA）估计的高斯概率与移动机器人的移动模型结合使用的高斯概率来更新其权重。通过广泛的模拟和公共现实世界测量数据集，在准确性和计算效率方面评估和验证所提出的方法，与标准的最先进的本地化方法相比。结果显示了通过高计算效率平衡的高仪表级定位精度，使其能够在线使用，而无需为基于典型指纹的定位算法中的专用离线阶段使用。

移动机器人的精确位置信息对于导航和任务处理至关重要，尤其是对于多机器人系统（MRS），可以从该领域进行协作和收集有价值的数据。但是，在无法访问GPS信号（例如在环境控制，室内或地下环境中）的机器人发现很难单独使用其传感器找到。结果，机器人共享其本地信息以改善其本地化估计，使整个MRS团队受益。已经尝试使用无线电信号强度指标（RSSI）作为计算轴承信息的来源进行了几次尝试模拟基于多机器人的定位。我们还利用了通过系统中多个机器人的通信生成的无线网络，并旨在在动态环境中具有很高准确性和效率的定位代理，以共享信息融合以完善本地化估计。该估计器结构减少了一个测量相关性的来源，同时适当地纳入了其他相关性。本文提出了一个分散的多机器人协同定位系统（MRSL），以实现密集和动态的环境。每当从邻居那里收到新信息时，机器人都会更新其位置估计。当系统感觉到该地区其他机器人的存在时，它会交换位置估计并将接收到的数据合并以提高其本地化精度。我们的方法使用基于贝叶斯规则的集成，该集成已证明在计算上是有效的，适用于异步机器人通信。我们已经使用数量不同的机器人进行了广泛的仿真实验，以分析算法。 MRSL与RSSI的本地化准确性优于文献中的其他算法，对未来发展有很大的希望。

Efficient localization plays a vital role in many modern applications of Unmanned Ground Vehicles (UGV) and Unmanned aerial vehicles (UAVs), which would contribute to improved control, safety, power economy, etc. The ubiquitous 5G NR (New Radio) cellular network will provide new opportunities for enhancing localization of UAVs and UGVs. In this paper, we review the radio frequency (RF) based approaches for localization. We review the RF features that can be utilized for localization and investigate the current methods suitable for Unmanned vehicles under two general categories: range-based and fingerprinting. The existing state-of-the-art literature on RF-based localization for both UAVs and UGVs is examined, and the envisioned 5G NR for localization enhancement, and the future research direction are explored.

本文提出了一种新型的自适应样品基于空间的Viterbi算法，以在线方式定位。该方法依靠将目标的运动空间离散为代表有限数量的隐藏状态的单元。然后，通过隐藏的Markov模型（HMM）框架中的动态编程计算了跟踪目标的最可能的轨迹。提出的方法使用贝叶斯估计框架，该框架既不限于高斯噪声模型，也不需要线性化的目标运动模型或传感器测量模型。但是，基于HMM的定位方法可能会遭受较差的计算复杂性，因为在大空间中，由于高分辨率建模或目标定位，隐藏状态的数量增加。为了提高这种差的计算复杂性，本文提出了在最可能的信念空间中依次低至高分辨率的信念传播，从而大大降低了所需的资源。所提出的方法的灵感来自计算机视野字段中常用的K-D树算法（例如Quadtree）。使用超宽带（UWB）传感器网络进行的实验测试证明了我们的结果。

The field of autonomous mobile robots has undergone dramatic advancements over the past decades. Despite achieving important milestones, several challenges are yet to be addressed. Aggregating the achievements of the robotic community as survey papers is vital to keep the track of current state-of-the-art and the challenges that must be tackled in the future. This paper tries to provide a comprehensive review of autonomous mobile robots covering topics such as sensor types, mobile robot platforms, simulation tools, path planning and following, sensor fusion methods, obstacle avoidance, and SLAM. The urge to present a survey paper is twofold. First, autonomous navigation field evolves fast so writing survey papers regularly is crucial to keep the research community well-aware of the current status of this field. Second, deep learning methods have revolutionized many fields including autonomous navigation. Therefore, it is necessary to give an appropriate treatment of the role of deep learning in autonomous navigation as well which is covered in this paper. Future works and research gaps will also be discussed.

低成本毫米波（MMWAVE）通信和雷达设备的商业可用性开始提高消费市场中这种技术的渗透，为第五代（5G）的大规模和致密的部署铺平了道路（5G） - 而且以及6G网络。同时，普遍存在MMWAVE访问将使设备定位和无设备的感测，以前所未有的精度，特别是对于Sub-6 GHz商业级设备。本文使用MMWAVE通信和雷达设备在基于设备的定位和无设备感应中进行了现有技术的调查，重点是室内部署。我们首先概述关于MMWAVE信号传播和系统设计的关键概念。然后，我们提供了MMWaves启用的本地化和感应方法和算法的详细说明。我们考虑了在我们的分析中的几个方面，包括每个工作的主要目标，技术和性能，每个研究是否达到了一定程度的实现，并且该硬件平台用于此目的。我们通过讨论消费者级设备的更好算法，密集部署的数据融合方法以及机器学习方法的受过教育应用是有前途，相关和及时的研究方向的结论。

当前的融合定位系统主要基于过滤算法，例如卡尔曼过滤或粒子过滤。但是，实际应用方案的系统复杂性通常很高，例如行人惯性导航系统中的噪声建模或指纹匹配和定位算法中的环境噪声建模。为了解决这个问题，本文提出了一个基于深度学习的融合定位系统，并提出了一种转移学习策略，以改善具有不同分布的样本的神经网络模型的性能。结果表明，在整个地板方案中，融合网络的平均定位精度为0.506米。转移学习的实验结果表明，惯性导航定位步骤大小和不同行人的旋转角的估计精度可以平均提高53.3％，可以将不同设备的蓝牙定位精度提高33.4％，并且融合可以提高。可以提高31.6％。

对不利环境中的行人无处不在的定位服务了很长的挑战。尽管深入学习的戏剧性进展，但多传感器深度测量系统却带来了高计算成本并随着时间的推移遭受累积漂移的错误。由于边缘设备的计算能力越来越多，我们通过在边缘与EKF（扩展卡尔曼滤波器） - 欧拉后端集成了最新的深径测量模型，提出了一种新的无处不在的定位解决方案。我们仔细比较并选择三个传感器模式，即惯性测量单元（IMU），毫米波（MMWAVE）雷达和热红外摄像机，并实现实时运行的深度内径推理引擎。提出了考虑精度，复杂性和边缘平台的深度径流的管道。我们设计一个Lora链接，用于定位数据回程，并将深度内径仪的聚合位置投影到全局框架中。我们发现简单的基于EKF的融合模块足以用于通用定位校准，具有超过34％的精度增长，针对任何独立的深径测量系统。不同环境的广泛测试验证了我们所提出的定位系统的效率和功效。

本文提出了一种框架来衡量重要的指标（吞吐量，延迟，分组重传，信号强度等）以确定机器人操作系统（ROS）中间件支持的移动机器人的Wi-Fi网络性能。我们通过室内环境中的实验设置分析了移动机器人的双向网络性能，其中移动机器人正在传送从相机和LIDAR扫描值的重要传感器数据，例如在它导航室内的指令站。通过从命令站接收的远程速度命令的环境。实验评估了2.4 GHz和5 GHz频道下的性能，并在每侧的接入点（AP）的不同放置，每侧最多两个网络设备。该框架可以概括为车辆网络评估，本研究的讨论和见解适用于现场机器人社区，无线网络在实现现实世界环境中的机器人任务成功方面发挥着关键作用。

A reliable pose estimator robust to environmental disturbances is desirable for mobile robots. To this end, inertial measurement units (IMUs) play an important role because they can perceive the full motion state of the vehicle independently. However, it suffers from accumulative error due to inherent noise and bias instability, especially for low-cost sensors. In our previous studies on Wheel-INS \cite{niu2021, wu2021}, we proposed to limit the error drift of the pure inertial navigation system (INS) by mounting an IMU to the wheel of the robot to take advantage of rotation modulation. However, it still drifted over a long period of time due to the lack of external correction signals. In this letter, we propose to exploit the environmental perception ability of Wheel-INS to achieve simultaneous localization and mapping (SLAM) with only one IMU. To be specific, we use the road bank angles (mirrored by the robot roll angles estimated by Wheel-INS) as terrain features to enable the loop closure with a Rao-Blackwellized particle filter. The road bank angle is sampled and stored according to the robot position in the grid maps maintained by the particles. The weights of the particles are updated according to the difference between the currently estimated roll sequence and the terrain map. Field experiments suggest the feasibility of the idea to perform SLAM in Wheel-INS using the robot roll angle estimates. In addition, the positioning accuracy is improved significantly (more than 30\%) over Wheel-INS. Source code of our implementation is publicly available (https://github.com/i2Nav-WHU/Wheel-SLAM).

自适应信息采样方法能够有效选择移动机器人的航点，可以获得可以获得物理过程的精确感测和映射，例如辐射或场强。本文分析了勘探和利用在环境过程的这种信息化空间采样中的作用。我们使用高斯过程来预测和估计利用置信度的预测，从而在勘探和剥削方面确定每个点的信息。具体地，我们使用高斯过程回归模型来对环境的Wi-Fi信号强度进行采样。对于信息功能的不同变体，我们广泛地分析和评估了通过单个机器人和多机器人设置中的两个不同初始轨迹的信息映射的有效性和效率。结果在基于采样目标选择适当的信息功能方面提供了有意义的见解。

全球导航卫星系统通常在城市环境中表现较差，在城市环境中，设备和卫星之间的视线条件的可能性很低，因此需要替代的定位方法才能良好准确。我们提出了Locunet：用于本地化任务的卷积，端到端训练的神经网络，能够从少数基站（BSS）的接收信号强度（RSS）中估算用户的位置。在提出的方法中，要本地化的用户只需将测量的RSS报告给可能位于云中的中央处理单元。使用BSS和RSS测量值的Pathloss无线电图的估计，Locunet可以以最先进的精度定位用户，并在无线电图估计中享有高度鲁棒性。所提出的方法不需要对新环境进行预采样，并且适用于实时应用。此外，提供了两个新颖的数据集，可以在现实的城市环境中对RSS和TOA方法进行数值评估，并为研究社区公开提供。通过使用这些数据集，我们还提供了密集的城市场景中最先进的RSS和基于TOA的方法的公平比较，并以数值显示Locunet优于所有比较方法。

We propose a multisensor fusion framework for onboard real-time navigation of a quadrotor in an indoor environment, by integrating sensor readings from an Inertial Measurement Unit (IMU), a camera-based object detection algorithm, and an Ultra-WideBand (UWB) localization system. The sensor readings from the camera-based object detection algorithm and the UWB localization system arrive intermittently, since the measurements are not readily available. We design a Kalman filter that manages intermittent observations in order to handle and fuse the readings and estimate the pose of the quadrotor for tracking a predefined trajectory. The system is implemented via a Hardware-in-the-loop (HIL) simulation technique, in which the dynamic model of the quadrotor is simulated in an open-source 3D robotics simulator tool, and the whole navigation system is implemented on Artificial Intelligence (AI) enabled edge GPU. The simulation results show that our proposed framework offers low positioning and trajectory errors, while handling intermittent sensor measurements.

主动位置估计（APE）是使用一个或多个传感平台本地化一个或多个目标的任务。 APE是搜索和拯救任务，野生动物监测，源期限估计和协作移动机器人的关键任务。 APE的成功取决于传感平台的合作水平，他们的数量，他们的自由度和收集的信息的质量。 APE控制法通过满足纯粹剥削或纯粹探索性标准，可以实现主动感测。前者最大限度地减少了位置估计的不确定性;虽然后者驱动了更接近其任务完成的平台。在本文中，我们定义了系统地分类的主要元素，并批判地讨论该域中的最新状态。我们还提出了一个参考框架作为对截图相关的解决方案的形式主义。总体而言，本调查探讨了主要挑战，并设想了本地化任务的自主感知系统领域的主要研究方向。促进用于搜索和跟踪应用的强大主动感测方法的开发也有益。

准确的本地化是机器人导航系统的核心组成部分。为此，全球导航卫星系统（GNSS）可以在户外提供绝对的测量，因此消除了长期漂移。但是，将GNSS数据与其他传感器数据进行融合并不是微不足道的，尤其是当机器人在有和没有天空视图的区域之间移动时。我们提出了一种可靠的方法，该方法将原始GNSS接收器数据与惯性测量以及可选的LIDAR观测值紧密地融合在一起，以进行精确和光滑的移动机器人定位。提出了具有两种类型的GNSS因子的因子图。首先，基于伪龙的因素，该因素允许地球上进行全球定位。其次，基于载体阶段的因素，该因素可以实现高度准确的相对定位，这在对其他感应方式受到挑战时很有用。与传统的差异GNS不同，这种方法不需要与基站的连接。在公共城市驾驶数据集上，我们的方法达到了与最先进的算法相当的精度，该算法将视觉惯性探测器与GNSS数据融合在一起 - 尽管我们的方法不使用相机，但仅使用了惯性和GNSS数据。我们还使用来自汽车的数据以及在森林（例如森林）的环境中移动的四倍的机器人，证明了方法的鲁棒性。全球地球框架中的准确性仍然为1-2 m，而估计的轨迹无不连续性和光滑。我们还展示了如何紧密整合激光雷达测量值。我们认为，这是第一个将原始GNSS观察（而不是修复）与LIDAR融合在一起的系统。

本文提出了一种新方法，该方法融合了混响场中的声学测量和低临界性惯性测量单元（IMU）运动报告，以同时定位和映射（SLAM）。与仅使用声学数据进行到达方向（DOA）估计的现有研究不同，源与传感器的距离是通过直接到依次的能量比（DRR）计算的，并用作新约束以消除非线性噪声从运动报告。应用粒子过滤器估计临界距离，这是将源距离与DRR关联的关键。使用密钥帧方法来消除源位置估计向机器人的偏差。拟议的DOA-DRR声学大满贯（D-D大满贯）设计用于三维运动，适合大多数机器人。该方法是第一个在现实世界中仅包含声学数据和IMU测量值的现实世界室内场景数据集上验证的声学大满贯算法。与以前的方法相比，D-D SLAM在定位机器人和从现实世界室内数据集中构建源地图方面具有可接受的性能。平均位置精度为0.48 m，而源位置误差在2.8 s内收敛到小于0.25 m。这些结果证明了D-D SLAM在现实世界室内场景中的有效性，这可能在环境有雾（即不适合光或激光辐照的环境）之后特别有用。

无人机尚未完全信任。他们对导航的无线电和摄像机的依赖提高了安全性和隐私问题。这些系统可能会失败，导致事故，或滥用未经授权的录音。考虑到最近的法规，允许商业无人机仅在晚上运营，我们提出了一种从完全新的方法，无人机从人工照明中获得导航信息。在我们的系统中，标准灯泡调制其强度发送信标，无人机用简单的光电二极管解码此信息。该光学信息与无人机中的惯性和高度传感器组合，以提供定位，而无需无线电，GPS或相机。我们的框架是第一个提供3D无人机定位的灯光，我们用一个由四个光标记和迷你无人机组成的试验台来评估它。我们表明，我们的方法允许将无人机定位在实际位置的几个小叠内，并与最先进的定位方法相比，将本地化误差降低42％。

无线环境地图（REM）后可用于增强各种通信和网络代理的性能的有力工具。然而，生成的REM是费力的任务，尤其是在复杂的3维（3D）环境，如在室内。为了解决这个问题，我们提出了自主发电室内的三维空间的细粒度的REM的系统。在该系统中，多个小室内无人飞行器（UAV）依次用于信号质量指示符的3D采样。所收集的读数是流线型为其训练机器学习（ML）系统，经过训练之后，该系统能够预测在未知的3D位置信号的质量。该系统能够自动和自主REM生成，并可以被直接部署在新的环境。此外，系统支持REM采样而不自干扰和是与技术无关，只要REM采样接收机设有合适的尺寸和重量要由无人机携带。在演示中，我们实例使用两种无人机系统设计和显示其来访72点的航点和收集数以千计的Wi-Fi数据样本的能力。我们的研究结果还包括ML系统的一个实例用于预测在不被无人机访问位置上的已知的Wi-Fi接入点（AP）的接收信号强度（RSS）。

对自主导航和室内应用程序勘探机器人的最新兴趣刺激了对室内同时定位和映射（SLAM）机器人系统的研究。尽管大多数这些大满贯系统使用视觉和激光雷达传感器与探针传感器同时使用，但这些探针传感器会随着时间的流逝而漂移。为了打击这种漂移，视觉大满贯系统部署计算和内存密集型搜索算法来检测“环闭合”，这使得轨迹估计在全球范围内保持一致。为了绕过这些资源（计算和内存）密集算法，我们提出了VIWID，该算法将WiFi和视觉传感器集成在双层系统中。这种双层方法将局部和全局轨迹估计的任务分开，从而使VIWID资源有效，同时实现PAR或更好的性能到最先进的视觉大满贯。我们在四个数据集上展示了VIWID的性能，涵盖了超过1500 m的遍历路径，并分别显示出4.3倍和4倍的计算和记忆消耗量与最先进的视觉和LIDAR SLAM SLAM系统相比，具有PAR SLAM性能。

在本文中，我们引入了一种基于基础架构的传感的移动机器人本地化的固定理论方法。所提出的方法计算设置了在传感器和机器人运动模型上假设已知噪声界限的假设下限制机器人体和方向的设置。我们为这种集合理论定位方法建立了理论属性和计算方法，并说明了其在模拟中的自动化式停车示例以及在现实世界实验中的全向机器人本地化问题中的应用。我们证明，与FastSlam相比，与不确定性设置初始化和传感器噪声相比，设定理论定位方法可以牢固地性能。