FASTmap: A Multi-Layer Sliding Gridmap for Arbitrary Types

Denne rapporten presenterer Fixed Area Sliding Template map (FASTmap), et fleksibelt og effektivt C++-rammeverk for lagring av arbitrære og heterogene datatyper i et bevegelig rutenett. Rammeverket ble først utviklet for å kartlegge omgivelsene til autonome fartøy, siden disse ofte er utstyrt med et variert utvalg sensorer som innhenter heterogene målinger fra det lokale miljøet.

Samling av denne informasjonen i en felles datastruktur kan gi et autonomisystem en forståelse av situasjonen og det lokale miljøet. Autonomisystemet kan videre bruke denne forståelsen til å tilpasse oppførselen sin til terrenget eller evaluere autonom oppgave- og sensorytelse. Den originale versjonen av FASTmap har senere blitt generalisert til et generelt rammeverk som støtter mange forskjellige kartapplikasjoner, men autonome fartøyer regnes fremdeles som hovedanvendelsen.

En stor del av kjernefunksjonaliteten er derfor dedikert til å flyttet kartet så effektivt som mulig uten å miste fleksibiliteten til å lagre generelle typer. Kartet er derfor designet for å flyttes ofte ved å bruke interne ringbuffere til å reposisjonere data i sanntid for kart av realistiske størrelser og oppløsninger. Hovedfokuset i denne rapporten er å gi en introduksjon til FASTmap tilpasset nye brukere. Rapporten inneholder derfor nødvendig teori, kodeutsnitt og eksempler for å starte utvikling av en kartleggingsapplikasjon. Relevant navigasjonsteori er presentert i detalj siden dette fagfeltet er tett integrert med kartlegging.

Det er lagt spesiell vekt på likheten mellom rutenett og tangente referanserammer. En komplett liste over de nåværende programmeringsgrensesnittfunksjonene, med forklaringer, er også inkludert som en referanse for kartapplikasjonsutviklere. I tillegg til den mer brukerorienterte introduksjonen til rammeverket, blir mer avanserte temaer som ytelsesevaluering og utregning av maksimal feil diskutert i de senere kapitlene. Først blir FASTmap sammenlignet med et annet lignende kartrammeverk kalt Gridmap, og det blir konkludert at FASTmap er mer fleksibelt siden datatyper og struktureringen av minne spesifiseres av brukeren.

Deretter blir kjøretidene til felles og hyppig brukt funksjonalitet for begge kart sammenlignet, og kjøretidseksempler indikerer sammenlignbar ytelse for lignende kartstørrelser. Resultatene er derimot ikke nok til å konkludere siden testene ikke ble utført i et tilstrekkelig randomisert miljø, og det anbefales å jobbe videre med dette i et dedikert arbeid. Til slutt blir det utledet en funksjon for den maksimale posisjonsfeilen introdusert ved flytting av kartet på jordellipsoiden. Denne feilen blir konstatert neglisjerbar i forhold til feilen introdusert av rutenettsoppløsningen for de fleste praktiske formål.