Samenvatting

Voor het uitvoeren van navigatie zijn er diverse technieken. De voornaamste methode maakt gebruik van Inertial Measusement Units (IMU) en GPS. Echter is het GPS-signaal binnen gebouwen lastig te ontvangen. Ook is het GPS-signaal eenvoudig te spoofen waardoor deze navigatiemethode niet meer bruikbaar is.

Om toch binnen te kunnen navigeren kan er gebruik gemaakt worden van een IMU in combinatie met het aardmagnetisch veld. Dit veld ligt vast waardoor de positie bepaald kan worden. Ook is het mogelijk om met behulp van Magnetic SLAM dit veld in kaart te brengen terwijl simultaan de positie bepaald wordt.

Bij Magnetic SLAM wordt het magneetveld gereconstrueerd aan de hand van eigen waardes en basisfuncties bepaald over een domein. Vervolgens is dit door middel van een Extened Kalman Filter te fuseren met de IMU om zo, aan de hand van een initi¨ele positie inschatting, een zo goed mogelijke positie te bepalen.

Een andere methode maakt gebruik van een LIDAR om de ruimte in kaart te brengen en de positie te bepalen. Een LIDAR is een snel roterende afstandsmeter die gebaseerd is op de tijd die een lichtpuls er over doet om uitgezonden, gereflecteerd en weer ont vangen te worden. Zo kan in korte tijd bij elke graad rotatiehoek een afstand worden gemeten die leidt tot een puntenwolk die de ruimte in een horizontaal vlak beschrijft Met deze puntenwolk kan het LIDAR SLAM-algoritme aan de hand van features de positie bepalen.
In dit verslag wordt toegelicht hoe er met behulp van de Turtlebot3 Waffle genavigeerd kan worden aan de hand van magneetvelden. Hiervoor wordt naast de Turtlebot3 gebruik gemaakt van de Twinleaf VMR om het magneetveld te meten. Uiteindelijk wordt er antwoord gegeven op de onderzoeksvraag: Biedt een magneetsensor meerwaarde bij het autonoom navigeren in een binnenomgeving, naast het gebruik van LIDAR en IMU?

Om hier achter te komen is het Magnetic SLAM vergeleken met LIDAR SLAM. Hieruit is gebleken dat een magneetsensor zeker meerwaarde kan bieden naast het bereik van een IMU. Zo is de drift, die zich bevind in de IMU positie, drastisch te verminderen. Echter dient er meer onderzoek gedaan te worden naar de te kiezen hyperparameters van het Magnetic SLAM algortime om zo de nauwkeurigheid nog hoger te krijgen. De positie bepaald aan de hand van LIDAR SLAM blijkt namelijk nauwkeuriger dan bepaald aan de hand van Magnetic SLAM.

Wel is het een zeer interessante navigatiemethode die wellicht in de toekomst GPS kan vervangen. Zo maakt het navigeren aan de hand van magneetvelden mogelijk om een naadloze transitie te bieden in zowel indoor als outdoor navigatie.