同時定位與及地圖構建(英文:Simultaneous localization and mapping,SLAM)係計算幾何學同埋機械人學當中嘅一種運算問題,志在構造抑或係更新未知環境嘅地圖嗰陣、同時跟踪埋個智能體喺地圖入邊嘅位置。雖然呢個問題初初睇落似係雞先定蛋先問題,但對於某啲環境,都有返幾種演算法係喺可控時間內勉強搞得扂佢嘅。啲近似嘅解決方案流行嘅包括有粒子濾波器、擴展卡曼濾波器、協方差交點同埋GraphSLAM。SLAM算法使喺導航、機械人地圖構建當中,亦使喺虛擬實境抑或係擴張實境嘅里程計當中。
藉由廣泛使用啲預早收集好嘅、高度詳細嘅地圖數據,入邊啲圖註詳細到包埋道路上各個白線段同埋路緣啲標記位置嘅,現代自動駕駛汽車上個製圖問題幾乎可以簡化到直程冇咁嚌。標有位置嘅視覺數據(例如Google嘅StreetView)亦都可以當作地圖嘅一部分。實質上,噉嘅系統直程捉SLAM問題簡化成一個愈發簡單嘅純定位任務(localisation only task),之可能衹需要到更新啲運行陣時出現喺地圖上嘅嗰啲喐緊嘅嘢(似汽車同人)。
常見嘅SLAM問題經已擴展並應用到聲音領域,其中啲環境由聲源嘅三維位置表示。[15]呢種技術亦即係聽覺SLAM(Acoustic SLAM),佢個早期實現經已利用到到達方向(Direction-of-Arrival,DoA)嚟估計聲源位置,並且依靠聲音定位嘅原理嚟確定啲聲源嘅位置。觀察者,也即係機械人必須配備咪高風陣列先用得到聽覺SLAM,噉樣先正確噉估計得到啲DoA特徵。聽覺SLAM為聲音場景地圖構建嘅進一步研究奠定基礎,同時亦都可以透過語音喺人機交互中發揮到重要作用。為唨幫多個、間中會斷續嘅聲源嚟做地圖構建,聽覺SLAM系統利用隨機有限集理論(Random Finite Set theory)入便嘅基礎原理嚟處理聲音地標嘅嗰啲變化。[16]但係,聲音特徵嘅本身性質令到聽覺SLAM易受環境中混響、聲源靜默情況同埋噪聲問題嘅影響。
SLAM嘅其中一項開創性工作係RC Smith同埋P. Cheeseman喺1986年關於空間唔確定性嘅表示同埋估計嘅研究。[25][26]其他開拓性工作由休·杜蘭特·懷特( Hugh F. Durrant-Whyte)個研究小組喺1990年代初做出[27],個研究表明SLAM嘅解決方案衹存在於無窮數據極限當中。呢個發現令到啲人尋找喺計算上易處理並接近個解嘅算法。
由塞巴斯蒂安·特倫( Sebastian Thrun)領導嘅自動駕駛車STANLEY同埋JUNIOR贏得唨DARPA大挑戰賽,又喺2000年代嘅DARPA城市挑戰賽入便獲得第二名。佢啲車上高搭載有SLAM系統,令到SLAM引起唨全世界嘅關注。而家可以喺消費級機械人吸塵器入便搵到大眾市場嘅SLAM實現。[28]
Julier, S.; Uhlmann, J. (2001). Building a Million-Beacon Map. Proceedings of ISAM Conference on Intelligent Systems for Manufacturing. doi:10.1117/12.444158.
Csorba, M.; Uhlmann, J. (1997). A Suboptimal Algorithm for Automatic Map Building. Proceedings of the 1997 American Control Conference. doi:10.1109/ACC.1997.611857.
Fox, C.; Evans, M.; Pearson, M.; Prescott, T. (2012). Tactile SLAM with a biomimetic whiskered robot(PDF). Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA). 原著(PDF)喺2018年11月23號歸檔. 喺2021年2月14號搵到.
Chau, Aaron; Sekiguchi, Kouhei; Nugraha, Aditya Arie; Yoshii, Kazuyoshi; Funakoshi, Kotaro (October 2019). "Audio-Visual SLAM towards Human Tracking and Human-Robot Interaction in Indoor Environments". 2019 28th IEEE International Conference on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN). New Delhi, India: IEEE: 1–8. doi:10.1109/RO-MAN46459.2019.8956321. ISBN978-1-7281-2622-7.
Smith, R.C.; Self, M.; Cheeseman, P. (1986). "Estimating Uncertain Spatial Relationships in Robotics"(PDF). Proceedings of the Second Annual Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence. UAI '86. University of Pennsylvania, Philadelphia, PA, USA: Elsevier. pp.435–461. 原著(PDF)喺2010-07-02歸檔.
Leonard, J.J.; Durrant-whyte, H.F. (1991). "Simultaneous map building and localization for an autonomous mobile robot". Intelligent Robots and Systems' 91.'Intelligence for Mechanical Systems, Proceedings IROS'91. IEEE/RSJ International Workshop on: 1442–1447. doi:10.1109/IROS.1991.174711. ISBN978-0-7803-0067-5.