融合視覺(jué)與慣性導(dǎo)航的機(jī)器人自主定位.pdf

1、精確的移動(dòng)機(jī)器人定位是當(dāng)今學(xué)術(shù)研究的重要領(lǐng)域，是機(jī)器人自主導(dǎo)航的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的基于全球定位系統(tǒng)等外部定位方法雖然精度高但是使用條件具有局限性。而利用機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確的自主定位，適用場(chǎng)景廣，但易受到累積誤差影響，融合慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可以有效的彌補(bǔ)視覺(jué)定位方法的不足。
　　 本文研究融合慣導(dǎo)信息的機(jī)器人視覺(jué)自主定位方法。由于傳統(tǒng)慣性導(dǎo)航定位中姿態(tài)解算的誤差傳遞到航位推算中，經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算后誤差被累積影響定位精度并發(fā)生“漂移”，本文

2、提出一種適合移動(dòng)機(jī)器人的融合輪式里程計(jì)的慣導(dǎo)航位推算方法，避免了積分線加速度的航位推算，利用慣導(dǎo)解算姿態(tài)將輪式里程計(jì)的輸出實(shí)時(shí)的投影到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，提高了慣導(dǎo)的定位精度與穩(wěn)定性。
　　 另一方面，現(xiàn)有的視覺(jué)里程計(jì)算法中航向、俯仰和側(cè)傾3個(gè)姿態(tài)角估計(jì)是耦合的，某個(gè)方向角的估計(jì)誤差會(huì)投影到其他2個(gè)方向角估計(jì)中，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間累積后，使得運(yùn)動(dòng)姿態(tài)估計(jì)結(jié)果存在嚴(yán)重的方向偏差。本文提出實(shí)時(shí)擴(kuò)展卡爾曼濾波器姿態(tài)估計(jì)模型，利用慣導(dǎo)結(jié)合重力加速度方向

3、作為補(bǔ)充，對(duì)視覺(jué)里程計(jì)三個(gè)方向姿態(tài)估計(jì)進(jìn)行解耦，修正姿態(tài)估計(jì)的累積誤差；根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)采用模糊邏輯調(diào)整濾波器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的濾波估計(jì)，降低加速度噪聲的影響，有效的提高了視覺(jué)里程計(jì)的定位精度和魯棒性。
　　 最后，由于慣導(dǎo)和視覺(jué)里程計(jì)屬于局部定位方法，缺少全局信息從而累積誤差無(wú)法修正。本文研究基于慣導(dǎo)的視覺(jué)同時(shí)定位與地形構(gòu)建，提出基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的SLAM方法，用慣導(dǎo)數(shù)據(jù)作為局部運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)，利用匹配的SIFT特征作為路標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)