自然視覺路標(biāo)輔助的機(jī)器人定位技術(shù)研究.pdf

1、精確的機(jī)器人自主定位是當(dāng)今機(jī)器人研究的重要領(lǐng)域。傳統(tǒng)的GPS定位精確度高但受環(huán)境影響大，慣導(dǎo)屬于自主導(dǎo)航并且能同時(shí)輸出多種導(dǎo)航信息但存在累積誤差影響。本文首先介紹了GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)取長補(bǔ)短兼具兩者的優(yōu)勢，是當(dāng)今機(jī)器人導(dǎo)航中最常用的組合定位方法之一，同時(shí)介紹雙GPS測向系統(tǒng)可用于慣導(dǎo)初始化當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)具有較好的精確度。但系統(tǒng)的抗干擾性不強(qiáng)，但在實(shí)際過程中，很多場合下GPS信號會受到遮擋而無法使用，導(dǎo)致組合系統(tǒng)整體定位精度下

2、降很快。
　　 此后本文立足尋找GPS之外的可靠的機(jī)器人定位手段，一方面提出基于自然視覺路標(biāo)的機(jī)器人全局定位方法。以自然場景作為視覺路標(biāo)，利用機(jī)器人在導(dǎo)航中獲得新圖像與路標(biāo)圖像進(jìn)行匹配定位，建立了GIST全局特征和SURF局部特征相結(jié)合的圖像快速匹配框架，并以圖像間匹配的特征點(diǎn)數(shù)目結(jié)合其尺度信息作為其相似性判定準(zhǔn)則。實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)具有較高的全局定位精度和實(shí)時(shí)性，匹配法則具有較好的敏感性。同時(shí)也分析了特殊復(fù)雜環(huán)境對圖像匹配系統(tǒng)魯棒

3、性的影響。
　　 另一方面，建立姿態(tài)解耦估計(jì)模型使慣導(dǎo)輸出較為可靠的姿態(tài)信息，同時(shí)引入輪式里程計(jì)與慣導(dǎo)進(jìn)行航位推算以適當(dāng)降低慣導(dǎo)累積誤差影響。最后，利用kalman濾波器將基于視覺自然路標(biāo)的全局定位與慣導(dǎo)/里程計(jì)系統(tǒng)有效的融合起來并結(jié)合基于單目的運(yùn)動估計(jì)算法修正慣導(dǎo)解算的航向。在這個(gè)組合中，以慣導(dǎo)/里程計(jì)作為主要的導(dǎo)航方式，視覺定位數(shù)據(jù)相當(dāng)于精確的GPS定位數(shù)據(jù)對慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行修正。實(shí)驗(yàn)基于典型的室外環(huán)境，使用全站儀作為機(jī)器人定位