室外監(jiān)控機(jī)器人的微小型組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、室外監(jiān)控機(jī)器人是計算機(jī)工程、機(jī)械電子、控制工程、人工智能、模式識別等科學(xué)綜合應(yīng)用的載體,它借助于自身傳感器和其它感知技術(shù),感知環(huán)境和自身狀態(tài),實現(xiàn)在大型樓宇、機(jī)場、交通樞紐、軍事基地等地方的安保和巡邏工作。
　　 本文以室外監(jiān)控機(jī)器人項目為依托,以提高室外監(jiān)控機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度和在復(fù)雜環(huán)境中的適應(yīng)能力為目標(biāo)。設(shè)計了基于“SINS+GPS+EC+虛擬傳感器”的微小型組合導(dǎo)航系統(tǒng),并借助于所設(shè)計的硬件平臺,通過使用聯(lián)邦卡爾曼濾

2、波技術(shù)實現(xiàn)了高精度的組合導(dǎo)航信息的輸出。
　　 從提高微小型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度出發(fā),首先分析了導(dǎo)航子系統(tǒng)的原理和誤差,建立了相應(yīng)的誤差模型及補償算法。然后為擴(kuò)大系統(tǒng)應(yīng)用范圍,降低系統(tǒng)對GPS和EC的依賴,設(shè)計了基于虛擬傳感器技術(shù)輔助MSINS的導(dǎo)航系統(tǒng),并通過計算機(jī)仿真驗證了該方法的有效性。最后,為提高微小型組合導(dǎo)航系統(tǒng)整體精度和可靠性,深入研究了多傳感器信息融合技術(shù),分別設(shè)計了MSINS/GPS速度、MSINS/GPS位置、M

3、SINS/EC姿態(tài)和MSINS/虛擬傳感器速度四個子濾波器,并和主濾波器一起構(gòu)成無重置(NR)結(jié)構(gòu)的聯(lián)邦卡爾曼濾波器。系統(tǒng)以GPS有效和無效為判斷依據(jù),設(shè)計了雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的聯(lián)邦卡爾曼濾波方案,由于虛擬傳感器的備份作用,提高了系統(tǒng)的整體可靠性。通過MATLAB對比仿真驗證了聯(lián)邦卡爾曼濾波精度能夠達(dá)到集中卡爾曼濾波精度,且擁有較為可靠的容錯特性能。
　　 在系統(tǒng)功能不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)上完成了基于分布式模塊化設(shè)計方案的微小型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的軟