Kinect和慣性導航系統(tǒng)組合的室內定位技術研究.pdf

1、在室內機器人導航定位中，機器人的自主導航定位技術是機器人在室內實現(xiàn)路徑規(guī)劃、障礙物避障及到達目標位置的重要前提。由于室內的環(huán)境是復雜多變的，且室內環(huán)境的GPS信號很弱，導致無法使用GPS導航定位技術應用在室內移動機器人導航中。因而采用室內機器人常用的視覺傳感器、慣性導航系統(tǒng)測量單元、里程儀等傳感器，研究自主、穩(wěn)定、快速的定位導航系統(tǒng)，對機器人在室內完成自主導航任務具有重大意義。
　　本文主要對以下三個方面的內容進行了研究和分析：<

2、br>　　1.介紹了捷聯(lián)慣性導航工作原理和數(shù)字迭代算法，對四元數(shù)畢卡算法，等效旋轉矢量法和圓錐運動時候的等效旋轉矢量法進行了詳細的分析，還介紹了慣性導航的誤差模型，及捷聯(lián)慣導位置，速度和姿態(tài)的更新算法。
　　2.闡述了基于Kinect視覺傳感器的導航定位算法原理，通過Kinect采集到的RGB圖像和深度信息，對相鄰兩幅RGB圖像進行SIFT匹配，并結合深度信息獲得所有特征點對在Kinect坐標系下的三維坐標。通過一種適合于近景影像

3、的絕對定向算法求出旋轉矩陣和平移向量，通過室內實驗證明，和傳統(tǒng)的ICP算法相比，這種絕對定向算法實現(xiàn)了較高精度的室內機器人導航與定位。
　　3.對捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)和單目視覺誤差進行了分析，建立了以捷聯(lián)慣導為主的狀態(tài)方程和觀測方程，并給出了基于Kinect和IMU的室內機器人組合導航系統(tǒng)的卡爾曼濾波方案。通過室內實驗證明：卡爾曼濾波的組合導航系統(tǒng)較好地抑制了系統(tǒng)定位誤差，比單獨的基于Kinect視覺定位系統(tǒng)有效地提高了導航定位精度，