Kinect和慣性導航系統(tǒng)組合的室內(nèi)定位技術(shù)研究.pdf

1、在室內(nèi)機器人導航定位中，機器人的自主導航定位技術(shù)是機器人在室內(nèi)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(nèi)的環(huán)境是復雜多變的，且室內(nèi)環(huán)境的GPS信號很弱，導致無法使用GPS導航定位技術(shù)應(yīng)用在室內(nèi)移動機器人導航中。因而采用室內(nèi)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(nèi)完成自主導航任務(wù)具有重大意義。
　　本文主要對以下三個方面的內(nèi)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(zhuǎn)矢量法和圓錐運動時候的等效旋轉(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)矩陣和平移向量，通過室內(nèi)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(nèi)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(nèi)機器人組合導航系統(tǒng)的卡爾曼濾波方案。通過室內(nèi)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，