kinect和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組合的室內(nèi)定位技術(shù)研究

1、萬方數(shù)據(jù)摘要I摘要在室內(nèi)機(jī)器人導(dǎo)航定位中，機(jī)器人的自主導(dǎo)航定位技術(shù)是機(jī)器人在室內(nèi)實現(xiàn)路徑規(guī)劃、障礙物避障及到達(dá)目標(biāo)位置的重要前提。由于室內(nèi)的環(huán)境是復(fù)雜多變的，且室內(nèi)環(huán)境的GPS信號很弱，導(dǎo)致無法使用GPS導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用在室內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo)航中。因而采用室內(nèi)機(jī)器人常用的視覺傳感器、慣性導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)，對機(jī)器人在室內(nèi)完成自主導(dǎo)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(jìn)行了研究和分

2、析：1.介紹了捷聯(lián)慣性導(dǎo)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(yùn)動時候的等效旋轉(zhuǎn)矢量法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，還介紹了慣性導(dǎo)航的誤差模型，及捷聯(lián)慣導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)行SIFT匹配，并結(jié)合深度信息獲得所有特征點對在Kinect坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。通過一種適合于近景影像的絕對定向算法求出

3、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(jī)器人導(dǎo)航與定位。3.對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和單目視覺誤差進(jìn)行了分析，建立了以捷聯(lián)慣導(dǎo)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(jī)器人組合導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)航定位精度，并保證了機(jī)器人組合導(dǎo)航系統(tǒng)的定