多移動機(jī)器人同步定位與構(gòu)圖問題研究.pdf

1、隨著移動機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和成熟，人類對機(jī)器人的應(yīng)用與需求也與日俱增。對機(jī)器人技術(shù)的研究程度和應(yīng)用水平體現(xiàn)了一個國家工業(yè)自動化水平發(fā)展的高低，具有重要的國防戰(zhàn)略意義。同步定位與構(gòu)圖（Simultaneous Localization and Mapping, SLAM）問題是指移動機(jī)器人依靠自身攜帶的傳感器感知環(huán)境，構(gòu)建環(huán)境地圖，并同步估計(jì)自身位姿的問題。作為實(shí)現(xiàn)自主移動機(jī)器人的關(guān)鍵問題，其也是機(jī)器人研究領(lǐng)域中的難點(diǎn)問題，集中體現(xiàn)了移動機(jī)

2、器人的感知能力和智力水平。此外隨著應(yīng)用的不斷拓展，單移動機(jī)器人往往難以應(yīng)對復(fù)雜的環(huán)境和任務(wù)。與單機(jī)器人系統(tǒng)相比，多機(jī)器人系統(tǒng)可以通過相互協(xié)作，共享和融合傳感器信息，提高對周圍環(huán)境感知的全面性和準(zhǔn)確性，從而提升機(jī)器人群體的定位與地圖構(gòu)建的效率和魯棒性。因此，多機(jī)器人協(xié)同定位與構(gòu)圖技術(shù)己經(jīng)成為當(dāng)前多機(jī)器人系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文主要研究多機(jī)器人同步定位與構(gòu)圖的狀態(tài)估計(jì)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)及地圖融合等相關(guān)問題。本論文的主要工作如下：
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3、）首先對多移動機(jī)器人系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。分析多移動機(jī)器人的3種體系結(jié)構(gòu)，并對機(jī)器人系統(tǒng)和地圖描述等問題進(jìn)行建模。其次，對單移動機(jī)器人的狀態(tài)估計(jì)問題進(jìn)行研究。通過擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的位姿進(jìn)行同步估計(jì)，實(shí)現(xiàn)基于擴(kuò)展卡爾曼SLAM算法和仿真系統(tǒng)。
　?。?）對機(jī)器人地圖創(chuàng)建中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問題進(jìn)行系統(tǒng)研究。針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法在大規(guī)模特征密集環(huán)境下的應(yīng)用中存在的關(guān)聯(lián)速度和關(guān)聯(lián)正確率降低的問題，提出改進(jìn)的聯(lián)合相容分支定界數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

4、算法，兼顧了效率與正確率，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和魯棒性。
　?。?）對多機(jī)器人的地圖融合問題進(jìn)行研究。根據(jù)機(jī)器人是否相遇分提出基于相對觀測的子地圖融合方法和基于粒子群優(yōu)化算法的所機(jī)器人地圖融合方法。前者通過相對觀測模型，計(jì)算統(tǒng)一坐標(biāo)系變換陣。實(shí)現(xiàn)地圖融合。后者將多地圖融合問題轉(zhuǎn)化為目標(biāo)優(yōu)化問題，通過粒子群算法尋找兩地圖之間的最佳變換矩陣，實(shí)現(xiàn)多地圖融合。兩種方法相互配合，融合各子地圖，實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)作構(gòu)圖。
　　最后對全文進(jìn)行