本文關(guān)鍵詞：微慣性輔助的激光雷達(dá)室內(nèi)同步建圖與定位技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于激光雷達(dá)的同步定位與地圖構(gòu)建系統(tǒng)（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）可以為微小型無(wú)人機(jī)提供實(shí)時(shí)的周圍未知環(huán)境探測(cè)與相對(duì)定位，是微小型無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)未知環(huán)境探測(cè)與自主導(dǎo)航定位、提升其自主能力的重要支撐系統(tǒng)，是無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)行更高層次自主能力發(fā)展的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)。本文研究主要針對(duì)基于激光雷達(dá)的SLAM系統(tǒng)在微小型無(wú)人機(jī)平臺(tái)上的應(yīng)用需求，開(kāi)展了激光雷達(dá)數(shù)據(jù)特征提取、環(huán)境特征匹配與定位、微慣性/超聲波信息融合及對(duì)激光雷達(dá)信息處理的輔助等關(guān)鍵性技術(shù)研究。 論文首先研究了激光雷達(dá)傳感器信號(hào)預(yù)處理算法，提出了激光雷達(dá)數(shù)據(jù)采集方案，為了提取環(huán)境中的特征模型，研究了區(qū)域分割方法、角點(diǎn)和線段特征提取算法，有效地提高了特征提取精度。 然后，為抑制微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成的姿態(tài)角偏差過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)，減少載體運(yùn)動(dòng)加速對(duì)姿態(tài)算法的影響，本文研究了超聲波陣列姿測(cè)系統(tǒng)與微慣性系統(tǒng)輸出姿態(tài)信息互補(bǔ)濾波算法，提出了微慣性數(shù)據(jù)采集方案，利用微慣性傳感器輸出的數(shù)據(jù)解算載體的姿態(tài)、位置變化、速度變化，與超聲波陣列系統(tǒng)測(cè)得的姿態(tài)信息互補(bǔ)濾波，通過(guò)濾波后的姿態(tài)角輔助激光雷達(dá)進(jìn)行測(cè)距誤差補(bǔ)償，有效地抑制微慣性發(fā)散性的同時(shí)提供激光雷達(dá)精確的姿態(tài)信息。 接著，針對(duì)無(wú)人機(jī)飛行時(shí)會(huì)帶有姿態(tài)變化的特殊性從而導(dǎo)致激光雷達(dá)參數(shù)提取存在一定的誤差，研究了環(huán)境特征參數(shù)姿態(tài)角耦合誤差補(bǔ)償算法；在局部特征地圖的基礎(chǔ)上，建立全局地圖，提出了雙特征庫(kù)篩選的方法，，對(duì)局部地圖中的特征點(diǎn)進(jìn)行篩選，將可信的角點(diǎn)特征和線段特征與特征庫(kù)內(nèi)的特征進(jìn)行混合特征匹配，實(shí)現(xiàn)全局地圖的更新以及無(wú)人機(jī)室內(nèi)未知環(huán)境下的自定位。 論文最后搭建了微慣性輔助的激光雷達(dá)同步建圖與定位系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行飛行實(shí)驗(yàn)，得到飛行結(jié)果，驗(yàn)證了系統(tǒng)方案的可行性，論文所取得的成果具有應(yīng)用參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：SLAM系統(tǒng) 超聲波陣列測(cè)高 測(cè)姿系統(tǒng) 微慣性系統(tǒng) 特征提取 特征匹配
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V243.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 圖表清單9-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 論文研究背景12-13
• 1.2 微慣性輔助激光雷達(dá)同步建圖與定位技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與研究進(jìn)展13-17
• 1.2.1 微慣性輔助激光雷達(dá)同步建圖與定位技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r13-15
• 1.2.2 同步建圖與定位問(wèn)題研究進(jìn)展15-16
• 1.2.3 微慣性輔助激光雷達(dá)同步建圖與定位問(wèn)題研究進(jìn)展16-17
• 1.3 論文研究目的與意義17
• 1.4 論文主要的研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排17-19
• 第二章 激光雷達(dá)傳感器信號(hào)預(yù)處理算法研究19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 激光雷達(dá)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集算法研究19-21
• 2.3 環(huán)境特征提取算法研究21-25
• 2.3.1 特征地圖的描述方法分析21
• 2.3.2 激光雷達(dá)測(cè)量方法研究21-22
• 2.3.3 區(qū)域分割方法研究22-23
• 2.3.4 角點(diǎn)特征的提取算法研究23-24
• 2.3.5 線段特征的提取算法研究24-25
• 2.4 特征提取算法驗(yàn)證與分析25-26
• 2.5 微小型無(wú)人機(jī)平臺(tái)上的激光雷達(dá)應(yīng)用方案分析26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-29
• 第三章 基于超聲波陣列/微慣性姿態(tài)互補(bǔ)濾波算法研究29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 超聲波陣列相對(duì)高度和姿態(tài)測(cè)量技術(shù)研究29-31
• 3.2.1 超聲波陣列測(cè)距方法研究29-30
• 3.2.2 相對(duì)高度與相對(duì)姿態(tài)測(cè)量方法研究30-31
• 3.3 超聲波陣列測(cè)高、測(cè)姿系統(tǒng)算法研究31-37
• 3.3.1 姿測(cè)算法研究與分析31-32
• 3.3.2 超聲波陣列測(cè)距方法分析與優(yōu)化32-36
• 3.3.3 超聲波陣列測(cè)高、測(cè)姿系統(tǒng)算法驗(yàn)證與分析36-37
• 3.4 微慣性系統(tǒng)姿態(tài)解算算法研究37-42
• 3.4.1 微慣性數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集算法研究37-38
• 3.4.2 姿態(tài)解算算法研究38-39
• 3.4.3 姿態(tài)解算算法驗(yàn)證與分析39-42
• 3.5 超聲波陣列/微慣性姿態(tài)互補(bǔ)濾波算法研究42-43
• 3.5.1 姿態(tài)互補(bǔ)濾波算法研究42
• 3.5.2 姿態(tài)互補(bǔ)濾波算法驗(yàn)證與分析42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 微慣性輔助的同步建圖與定位算法研究44-57
• 4.1 引言44
• 4.2 全局地圖創(chuàng)建方法研究與分析44-54
• 4.2.1 全局地圖創(chuàng)建方法建模分析44-45
• 4.2.2 環(huán)境特征參數(shù)姿態(tài)角耦合誤差補(bǔ)償算法研究45-49
• 4.2.3 雙特征庫(kù)篩選方法分析49-50
• 4.2.4 基于微慣性輔助的混合特征匹配方法研究50-52
• 4.2.5 全局地圖的更新方法研究與分析52-54
• 4.3 同步定位建模與分析54-55
• 4.3.1 自定位建模分析與研究54
• 4.3.2 自定位算法的研究與分析54-55
• 4.4 同步定位精度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析55-56
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境模型搭建55
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果分析55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 微慣性輔助激光雷達(dá)同步建圖與定位實(shí)驗(yàn)分析57-63
• 5.1 引言57
• 5.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案研究57-61
• 5.2.1 系統(tǒng)功能需求分析57-58
• 5.2.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)58-61
• 5.3 系統(tǒng)地圖構(gòu)建與定位結(jié)果分析61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 全文總結(jié)與展望63-65
• 6.1 本文工作總結(jié)63-64
• 6.2 后續(xù)工作展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 在學(xué)期間的研究成果即學(xué)術(shù)論文情況69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李德仁;;移動(dòng)測(cè)量技術(shù)及其應(yīng)用[J];地理空間信息;2006年04期

2 王玲;;Yole Développement宣布MEMS器件收益年增長(zhǎng)率達(dá)20%[J];微納電子技術(shù);2012年11期

3 厲茂海;洪炳熔;羅榮華;;用改進(jìn)的Rao-Blackwellized粒子濾波器實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)定位和地圖創(chuàng)建[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2007年02期

4 遲健男,徐心和;移動(dòng)機(jī)器人即時(shí)定位與地圖創(chuàng)建問(wèn)題研究[J];機(jī)器人;2004年01期

5 賀偉,梁昔明;未知環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人SLAM問(wèn)題的研究進(jìn)展[J];微計(jì)算機(jī)信息;2005年03期

6 趙奇;樊奔;;提高超聲波測(cè)距精度的方法[J];中國(guó)西部科技(學(xué)術(shù));2007年09期

7 張珂;劉鋼海;;提高超聲波測(cè)距精度方法的研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2007年15期

8 趙海鳴;卜英勇;王紀(jì)嬋;周知進(jìn);;一種高精度超聲波測(cè)距方法的研究[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年03期

9 劉博;常佶;;用于小型無(wú)人機(jī)的超聲波低空測(cè)高系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[J];宇航計(jì)測(cè)技術(shù);2010年03期

10 劉明雍;趙濤;周良榮;;SLAM算法在AUV中的應(yīng)用進(jìn)展[J];魚(yú)雷技術(shù);2010年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 章大勇;激光雷達(dá)/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)的一致性與最優(yōu)估計(jì)問(wèn)題研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：微慣性輔助的激光雷達(dá)室內(nèi)同步建圖與定位技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：418315