隨著社會生活水平的不斷提高,室內(nèi)設(shè)施不斷完善,室內(nèi)定位需求也隨著不斷增加。目前,通過GPS或北斗導(dǎo)航定位技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)室外定位,但在室內(nèi),GNSS信號比較弱,導(dǎo)致無法準(zhǔn)確定位。因此,需要一個(gè)價(jià)格低廉且高精度的室內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。由于傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展,解決移動機(jī)器人室內(nèi)定位問題有了更好的方法。然而,通過單個(gè)傳感器定位,會存在一些外界環(huán)境因素干擾以及自身的原因,使得定位精度不高,所以對于最近研究解決室內(nèi)定位問題,常采用多個(gè)傳感器融合導(dǎo)航的室內(nèi)同時(shí)定位與地圖構(gòu)建（simultaneous location and mapping,SLAM）技術(shù)。由于使用單個(gè) LiDAR 傳感器進(jìn)行定位,會存在精度不足的問題,本文設(shè)計(jì)使用LiDAR/IMU（inertial measurement unit）融合的移動機(jī)器人導(dǎo)航定位平臺研究室內(nèi)定位。本文主要貢獻(xiàn)如下:1)在點(diǎn)云特征點(diǎn)檢測算法原理的基礎(chǔ)上,同一環(huán)境下,使用了SIFT、Harris和Voxel-SIFT三種算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并得出了特征點(diǎn)檢測結(jié)果。然后,比較分析了這三種算法的提取特征點(diǎn)數(shù)量和耗時(shí)情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在點(diǎn)云特征點(diǎn)提取方面,本... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２位姿估計(jì)原理圖??圖１．２為機(jī)器人進(jìn)行位姿估計(jì)的原理圖，圖中Ａ是狀態(tài)向量含義是在??

?第１章引言???底是通過處理傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航定位。所以，對于定位來說，使用不??同的傳感器定位，選擇ＳＬＡＭ基本方程的參數(shù)化會不同，產(chǎn)生的結(jié)果也會不同。??ｍＭｍｋ＾??圖１．３各種應(yīng)用傳感器實(shí)物圖??各種傳感器在進(jìn)行室內(nèi)定位應(yīng)用都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行研宄時(shí)要采用什??么傳感器，需要根據(jù)室內(nèi)的環(huán)境決定，不同的環(huán)境對傳感器需求不同�，F(xiàn)在室??內(nèi)環(huán)境的規(guī)模越來越大，對傳感器的要求也越來越高，比如激光傳感器它的掃??描距離比較遠(yuǎn)可以達(dá)到２００ｍ的范圍，雖然需要花大價(jià)錢購買，體積又較大，但??是它的掃描精度比較高，不受光線強(qiáng)弱影響，抗干擾性比較強(qiáng)；單目攝像頭價(jià)??格相對激光比較便宜，但是它獲取環(huán)境信息范圍比較小，受環(huán)境干擾性比較強(qiáng)，??對環(huán)境特征點(diǎn)的數(shù)量要求高，獲取的信息不夠準(zhǔn)確；雙目攝像頭特點(diǎn)通過左右??視覺采集到的兩幅圖像進(jìn)行特征匹配，從而直接得到深度信息。由于傳感器自??身的原因，如果出現(xiàn)相對位姿間的關(guān)系發(fā)生改變，則需要將初值進(jìn)行重新校準(zhǔn)，??在重新校準(zhǔn)的過程中誤差就會越積越多；全景攝像頭３６０掃描環(huán)境信息，獲取??比較多的數(shù)據(jù)量，得到圖像會產(chǎn)生較大的凹凸畸變，魯棒性也會降低。如果解??決這些問題，對算法計(jì)算量要求會比較高。??對上述各種傳感器在定位過程的優(yōu)缺點(diǎn)描述后，考慮到定位研宄的實(shí)際環(huán)??境比較大，比如大型超市、體育場等，本文選擇以激光雷達(dá)為主要傳感器進(jìn)行??定位研究建圖，而濾波算法的模型也可以應(yīng)用在激光傳感器上。??１．２．３數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)??根據(jù)目前許多研宄者對ＳＬＡＭ的研宂，通過單個(gè)傳感器提供的位置信息大??多會出現(xiàn)累計(jì)誤差，所以目前移動機(jī)器人ＳＬＡＭ定位研宄多使用兩個(gè)及以上的??傳感器進(jìn)

?第２章傳感器與環(huán)境信息建圖???第２章傳感器與環(huán)境信息建圖??２．１應(yīng)用傳感器??２．１．１?ＬｉＤＡＲ??ＬｉＤＡＲ在ＳＬＡＭ研宄領(lǐng)域中使用的比較廣泛，掃描環(huán)境的范圍比較遠(yuǎn)，達(dá)??到以百米為單位的距離，通過掃描環(huán)境能獲得姿態(tài)、位置信息。ＬｉＤＡＲ采集的??原始數(shù)據(jù)為局部坐標(biāo)系中的極坐標(biāo)點(diǎn)。激光雷達(dá)根據(jù)激光脈沖到接收脈沖的反??饋時(shí)間計(jì)算測量被測物體與傳感器之間的角度和距離激光雷達(dá)通過掃描室??內(nèi)環(huán)境和處理提取信息進(jìn)行對ＩＭＵ數(shù)據(jù)不斷更新。表２．１，本文使用的是北科天??繪研發(fā)的ＬｉＤＡＲ，及各種重要采集信息的性能參數(shù)。??圖２」為激光雷達(dá)掃描平面圖的測量模型，以逆時(shí)針進(jìn)行掃描環(huán)境信息，激??光雷達(dá)為坐標(biāo)中心。初始數(shù)據(jù)被描述為？?〇，其中＜是圖中連接線和初始??掃描線之間的夾角（從反射點(diǎn)到激光雷達(dá)中心點(diǎn)的直線），＜?是激光掃描環(huán)境物??體中的一個(gè)反射點(diǎn)與中心點(diǎn)的線性距離。??圖２．１激光雷達(dá)的測量模型??由于上面建立的激光測量模型是在極坐標(biāo)系下的，所以激光采集的信息的??坐標(biāo)就需要轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)，需通過下面公式（２．１）進(jìn)行變換。??１０??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于激光SLAM的3D點(diǎn)云配準(zhǔn)優(yōu)化方法研究[D]. 漆鈺暉.南昌大學(xué) 2019
[2]動態(tài)場景下的2D SLAM方法研究[D]. 楊闊.北京交通大學(xué) 2018
[3]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[D]. 楊景陽.南京航空航天大學(xué) 2014
[4]動態(tài)環(huán)境下移動機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 張亮.武漢科技大學(xué) 2013
[5]基于時(shí)滯多傳感器數(shù)據(jù)的信息融合濾波[D]. 王光輝.黑龍江大學(xué) 2013
[6]測量數(shù)據(jù)延遲下的不完全量測濾波研究[D]. 李林林.南京理工大學(xué) 2012



本文編號：2999452