機器人實際應用場景復雜多樣,根據(jù)任務需求不同,往往需要工作在室內(nèi)外混合環(huán)境中,傳統(tǒng)單一定位方式難以滿足無縫定位需求,因此本文對基于多種定位技術手段的機器人組合定位展開研究,采用數(shù)據(jù)融合濾波算法提高系統(tǒng)的定位性能,針對應用過程中存在的融合算法對定位模式跳轉(zhuǎn)切換自適應能力不強及無線電測距基站布設無法事先確定問題提出相應解決方法,以達到提高機器人室內(nèi)外無縫定位精度的目的。首先,考慮到衛(wèi)星導航信號對環(huán)境較為敏感,無法于室內(nèi)提供定位服務,建立了基于UWB作為傳統(tǒng)GNSS/IMU組合導航補充的組合定位結(jié)構(gòu),基于慣性導航系統(tǒng)誤差模型建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程,分別考慮衛(wèi)星導航及超寬帶定位的觀測信息建立量測方程,二者共同構(gòu)成了組合定位算法數(shù)學模型,然后通過仿真實現(xiàn)了驗證。其次,針對無縫定位中不同信息源的分配選擇及環(huán)境變化導致組合模式的切換跳轉(zhuǎn)問題,提出了一種基于可觀測度分析——交互式多模型的無縫定位自適應濾波算法,采用改進的可觀測度分析方法評估當前系統(tǒng)濾波器工作性能,然后對交互式多模型中馬爾科夫轉(zhuǎn)移概率矩陣對算法性能的影響進行分析,基于可觀測度對轉(zhuǎn)移概率進行修正,從而使算法能夠有效地根據(jù)定位模式跳轉(zhuǎn)調(diào)整濾波模... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Shakey機器人

無人操縱”來駕駛汽車，但油門和制動器仍需人為介入控制，在這方面，比較成功的案例是文獻[14]中MichaelRuhnke等人研制的Obelix機器人，作者成功對室外城區(qū)環(huán)境下的機器人導航與定位性能進行了驗證，如圖1-2所示，機器人搭配HokuyoUTM-30LX型激光雷達及GNSS等設備，完成了由弗萊堡大學到市中心3公里的自主導航實驗；為進一步提高室外安全性，谷歌于2009年啟動了無人駕駛項目，汽車搭載Velodyne64線激光雷達、GNSS、IMU、編碼器等傳感器，并結(jié)合高分辨率地圖輔助，以實時跟蹤汽車的運動狀況，其技術在國際處于領先地位。圖1-2Obelix機器人穿越弗萊堡市城區(qū)我國雖然對移動機器人定位技術研究起步較晚，但近年來也在技術上取得了多項突破。由清華大學智能車科研團隊自主設計研發(fā)的AutolaborPro1導航

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-機器人基于機器人操作系統(tǒng)（RobotOperatingSystem，ROS），是一款集底盤、控制計算機及傳感器組件為一體的室內(nèi)外導航移動平臺，已實現(xiàn)了室內(nèi)外自動導航、Cartographer建圖、路徑規(guī)劃等功能[15]；廣東松靈機器人Agilex公司研制的Scout系列機器人[16]在載重能力、移動速度和功率等方面達到了現(xiàn)有市場同類產(chǎn)品的兩倍以上，通過搭載不同傳感器組件和導航系統(tǒng)能夠用于自主導航、室內(nèi)外巡檢、環(huán)境探測、物流運輸?shù)榷喾矫鎽锰剿�；百度�?019年推出了Apollo全球首款自動駕駛開發(fā)套件，并提供差分GNSS、慣導系統(tǒng)、雙目攝像頭、激光雷達紅外/超聲波等一系列硬件產(chǎn)品及阿波羅開源軟件平臺，目前該平臺已更新至5.5版本[17]；定位技術方面，香港科技大學沈邵劫團隊基于LinkTrackUWB定位系統(tǒng)，視覺、IMU等傳感器，實現(xiàn)無GNSS情況下的室內(nèi)外完全自主機器人編隊及定位，其中UWB提供了不可或缺的測距通信與授時功能[18]；香港理工大學智能定位與導航實驗室開源了兩組城市復雜環(huán)境下的基于移動平臺采集的多源傳感器數(shù)據(jù)集[19]，采集時間分別是2018年12月19日和2019年4月28日，地點分別位于東京和香港，兩者都帶有GNSS/Lidar/IMU數(shù)據(jù)，便于實現(xiàn)對于定位數(shù)據(jù)融合算法的驗證分析。圖1-3AutolaborPro1圖1-4Agilex機器人圖1-5百度Apollo開發(fā)套件

【參考文獻】：
期刊論文
[1]地基偽衛(wèi)星區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)快速布設算法[J]. 張書雨,姚錚,陸明泉.  武漢大學學報(信息科學版). 2018(09)
[2]多源信息融合的組合導航自適應聯(lián)邦濾波算法[J]. 段睿,張小紅,朱鋒.  系統(tǒng)工程與電子技術. 2018(02)
[3]北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)首次國產(chǎn)民機應用試飛取得圓滿成功[J].   交通企業(yè)管理. 2017(06)
[4]UWB/INS緊組合的室內(nèi)定位定姿方法[J]. 徐愛功,劉韜,隋心,王長強.  導航定位學報. 2017(02)
[5]Optimality Analysis of Sensor-Target Geometries for Bearing-Only Passive Localization in Three Dimensional Space[J]. ZHONG Yu,WU Xiaoyan,HUANG Shucai,LI Chengjing,WU Jianfeng.  Chinese Journal of Electronics. 2016(02)
[6]基于粒子群算法的偽衛(wèi)星布站優(yōu)化設計[J]. 李東新,彭云,常青,李晶,于淵.  導航定位與授時. 2015(05)
[7]臨近空間偽衛(wèi)星幾何布局方案設計[J]. 楊一,高社生,閻海峰.  系統(tǒng)工程與電子技術. 2014(03)
[8]基于雙領航者的多AUV協(xié)同導航系統(tǒng)可觀測性分析[J]. 高偉,劉亞龍,徐博.  系統(tǒng)工程與電子技術. 2013(11)
[9]一種基于PWCS的慣導系統(tǒng)可觀測度分析方法[J]. 孔星煒,董景新,吉慶昌,薛建平.  中國慣性技術學報. 2011(06)
[10]平面點集凸包Graham算法的改進[J]. 吳文周,李利番,王結(jié)臣.  測繪科學. 2010(06)

碩士論文
[1]交互式多模型的轉(zhuǎn)移概率自適應算法研究及應用[D]. 孫瀾瀾.西安理工大學 2019
[2]平面上不相交線段集的最小邊界長凸包求解研究[D]. 李楠.大連海事大學 2019
[3]面向UWB室內(nèi)定位的基站布設方法研究[D]. 鐘佳威.深圳大學 2018
[4]基于UWB的室內(nèi)機器人定位系統(tǒng)研究與設計[D]. 顧衍明.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[5]基于多傳感器融合的車輛室內(nèi)外無縫定位系統(tǒng)研究[D]. 趙國旗.上海交通大學 2017
[6]室外移動機器人的定位與運動控制研究[D]. 胡勝豪.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[7]GNSS多系統(tǒng)選星策略的研究[D]. 韓天祥.上海交通大學 2014
[8]基于模糊邏輯的無縫導航切換算法研究[D]. 吳萌.哈爾濱工業(yè)大學 2012



本文編號：3310093