機器人實際應(yīng)用場景復(fù)雜多樣,根據(jù)任務(wù)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(shù)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(yīng)用過程中存在的融合算法對定位模式跳轉(zhuǎn)切換自適應(yīng)能力不強及無線電測距基站布設(shè)無法事先確定問題提出相應(yīng)解決方法,以達(dá)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(dǎo)航信號對環(huán)境較為敏感,無法于室內(nèi)提供定位服務(wù),建立了基于UWB作為傳統(tǒng)GNSS/IMU組合導(dǎo)航補充的組合定位結(jié)構(gòu),基于慣性導(dǎo)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(dǎo)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(xué)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(dǎo)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(yīng)濾波算法,采用改進的可觀測度分析方法評估當(dāng)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(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)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(dǎo)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(dá)及GNSS等設(shè)備，完成了由弗萊堡大學(xué)到市中心3公里的自主導(dǎo)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(dá)、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(shù)在國際處于領(lǐng)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(shù)研究起步較晚，但近年來也在技術(shù)上取得了多項突破。由清華大學(xué)智能車科研團隊自主設(shè)計研發(fā)的AutolaborPro1導(dǎo)航

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)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(dǎo)航移動平臺，已實現(xiàn)了室內(nèi)外自動導(dǎo)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(dá)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(dǎo)航系統(tǒng)能夠用于自主導(dǎo)航、室內(nèi)外巡檢、環(huán)境探測、物流運輸?shù)榷喾矫鎽?yīng)用探索；百度于2019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(dǎo)系統(tǒng)、雙目攝像頭、激光雷達(dá)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(shù)方面，香港科技大學(xué)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(xué)智能定位與導(dǎo)航實驗室開源了兩組城市復(fù)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
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[3]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首次國產(chǎn)民機應(yīng)用試飛取得圓滿成功[J].   交通企業(yè)管理. 2017(06)
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碩士論文
[1]交互式多模型的轉(zhuǎn)移概率自適應(yīng)算法研究及應(yīng)用[D]. 孫瀾瀾.西安理工大學(xué) 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(xué) 2019
[3]面向UWB室內(nèi)定位的基站布設(shè)方法研究[D]. 鐘佳威.深圳大學(xué) 2018
[4]基于UWB的室內(nèi)機器人定位系統(tǒng)研究與設(shè)計[D]. 顧衍明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 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(xué) 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(xué) 2016
[7]GNSS多系統(tǒng)選星策略的研究[D]. 韓天祥.上海交通大學(xué) 2014
[8]基于模糊邏輯的無縫導(dǎo)航切換算法研究[D]. 吳萌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：3310093