自20世紀(jì)80年代第一次出現(xiàn)同時定位與地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)的概念以來,SLAM的相關(guān)理論不斷發(fā)展成熟,在移動機器人、無人駕駛、增強現(xiàn)實等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。尤其是激光SLAM,已經(jīng)在移動機器人領(lǐng)域得到了較為普遍的應(yīng)用。雖然激光SLAM的相關(guān)理論已經(jīng)比較成熟,但在實際的應(yīng)用場合中面對多變的環(huán)境,仍然存在定位不準(zhǔn)確、地圖重影等問題。本文的主要研究內(nèi)容為移動機器人基于激光SLAM的地圖構(gòu)建與優(yōu)化,著重解決移動機器人在實際應(yīng)用中定位精度不高等問題。本文首先分析了移動機器人的基本系統(tǒng)框架,結(jié)合本課題的研究目的對移動機器人的定位導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。根據(jù)移動機器人的運動方式和所搭載的觀測傳感器,建立了移動機器人差速運動的里程計模型和激光雷達(dá)的觀測模型,分析了激光雷達(dá)的噪聲模型。根據(jù)激光雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)特點,分析了激光雷達(dá)兩種掃描匹配方的過程和優(yōu)劣,選取基于特征的掃描匹配來作為激光雷達(dá)定位的方法。針對自然特征和人工特征分別提出了特征提取的相關(guān)方法。針對自然特征,研究了線段特征提取的方法,通過實驗確定了合適的提取參數(shù)。針對人工特征,...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 移動機器人及其種類
        1.2.2 SLAM算法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 激光SLAM特征提取研究
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 移動機器人定位模塊設(shè)計與數(shù)學(xué)模型建立
    2.1 引言
    2.2 移動機器人系統(tǒng)組成
    2.3 移動機器人運動方程
    2.4 激光雷達(dá)觀測方程及其噪聲模型
        2.4.1 激光雷達(dá)觀測方程
        2.4.2 激光雷達(dá)噪聲模型
    2.5 激光雷達(dá)匹配方法
        2.5.1 基于點的掃描匹配
        2.5.2 基于特征的掃描匹配
        2.5.3 兩種匹配方法比較
    2.6 本章小結(jié)
第3章 激光SLAM特征提取研究
    3.1 引言
    3.2 基于線段的自然特征提取
        3.2.1 基于分割-合并的線段特征提取
        3.2.2 線段特征提取閾值的確定
    3.3 基于反光板的人工特征提取
        3.3.1 基于人工特征的掃描匹配
        3.3.2 人工特征的設(shè)計
        3.3.3 人工特征提取閾值的確定
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于圖優(yōu)化的柵格地圖構(gòu)建與優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 激光SLAM地圖構(gòu)建
        4.2.1 占用柵格地圖的構(gòu)建算法
        4.2.2 占用柵格地圖構(gòu)建實驗
    4.3 基于圖優(yōu)化的柵格地圖優(yōu)化
        4.3.1 圖優(yōu)化的基本原理
        4.3.2 柵格地圖的人工優(yōu)化
    4.4 本章小結(jié)
第5章 激光SLAM定位導(dǎo)航測試
    5.1 引言
    5.2 移動機器人定位精度測試方法
    5.3 移動機器人定位精度測試結(jié)果
        5.3.1 激光雷達(dá)掃描頻率對定位導(dǎo)航精度的影響
        5.3.2 激光SLAM的定位導(dǎo)航精度
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝



本文編號：4023317