同步定位與地圖創(chuàng)建（SLAM）是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)下移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境較為復(fù)雜,在地圖特征密集的復(fù)雜環(huán)境中,SLAM算法的性能受到很大的影響。經(jīng)典的SLAM算法在復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)用時(shí)存在估計(jì)精度低,實(shí)時(shí)性下降等問題,嚴(yán)重影響實(shí)際應(yīng)用。因此本文就如何提高SLAM算法的定位與建圖精度進(jìn)行研究,這對(duì)推動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航具有重要的理論意義。SLAM是指機(jī)器人在未知環(huán)境中通過自身攜帶的傳感器采集周圍的環(huán)境信息,利用采集到的信息進(jìn)行地圖構(gòu)建并實(shí)現(xiàn)自身定位的過程。本文討論并建立移動(dòng)機(jī)器人SLAM系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模型、觀測(cè)模型等,并描述了 SLAM問題的數(shù)學(xué)模型,為后續(xù)的算法研究奠定基礎(chǔ)。針對(duì)粒子濾波算法中存在粒子退化和貧化,從而影響濾波精度的問題,本文借鑒群智能優(yōu)化的思想,將改進(jìn)的螢火蟲算法運(yùn)用到粒子濾波中,提出自適應(yīng)閉環(huán)控制的螢火蟲粒子濾波算法。該算法修正了螢火蟲的位置更新公式,并對(duì)螢火蟲算法中的光吸收系數(shù)和步長(zhǎng)因子進(jìn)行參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整,動(dòng)態(tài)的平衡了算法全局尋優(yōu)與局部尋優(yōu)的能力,使得粒子分布更加合理,有效改善了粒子濾波算法中粒子退化和貧化的問題。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

國外移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用示例

球鷹”型號(hào)的無人機(jī)，它屬于遠(yuǎn)程高空飛行機(jī)器人。該款無人機(jī)搭載有電視攝像機(jī)、紅外探測(cè)儀等裝置，其技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，該無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于地面目標(biāo)的全天24小時(shí)偵測(cè)。我國機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)的研究與美國等西方發(fā)達(dá)國家相比存在一定的差距，這不僅是因?yàn)槲覈鴻C(jī)器人技術(shù)發(fā)展較晚，而且也與相關(guān)技術(shù)受到一定程度的封鎖有關(guān)。但是經(jīng)過科學(xué)研究人員近幾十年的探索和攻關(guān)，我國機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，在一些領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平[10]。（1）擁有我國完全自主產(chǎn)權(quán)的第三代無人駕駛汽車“猛獅3號(hào)”，如圖1.2所示，它由軍事交通學(xué)院研發(fā)，是我國第一個(gè)經(jīng)過官方認(rèn)證的高速路測(cè)試無人駕駛汽車，它安裝有多種傳感器，如雷達(dá)探測(cè)器、衛(wèi)星導(dǎo)航器、紅外攝像頭等�！懊酮{3號(hào)”的測(cè)試實(shí)驗(yàn)在京津公路上進(jìn)行，總行程達(dá)到114公里，總時(shí)長(zhǎng)為1.42小時(shí)。（2）在2013年12月成功發(fā)射的嫦娥三號(hào)探測(cè)器中，裝載了“玉兔號(hào)”月球車。如圖1.3所示，它由中國航天科技有限公司自主設(shè)計(jì)研發(fā)�！坝裢锰�(hào)”月球車主要的任務(wù)有：①對(duì)月球表面地形地貌進(jìn)行探測(cè)；②對(duì)月球地質(zhì)主要元素進(jìn)行分析；③對(duì)月壤的厚度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)。“玉兔號(hào)”月球車應(yīng)用的是遠(yuǎn)程地面遙控加自主分析導(dǎo)航模式，通過雷達(dá)、相機(jī)等輔助設(shè)備獲取環(huán)境信息和自身姿態(tài)信息，并通過地面或車內(nèi)裝置對(duì)月球車進(jìn)行控制。圖1.2“猛獅3號(hào)”無人駕駛汽車圖1.3“玉兔號(hào)”月球車（3）在2018年11月1日的百度世界大會(huì)上，一汽集團(tuán)和百度聯(lián)合發(fā)布了無人駕駛智能汽車，如圖1.4（a）所示，該汽車裝配有激光雷達(dá)、攝像頭、避障雷達(dá)等傳感器作為該車與外界環(huán)境進(jìn)行交互的感知系統(tǒng)，同時(shí)為了提高位姿估計(jì)精度，該車還安裝了組合導(dǎo)航系統(tǒng)。（4）“潛龍三號(hào)”水下機(jī)器人，如圖1.4（b）所示，它是我國SLAM技?

程度的封鎖有關(guān)。但是經(jīng)過科學(xué)研究人員近幾十年的探索和攻關(guān)，我國機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，在一些領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平[10]。（1）擁有我國完全自主產(chǎn)權(quán)的第三代無人駕駛汽車“猛獅3號(hào)”，如圖1.2所示，它由軍事交通學(xué)院研發(fā)，是我國第一個(gè)經(jīng)過官方認(rèn)證的高速路測(cè)試無人駕駛汽車，它安裝有多種傳感器，如雷達(dá)探測(cè)器、衛(wèi)星導(dǎo)航器、紅外攝像頭等�！懊酮{3號(hào)”的測(cè)試實(shí)驗(yàn)在京津公路上進(jìn)行，總行程達(dá)到114公里，總時(shí)長(zhǎng)為1.42小時(shí)。（2）在2013年12月成功發(fā)射的嫦娥三號(hào)探測(cè)器中，裝載了“玉兔號(hào)”月球車。如圖1.3所示，它由中國航天科技有限公司自主設(shè)計(jì)研發(fā)�！坝裢锰�(hào)”月球車主要的任務(wù)有：①對(duì)月球表面地形地貌進(jìn)行探測(cè)；②對(duì)月球地質(zhì)主要元素進(jìn)行分析；③對(duì)月壤的厚度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)�！坝裢锰�(hào)”月球車應(yīng)用的是遠(yuǎn)程地面遙控加自主分析導(dǎo)航模式，通過雷達(dá)、相機(jī)等輔助設(shè)備獲取環(huán)境信息和自身姿態(tài)信息，并通過地面或車內(nèi)裝置對(duì)月球車進(jìn)行控制。圖1.2“猛獅3號(hào)”無人駕駛汽車圖1.3“玉兔號(hào)”月球車（3）在2018年11月1日的百度世界大會(huì)上，一汽集團(tuán)和百度聯(lián)合發(fā)布了無人駕駛智能汽車，如圖1.4（a）所示，該汽車裝配有激光雷達(dá)、攝像頭、避障雷達(dá)等傳感器作為該車與外界環(huán)境進(jìn)行交互的感知系統(tǒng)，同時(shí)為了提高位姿估計(jì)精度，該車還安裝了組合導(dǎo)航系統(tǒng)。（4）“潛龍三號(hào)”水下機(jī)器人，如圖1.4（b）所示，它是我國SLAM技術(shù)水下環(huán)境應(yīng)用的典型案例�！皾擙埲�(hào)”機(jī)器人位姿的獲取通過組合導(dǎo)航系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，而避障

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無人平臺(tái)越野環(huán)境下同步定位與地圖創(chuàng)建[J]. 劉忠澤,陳慧巖,崔星,熊光明,王羽純,陶溢.  兵工學(xué)報(bào). 2019(12)
[2]Continuous Probabilistic SLAM Solved via Iterated Conditional Modes[J]. J.Gimenez,A.Amicarelli,J.M.Toibero,F.di Sciascio,R.Carelli.  International Journal of Automation and Computing. 2019(06)
[3]雙足爬壁機(jī)器人三維壁面環(huán)境全局路徑規(guī)劃[J]. 盧俊華,朱海飛,梁經(jīng)倫,管貽生.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020(01)
[4]基于獨(dú)狼蟻群混合算法的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃[J]. 張毅,權(quán)浩,文家富.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020(01)
[5]基于RGB-D傳感器的室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人舒適跟隨方法[J]. 孫月,劉景泰.  機(jī)器人. 2019(06)
[6]智能機(jī)器人的認(rèn)知與學(xué)習(xí)[J]. 孫富春.  機(jī)器人. 2019(05)
[7]基于聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的車用多傳感器目標(biāo)跟蹤融合算法[J]. 王鵬宇,趙世杰,馬天飛,熊曉勇,程馨.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2019(05)
[8]一種基于改進(jìn)卡爾曼濾波的姿態(tài)解算算法[J]. 王曉初,李賓,劉玉縣,郭帥良,范耀華.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2019(24)
[9]多機(jī)器人同步定位與地圖構(gòu)建的地圖融合算法的改進(jìn)[J]. 馬樹軍,楊磊,白昕暉,李忠明.  控制理論與應(yīng)用. 2019(08)
[10]適應(yīng)于搜救環(huán)境利用Ad hoc無線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人SLAM（英文）[J]. 王洪玲,張承進(jìn),宋勇,龐豹.  Journal of Central South University. 2018(12)

碩士論文
[1]移動(dòng)機(jī)器人即時(shí)定位與地圖構(gòu)建技術(shù)研究[D]. 李安旭.電子科技大學(xué) 2019
[2]復(fù)雜場(chǎng)景下機(jī)器人SLAM算法研究[D]. 趙挽東.哈爾濱工程大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3211212