本文關(guān)鍵詞：不確定性知識的灰色定性表達及其在機器人定位中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》 2015年

不確定性知識的灰色定性表達及其在機器人定位中的應(yīng)用研究

王鵬  

【摘要】：獲取環(huán)境信息,對信息的不確定性或不完備性進行處理以形成系統(tǒng)的、能夠?qū)嶋H應(yīng)用的知識,并實現(xiàn)知識的存儲、表達是智能體產(chǎn)生高級智能行為的先決條件。通過學(xué)習(xí)和累積知識,人類能夠融合消除冗余信息、聯(lián)想補充匱乏信息以降低主觀原因(認知能力或記憶能力受限制等)造成的信息的不確定性或不完備性,并基于獲得的知識產(chǎn)生目標明確、規(guī)范可信的行為。移動機器人作為典型的智能體,己被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)及日常生活的各個方面。高度擬人化,具備情景感知、人機交互能力的移動機器人也逐步走出實驗室,面向普羅大眾并服務(wù)日常生活。一般,由于所處環(huán)境的復(fù)雜性、動態(tài)性,特別受自身認知能力(傳感器信息的精度低、信息處理能力差等等)的限制,移動機器人感知獲取的外界環(huán)境信息存在不確定性或是不完備的,也稱為機器人視角的主觀不確定性信息。如何像人類那樣,抽象、加工不確定性或不完備性信息,實現(xiàn)主觀不確定性信息的形式化、規(guī)范化、擬人化表達,并基于處理后的結(jié)果完成移動機器人定位等任務(wù),對進一步提升移動機器人的智能度具有迫切而重要的意義,是當前人工智能學(xué)者們的重要研究任務(wù)。 為處理主觀不確定性信息,必須建立其符號化表示體系,并給出該體系的度量標準。進一步,為實現(xiàn)基于不確定性信息的擬人化推理、決策方式,還必須建立基于上述符號化表示及度量體系的定性推理規(guī)則。本研究借鑒灰色系統(tǒng)理論在主觀不確定性信息表示方面的優(yōu)勢并加以拓展,同時引入概率統(tǒng)計的相關(guān)理論知識,建立了以灰概率測度集為核心的主觀不確定性信息的符號化表示及度量體系。結(jié)合定性推理理論在模擬人類智能實現(xiàn)問題分析、決策方面的優(yōu)勢,建立了主觀不確定性信息的灰色定性表達方法,并將其應(yīng)用于移動機器人定位的相關(guān)應(yīng)用中。研究結(jié)果表明,基于該方法提出的不確定性信息處理算法在機器人全局定位及位姿跟蹤中具備魯棒性高、容錯力強等比較優(yōu)勢。 本文的主要工作和貢獻如下： 1)針對傳統(tǒng)二維區(qū)間灰數(shù)在描述高維(三維或更高維)信息時存在不足的問題,結(jié)合定性理論采用路標值(landmark values)實現(xiàn)定量信息定性描述的特點,建立了灰色定性量空間,實現(xiàn)任意維度主觀不確定性信息的灰色定性表達,并定義了廣義白化函數(shù)實現(xiàn)不確定性信息的白化；進一步,基于灰色定性量空間,定義了定性推理的規(guī)則,提出了一種不確定性信息的融合、推理及決策方法。 2)基于建立的灰色定性空間及定性推理規(guī)則,模擬人類智能處理不確定性信息的模式,建立了智能體在學(xué)習(xí)過程中處理主觀(智能體視角)不確定性信息的模型,強調(diào)處理過程的漸進性,也即隨著主觀不確定性信息量的增加,通過融合和推理當前已有的信息,降低信息的不確定性。 3)將灰色定性理論應(yīng)用到不確定性信息處理過程中,實現(xiàn)特征位置信息的擴展,建立了拓展灰色定性地圖。根據(jù)人類環(huán)境認知過程的層次化特點,從機器人的視角,對環(huán)境進行了多層次的劃分；數(shù)據(jù)處理過程中,不再僅僅追求傳感器數(shù)據(jù)的精確表達,而是尋求機器人對精度的需求與傳感器精度及算法處理能力之間的平衡。在移動機器人全局定位中,該模型在魯棒性、方便人機交互方面具備一定的優(yōu)勢。 4)結(jié)合灰色定性理論與卡爾曼濾波技術(shù)的優(yōu)勢,實現(xiàn)了移動機器人狀態(tài)及觀測方程的動態(tài)創(chuàng)建,并基于實時創(chuàng)建的狀態(tài)及觀測方程實現(xiàn)機器人位姿及環(huán)境中特征位置的實時估計。通過引入灰色定性地圖中的局部地圖匹配技術(shù),實現(xiàn)了機器人朝向角的估計、校正。在移動機器人位姿跟蹤的應(yīng)用中,該研究結(jié)果在跟蹤精度及容錯性方面具有比較優(yōu)勢。 5)基于灰色定性理論,研究機器人傳感器獲取的環(huán)境信息的區(qū)間化表達及度量體系,形成了灰概率測度集。該體系主要包括兩個方面的內(nèi)容：利用灰色定性理論在主觀不確定性信息表達方面的優(yōu)勢,實現(xiàn)了主觀不確定性信息的區(qū)間化表達,建立了區(qū)間的漸進融合規(guī)則；結(jié)合概率統(tǒng)計中σ-代數(shù)的相關(guān)概念,實現(xiàn)主觀不確定性信息區(qū)間化表達的度量,并給出了區(qū)間漸進融合過程中該度量的融合過程及結(jié)果的概率解釋。提出了一種基于灰概率測度集的機器人位姿跟蹤算法,實驗結(jié)果表明該算法在精度、奇異值的容忍度方面均具有一定的優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 錢堃;馬旭東;戴先中;;基于概念地圖的機器人導(dǎo)航方法[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年S1期

2 成偉明;唐振民;趙春霞;劉華軍;;移動機器人路徑規(guī)劃中的圖方法應(yīng)用綜述[J];工程圖學(xué)學(xué)報;2008年04期

3 于振中;閆繼宏;趙杰;陳志峰;朱延河;;改進人工勢場法的移動機器人路徑規(guī)劃[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年01期

4 仲朝亮;劉士榮;楊帆;;動態(tài)環(huán)境下基于GNG網(wǎng)絡(luò)的拓撲地圖創(chuàng)建[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年01期

5 ;Probability representations of fuzzy systems[J];Science in China(Series F:Information Sciences);2006年03期

6 ;The normal numbers of the fuzzy systems and their classes[J];Science China(Information Sciences);2010年11期

7 李磊,葉濤,譚民,陳細軍;移動機器人技術(shù)研究現(xiàn)狀與未來[J];機器人;2002年05期

8 張文玲;朱明清;陳宗海;;基于強跟蹤UKF的自適應(yīng)SLAM算法[J];機器人;2010年02期

9 王曉娟;王宣銀;;基于模糊卡爾曼濾波的移動機器人定位研究[J];計算機工程與應(yīng)用;2011年02期

10 徐海偉;殷波;徐濤;;基于模糊自適應(yīng)卡爾曼濾波的移動機器人定位方法[J];計算機應(yīng)用研究;2009年08期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李書杰;基于灰色定性方法的主觀不確定性知識表達與路徑規(guī)劃算法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊開云;馮衛(wèi);王亮;朱峰;;多目標決策灰色關(guān)聯(lián)投影法在建筑工程投資決策中的應(yīng)用[J];四川建筑科學(xué)研究;2009年05期

2 王貴權(quán);朱云鵑;;企業(yè)債券發(fā)展影響因素的實證研究——基于灰色系統(tǒng)理論[J];安徽廣播電視大學(xué)學(xué)報;2011年01期

3 杜淑輝;臧德奎;孫居文;;木瓜屬觀賞品種的灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年01期

4 丁霽明;王家慶;;基于灰關(guān)聯(lián)度的信息技術(shù)與課程整合的教學(xué)過程評價的研究[J];安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2007年04期

5 吳艷蕾;;基于灰理論的居民生活電力消費預(yù)測研究[J];安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年01期

6 程晉石;裴九芳;;3PL企業(yè)物流能力灰色評價研究[J];安徽工程大學(xué)學(xué)報;2011年01期

7 廉同輝;;基于灰色層次決策理論的合蕪蚌試驗區(qū)產(chǎn)業(yè)效應(yīng)分析[J];安徽工程大學(xué)學(xué)報;2011年03期

8 侯曉亮;;建筑物地基沉降的灰色模型GM(1,1)預(yù)測法[J];安徽建筑;2006年06期

9 陳小霞;黃桐城;;舟山農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的灰色關(guān)聯(lián)分析[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年31期

10 姚翠友;;基于灰色關(guān)聯(lián)的北京市耕地面積變化影響因素分析[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年10期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王曉輝;中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的動態(tài)投入產(chǎn)出模型分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 周芳;蒸汽發(fā)生器檢修機械手路徑規(guī)劃及控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

3 王玉全;基于全景視覺的移動機器人同時定位與地圖創(chuàng)建方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

4 孟凡彬;基于隨機集理論的多目標跟蹤技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

5 王小旭;非線性SPKF濾波算法研究及其在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

6 武心安;未知環(huán)境下自主式水下潛器路徑規(guī)劃問題研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

7 張子迎;多機器人協(xié)作及環(huán)境建模技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

8 毛宇峰;水下機器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及避障控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

9 楊萌;非線性濾波及在慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對準中應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

10 劉洪斌;節(jié)能減排政府責(zé)任保障機制研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫小軍;焦建民;何俊紅;;解優(yōu)化問題的遺傳加速信賴域搜索算法[J];安徽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年03期

2 董麗麗;龔光紅;李妮;孫勇;;基于云模型的自適應(yīng)并行模擬退火遺傳算法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2011年09期

3 周培德;分割多邊形成凸多邊形的算法(英文)[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);1997年04期

4 陳瑋琪;顏開;史淦君;王士同;劉志勇;;水下航行體水動力參數(shù)智能辨識方法研究[J];船舶力學(xué);2007年01期

5 陳小寧;黃玉清;楊佳;;多傳感器信息融合在移動機器人定位中的應(yīng)用[J];傳感器與微系統(tǒng);2008年06期

6 王加銀;劉民;李洪興;;單入單出模糊控制器控制函數(shù)與插值式的偏差分析[J];電子學(xué)報;2009年02期

7 李洪興;;不確定性系統(tǒng)的統(tǒng)一性[J];工程數(shù)學(xué)學(xué)報;2007年01期

8 紀亨騰;范菊;黃祥鹿;;Experimental Study and System Identification of Hydrodynamic Force Acting on Heave Damping Plate[J];China Ocean Engineering;2008年01期

9 劉建成,劉學(xué)敏,徐玉如;極大似然法在水下機器人系統(tǒng)辨識中的應(yīng)用[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2001年05期

10 徐建安;王玉甲;張銘鈞;;自主式水下機器人試驗平臺研制與實驗研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2007年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉娟;基于時空信息與認知模型的移動機器人導(dǎo)航機制研究[D];中南大學(xué);2003年

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉偉明;郝靜如;黃民;;漿液下機器人定位功能實現(xiàn)[J];傳感器與微系統(tǒng);2007年08期

2 丁廣帥;雷運洪;;基于機器視覺區(qū)域處理技術(shù)的水中機器人定位方法[J];兵工自動化;2010年11期

3 邱燕;林海波;董樹亮;儀垂杰;;應(yīng)用差分GPS實現(xiàn)小麥精播機器人定位[J];單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2011年10期

4 唐琎,朱皖,陳玥,張聞捷;一個映射變換及其在機器人定位中的應(yīng)用[J];計算機工程與應(yīng)用;2005年22期

5 蔣正偉,谷源濤,唐昆;機器人定位中穩(wěn)健的自適應(yīng)粒子濾波算法[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年07期

6 厲茂海,洪炳熔;一種魯棒的室內(nèi)移動機器人定位方法[J];計算機工程與應(yīng)用;2005年04期

7 張禾;蒲正剛;;無線機器人定位系統(tǒng)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2006年07期

8 錢堃;馬旭東;戴先中;房芳;;同時機器人定位與人體跟蹤的多源感知協(xié)作粒子濾波方法[J];機器人;2008年06期

9 賀曉龍;朱克武;;草坪灌溉機器人定位技術(shù)的研究[J];自動化技術(shù)與應(yīng)用;2009年04期

10 齊井剛;陳幸;申善毅;;白線傳感器的設(shè)計及機器人定位應(yīng)用[J];機械與電子;2009年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 陳碩;凌海;陳春林;;基于概率模糊系統(tǒng)的移動機器人定位(英文)[A];'2010系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

2 王鵬;李書杰;陳宗海;;移動機器人定位方法研究綜述[A];第13屆中國系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

3 苑達峰;陳啟軍;;一種基于Monte Carlo方法的四足機器人定位系統(tǒng)[A];2007年中國智能自動化會議論文集[C];2007年

4 唐琎;白濤;陳玥;蔡自興;;一個可用于機器人定位的映射變換[A];2005年中國智能自動化會議論文集[C];2005年

5 唐琎;白濤;陳玥;楊安平;;一個可用于機器人定位的映射變換[A];第16屆中國過程控制學(xué)術(shù)年會暨第4屆全國故障診斷與安全性學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

6 劉潔;賀振東;陳鹿民;;基于記憶特征庫的機器人定位及地圖創(chuàng)建方法[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

7 魯通;梁萍;王旸;陳懇;楊向東;熊璟;劉少麗;;機器人定位在超聲引導(dǎo)腫瘤消融治療中作用的實驗研究[A];慶祝中國超聲診斷50年暨第十屆全國超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 韓冬桂;搜索機器人定位技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2009年

2 吳偉;基于二維地圖匹配的機器人定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東北大學(xué);2006年

3 夏益民;基于傳感器信息融合的移動機器人定位與地圖創(chuàng)建研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

4 王鵬;不確定性知識的灰色定性表達及其在機器人定位中的應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 施志華;智能倉庫管理系統(tǒng)中的機器人定位[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 許偉;基于激光雷達環(huán)境信息處理的機器人定位/導(dǎo)航技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2006年

3 雷亞莉;基于概率方法的機器人定位[D];東北電力大學(xué);2007年

4 繆松華;基于麥克風(fēng)陣列的儲罐機器人定位系統(tǒng)設(shè)計及算法研究[D];上海交通大學(xué);2012年

5 孫奇;基于視覺的仿人足球機器人定位與跟蹤算法研究[D];東北大學(xué);2012年

6 邱純鑫;基于地形特征的移動機器人定位[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 李永佳;基于視覺的機器人定位研究[D];浙江大學(xué);2011年

8 劉佳;基于路標的移動機器人定位方法的研究[D];中南大學(xué);2007年

9 宋薇;基于視覺的低速移動機器人定位系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2006年

10 邱其文;室內(nèi)移動機器人定位及路徑規(guī)劃問題研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：不確定性知識的灰色定性表達及其在機器人定位中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：201980