基于卡爾曼濾波預(yù)測的移動機(jī)器人矢量場矩形法避障研究.pdf

1、自主移動機(jī)器人的智能避障是移動機(jī)器人自主完成給定任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。本文的研究工作主要是針對動態(tài)不確定環(huán)境下，移動機(jī)器人的實(shí)時(shí)動態(tài)避障和對障礙物狀態(tài)信息的卡爾曼濾波預(yù)測兩個(gè)方面的研究展開的。本文分別對移動機(jī)器人的避障算法、估計(jì)理論和基于卡爾曼預(yù)測模型的避障算法進(jìn)行了仿真。 本文首先對移動機(jī)器人的避障方法進(jìn)行了綜述，指出避障技術(shù)的研究重點(diǎn)和發(fā)展趨勢。然后，對基于矢量場矩形法的移動機(jī)器人避障方法進(jìn)行了研究，并對矢量場矩形法的基本思想及算

2、法架構(gòu)進(jìn)行了介紹。矢量場矩形法將移動機(jī)器人的工作環(huán)境分解為一系列具有二值信息的柵格單元，每個(gè)矩形柵格中有一個(gè)積累值，表示在此處存在障礙物的可信度，高的累計(jì)值表示存在障礙物的可信度高，通過同時(shí)控制機(jī)器人的速度大小和方向來尋找最優(yōu)無碰撞路徑實(shí)現(xiàn)避障。其次，對基于卡爾曼濾波的動態(tài)障礙物預(yù)測進(jìn)行了研究，介紹了卡爾曼濾波預(yù)測模型的建立及卡爾曼濾波預(yù)測步驟，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明卡爾曼濾波預(yù)測模型能對障礙物狀態(tài)信息進(jìn)行有效預(yù)測，達(dá)到預(yù)期結(jié)果。 在

3、對矢量場矩形法和卡爾曼濾波預(yù)測進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，本文對基于卡爾曼濾波預(yù)測的矢量場矩形法進(jìn)行了分析，介紹了基于卡爾曼預(yù)測的矢量場矩形法的設(shè)計(jì)與算法實(shí)現(xiàn)，提出將卡爾曼濾波預(yù)測器得到的障礙物狀態(tài)信息預(yù)測值作為矢量場矩形法的輸入之一，使移動機(jī)器人對障礙物下一時(shí)刻障礙物的狀態(tài)信息具有先驗(yàn)知識，提高移動機(jī)器人避障策略實(shí)施的準(zhǔn)確性。 最后，本文在Matlab環(huán)境下對基于卡爾曼預(yù)測的矢量場矩形法完成了仿真，實(shí)現(xiàn)柵格地圖及仿真操作界面的設(shè)計(jì)、障礙