基于立體視覺的月球車定位和路徑規(guī)劃.pdf

1、定位與路徑規(guī)劃是月球車導(dǎo)航的兩個(gè)重要問題。月球車要實(shí)現(xiàn)在月面環(huán)境下自主導(dǎo)航首先必須時(shí)時(shí)刻刻清楚自己的位置，之后能根據(jù)當(dāng)前環(huán)境規(guī)劃出一條合理的路徑。因此本文圍繞著基于立體視覺傳感器的月球車在定位和路徑規(guī)劃兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　當(dāng)機(jī)器人在環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要明確自己當(dāng)前的位置，不知道自己的位置，移動(dòng)機(jī)器人的任何自主運(yùn)動(dòng)都是盲目的。所以，在本文的第二章，分析了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，通過(guò)編碼器的讀數(shù)計(jì)算在理想情況下移動(dòng)機(jī)器人的位置和方向。

2、當(dāng)然這種方法得出的結(jié)果其定位誤差隨著機(jī)器人運(yùn)動(dòng)距離的加大也越來(lái)越大。
　　為了糾正里程計(jì)的定位誤差，本文采用了迭代近鄰點(diǎn)（ICP）算法。為了保證實(shí)時(shí)性但又具有良好的定位結(jié)果，重點(diǎn)做了兩個(gè)方面的改進(jìn)。首先是迭代點(diǎn)的數(shù)目：為了減少迭代點(diǎn)的數(shù)量但又不降低迭代的質(zhì)量，采用了基于掃描線的逼近方法檢測(cè)出環(huán)境中的邊緣點(diǎn)，由于邊緣點(diǎn)集中的對(duì)應(yīng)關(guān)系較易確定，故減少了錯(cuò)誤的匹配。其次是迭代過(guò)程中的匹配搜索，由于ICP算法主要的時(shí)間花費(fèi)在匹配搜索上，有

3、必要加速搜索的過(guò)程，采用基于KD(K=3)樹的快速搜索算法，可在O(logN)的時(shí)間內(nèi)查找到最近鄰的邊緣點(diǎn)。最后的試驗(yàn)驗(yàn)證了該2法具有較好的實(shí)時(shí)性和精確性。
　　路徑規(guī)劃是月球車導(dǎo)航中的最重要的任務(wù)之一。它是按照某一優(yōu)化指標(biāo)規(guī)劃出一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的最優(yōu)或者近似最優(yōu)的無(wú)碰路徑。本文提出了基于膨脹柵格的距離向量直方圖法，用來(lái)解決移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃問題。考慮到傳感器測(cè)量的不確定性和機(jī)器人的大小，在已經(jīng)創(chuàng)建的柵格地圖上對(duì)探測(cè)到的