基于非線性濾波的移動機(jī)器人姿態(tài)測量系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科技的發(fā)展，移動機(jī)器人姿態(tài)信息的確定作為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確控制、自主定位和導(dǎo)航的首要條件，已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。針對移動機(jī)器人姿態(tài)測量系統(tǒng)功耗低、成本低、體積小的要求，本文采用一種慣性導(dǎo)航/磁力計的組合方式；針對系統(tǒng)非線性和易受外界干擾的問題，本文以非線性濾波理論為基礎(chǔ)，采用UKF濾波方法對測量所得姿態(tài)信息進(jìn)行融合，并提出了姿態(tài)改進(jìn)算法消除外界干擾的影響。
　　首先，本文在總結(jié)移動機(jī)器人姿態(tài)檢測的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和非線性濾波

2、算法的研究狀況基礎(chǔ)上，分析了幾種常用姿態(tài)測量系統(tǒng)的缺陷，提出了一種慣性導(dǎo)航/磁力計的組合姿態(tài)測量系統(tǒng)，系統(tǒng)由三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸磁力計構(gòu)成，提供移動機(jī)器人的三軸角速度、三軸加速度和三軸磁場強(qiáng)度。
　　其次，為了通過測量數(shù)據(jù)解算得到機(jī)器人的俯仰、橫滾和航向三個自由度的姿態(tài)角，引入捷聯(lián)姿態(tài)更新算法相關(guān)理論和原理，采用歐拉角法解算姿態(tài)。接著，建立了各傳感器的定姿模型，分析了姿態(tài)測量系統(tǒng)的誤差，建立誤差模型，并利用AR模型對陀螺

3、儀隨機(jī)漂移誤差進(jìn)行建模，為后面研究打下基礎(chǔ)。
　　隨后，建立了卡爾曼濾波模型，對陀螺儀信號進(jìn)行最優(yōu)估計，提高傳感器測量精度。針對所建立模型的特點(diǎn)，采用基于比例采樣法的UKF算法對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合；針對移動機(jī)器人運(yùn)行過程中線性加速度和隨機(jī)磁源的干擾，設(shè)計了基于UKF的姿態(tài)改進(jìn)算法。
　　最后，在Matlab中搭建移動機(jī)器人姿態(tài)仿真平臺，并對提出的算法進(jìn)行仿真研究；完成了姿態(tài)測量系統(tǒng)總體的設(shè)計、實(shí)現(xiàn)及測試，分析了系統(tǒng)需求，依此