基于貝葉斯濾波理論的移動(dòng)機(jī)器人定位與地圖創(chuàng)建研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人的定位與導(dǎo)航是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，定位問題是機(jī)器人真正自主化和智能化研究中最為重要的一個(gè)基本問題?；趥鞲衅鞯亩ㄎ皇钱?dāng)前移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域非?；钴S的研究領(lǐng)域，常用于定位的傳感器有測距傳感器，如激光傳感器以及視覺傳感器等。而基于概率的定位方法是移動(dòng)機(jī)器人定位方法中最魯棒的一種方法，目前正受到國內(nèi)外機(jī)器人研究者的廣泛關(guān)注。 基于概率的定位方法通過不斷地更新機(jī)器人位姿空間的概率分布來解決移動(dòng)機(jī)器人的定位問題。從概率的角度來

2、看，定位問題就是移動(dòng)機(jī)器人狀態(tài)估計(jì)問題，因此許多概率預(yù)估方法都可以用來解決移動(dòng)機(jī)器人的定位問題。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，近年來發(fā)展起來的粒子濾波預(yù)估方法可以很好解決非線性非高斯分布位姿估計(jì)問題，因此該方法可以很好地解決移動(dòng)機(jī)器人的定位問題以及地圖創(chuàng)建問題。 本文就是基于此背景下所進(jìn)行的研究工作，以貝葉斯濾波原理為基礎(chǔ)，研究基于粒子濾波器的移動(dòng)機(jī)器人定位技術(shù)以及地圖創(chuàng)建技術(shù)，并以應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)為目的，主要開展了以下研究： 首

3、先，介紹了移動(dòng)機(jī)器人中的貝葉斯濾波原理以及各種不同實(shí)現(xiàn)形式，并分析了各種不同實(shí)現(xiàn)形式的優(yōu)缺點(diǎn)； 然后，依據(jù)非完整移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)，建立了機(jī)器人的概率運(yùn)動(dòng)模型以及感知模型，并給出了概率模型的采樣方法。 其次，研究了基于激光測距儀的粒子濾波定位方法，并提出了基于自適應(yīng)粒子濾波與二次更新方法的粒子濾波定位方法，提高了系統(tǒng)的計(jì)算效率、魯棒性以及定位精度。 接下來，分析了全向視覺的特點(diǎn)，并利用全向視覺特點(diǎn)提出了將全向視覺

4、作為增強(qiáng)型的測距儀，在貝葉斯濾波理論框架下實(shí)現(xiàn)了基于全向視覺的粒子濾波定位方法，從而實(shí)現(xiàn)了自主機(jī)器人在RoboCup環(huán)境中的自主定位。 在分析了粒子濾波方法本質(zhì)上存在的問題之后，本文比較了粒子群優(yōu)化算法與粒子濾波算法之間的相似性，并創(chuàng)新性地提出了將粒子群優(yōu)化算法與粒子濾波方法結(jié)合來提高粒子濾波算法的性能，并取得了良好的效果。 接著，研究了移動(dòng)機(jī)器人的SLAM問題，探討了SLAM問題不同解決方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了改進(jìn)的Fas