动态环境下移动机器人同时定位与建图研究.pdf

分类 号 密级
博士学位论文
动态环境下移动机器人同时定位与建图研究
别肚
作 者 姓 名 陈白帆 '
学 科 专 业 计算机应用技术
学院 系 、 所 信息科学与工程学院
指 导 教 师 蔡 自兴 教授
论文答辩日胆 绷灯“ 答辩委员会主席
中 南 大 学
年 月
原创性声明
本人声明, 所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究
工作及取得的研究成果 。尽我所知, 除了论文中特别加 以标注和致谢
的地方外, 论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果, 也不
包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料 。与我
共同工作的同志对本研究所作的贡献均 己在论文中作了明确的说明 。
作者签名 怜,瓦中凡 日期 三竺上年三月上 日
学位 论 文板权使 用授权 书
本人 了解 中南大学有关保留 、 使用学位论文的规定, 即 学校
有权保留学位论文并根据 国家或湖南省有关部 门规定送交学位论文,
允许学位论文被查阅和借阅 学校可以公布学位论文的全部或部分内
容, 可 以采用复印 、缩印或其它手段保存学位论文 。同时授权中国科
学技术信息研究所将本学位论文收录到 《中国学位论文全文数据库 》,
并通过网络 向社会公众提供信息服务 。
储 签名阵、性 导师签韧蜘 只日期一竺二年三月二日
摘 要
移动机器人 同时定位与建图 问题是移动机器人研究领
域的基本 问题与研究热点, 也是移动机器人真正实现 自主的最重要的
条件之一 。所谓同时定位与建图, 是指机器人在移动过程中根据位姿
估计和传感器数据进行 自身定位, 同时建造增量式地图 。当前提出的
很多 问题的解决方法是面 向静态环境的, 然而机器人真实的
工作环境往往是动态的, 因此对于动态环境下移动机器人 技
术的研究有着十分重要的意义 。
移动机器人在动态环境下的同时定位与建图主要涉及三个 问题
解决方法 、数据关联和动态 目标的处理 。本文针对这三个问题
展开了深入的研究, 最后建立和实现 了 系统, 并在 自行研
制的移动机器人平台 一上测试成功 。本文在研究中取得了以
下成果
针对扩展卡尔曼滤波 方法在路标增加时协方差计算量倍
增的问题, 提 出了一种基于局部地 图的扩展卡尔曼滤波 同时定位和建
图的方法 。该方法周期性地以机器人所在位姿为原点建立局部坐标
系, 进行局部 , 然后根据局部地 图范围对全局地图更新 。由于
无需每次更新全局地图, 因此减少了计算复杂度, 且由于局部地图的
独立性, 因此该方法累积误差少, 同时还会减少计算量 。
将粒子群优化的思