動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下基于改進(jìn)粒子濾波器的SLAM算法.pdf

1、實(shí)現(xiàn)智能移動(dòng)機(jī)器人完全自主的一個(gè)關(guān)鍵是如何解決移動(dòng)機(jī)器人的定位與地圖構(gòu)建問(wèn)題，這是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)環(huán)境探索和導(dǎo)航的重要基礎(chǔ)。隨著傳感器的發(fā)展，如何從傳感器信息有效地對(duì)未知環(huán)境中的特征進(jìn)行描述刻畫，如何選擇恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方案有效地處理動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，是定位和地圖構(gòu)建需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本論文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)定位與地圖創(chuàng)建(SimulationLocalization and Mapping，SLAM)方法進(jìn)

2、行研究，針對(duì)室內(nèi)半結(jié)構(gòu)化特征的地圖表達(dá)和傳統(tǒng)SLAM方法對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性，以及減少系統(tǒng)噪聲誤差等方面提出了一些改進(jìn)算法和方案，以提高SLAM算法精度、構(gòu)圖一致性。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1.提出一種融合了掃描匹配的自定位結(jié)果和里程位姿估計(jì)結(jié)果的相對(duì)定位方法。針對(duì)激光測(cè)距傳感器的測(cè)量離散特性以及室內(nèi)觀測(cè)結(jié)果呈現(xiàn)局部線段化特點(diǎn)，基于點(diǎn)-線的迭代最近鄰法(Point-to-line based Iterative C

3、losest Point，PLICP)進(jìn)行局部匹配糾正里程計(jì)誤差;為使匹配算法的實(shí)時(shí)性以適應(yīng)SLAM，采用混合快速搜索對(duì)應(yīng)點(diǎn)策略加速誤差函數(shù)最小值求解，從而改進(jìn)運(yùn)動(dòng)模型提高SLAM算法位姿預(yù)測(cè)的精度。
　　2.針對(duì)室內(nèi)半結(jié)構(gòu)化環(huán)境特征的規(guī)則特性，提出基于元胞自動(dòng)機(jī)強(qiáng)化地圖特征信息的優(yōu)化構(gòu)圖和定位算法。利用占據(jù)柵格對(duì)空間規(guī)則劃分，引入元胞自動(dòng)機(jī)到傳統(tǒng)SLAM的迭代循環(huán)中，在地圖更新環(huán)節(jié)進(jìn)行元胞生長(zhǎng)強(qiáng)化，改善構(gòu)圖的一致性，并在SLAM

4、迭代中提高定位精度。
　　3.面向動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的地圖建模問(wèn)題和融入元胞自動(dòng)機(jī)SLAM算法的擴(kuò)展應(yīng)用問(wèn)題，提出一種適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境的分層強(qiáng)化構(gòu)圖與定位算法。該算法繼承占用柵格地圖的動(dòng)靜態(tài)地圖混合表達(dá)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)動(dòng)態(tài)物體觀測(cè)頻度對(duì)柵格屬性添加靜動(dòng)狀態(tài)值，有效地描述運(yùn)動(dòng)物體狀態(tài);同時(shí)對(duì)豐富的掃描信息采用空間分層操作，將常見(jiàn)動(dòng)態(tài)SLAM問(wèn)題轉(zhuǎn)為靜態(tài)結(jié)構(gòu)化環(huán)境的構(gòu)圖和精定位問(wèn)題以及動(dòng)態(tài)環(huán)境的混合地圖構(gòu)建問(wèn)題，將融入元胞強(qiáng)化機(jī)制的SLAM算法應(yīng)用到動(dòng)態(tài)