即時(shí)定位與地圖構(gòu)建

1、即時(shí)定位與地圖構(gòu)建即時(shí)定位與地圖構(gòu)建同步定位與地圖構(gòu)建同步定位與地圖構(gòu)建（SLAM或Simultaneouslocalizationmapping）是一種概念：希望機(jī)器人從未知環(huán)境的未知地點(diǎn)出發(fā)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)重復(fù)觀測(cè)到的地圖特征（比如，墻角，柱子等）定位自身位置和姿態(tài)，再根據(jù)自身位置增量式的構(gòu)建地圖，從而達(dá)到同時(shí)定位和地圖構(gòu)建的目的。目錄目錄?1操作性定義?2技術(shù)上的問(wèn)題o2.1地圖構(gòu)建o2.2傳感o2.3定位o2.4建模?3相關(guān)文

2、獻(xiàn)?4參見(jiàn)?5參考資料?6外部鏈接操作性定義操作性定義這里說(shuō)的地圖，是用來(lái)在環(huán)境中定位，以及描述當(dāng)前環(huán)境以便于規(guī)劃航線的一個(gè)概念；它通過(guò)記錄以某種形式的感知獲取的信息，用以和當(dāng)前的感知結(jié)果相比較，以支撐對(duì)現(xiàn)實(shí)定位的評(píng)估。在定位評(píng)估方面，地圖提供的幫助程度，與感知的精度和質(zhì)量成反相關(guān)。地圖通常反映了它被描繪出來(lái)的時(shí)刻的環(huán)境狀態(tài)，所以它并不一定反映它被使用的時(shí)刻的環(huán)境狀態(tài)。在誤差和噪音條件下，定位和地圖構(gòu)建技術(shù)上的復(fù)雜度不支持兩者同時(shí)獲得連

3、續(xù)的解。即時(shí)定位與地圖構(gòu)建(SLAM)是這樣一個(gè)概念：把兩方面的進(jìn)程都捆綁在一個(gè)循環(huán)之中，以此支持雙方在各自進(jìn)程中都求得連續(xù)解；不同進(jìn)程中相互迭代的反饋對(duì)雙方的連續(xù)解有改進(jìn)作用。地圖構(gòu)建，是研究如何把從一系列傳感器收集到的信息，集成到一個(gè)一致性的模型上的問(wèn)題。它可以被描述為第一核心問(wèn)題第一核心問(wèn)題：這個(gè)世界長(zhǎng)什么樣？地圖構(gòu)建的核心部分是環(huán)境的表達(dá)方式以及傳感器數(shù)據(jù)的解釋。與之相比，定位，是在地圖上估測(cè)機(jī)器人的坐標(biāo)和姿勢(shì)形態(tài)的問(wèn)題；換而言

4、之，機(jī)器人需要回答這里的第二核心問(wèn)題第二核心問(wèn)題我在哪？典型的解包含以下兩個(gè)方面：追蹤——通常機(jī)器人的初始位置已知；全局定位——通常只給出很少，甚至不給出有關(guān)于起始位置環(huán)境特征的先驗(yàn)信息。所以，同步定位與地圖構(gòu)建(SLAM)被定義為以下問(wèn)題：在建立新地圖模型或者改進(jìn)已知地圖的同時(shí)，在該地圖模型上定位機(jī)器人。實(shí)際上，這兩個(gè)核心問(wèn)題如果分開(kāi)解決，將毫無(wú)意義；必須同時(shí)求解。在機(jī)器人能夠根據(jù)一系列觀測(cè)值回答“這個(gè)世界長(zhǎng)什么樣”之前，它需要知道的

5、額外信息很多，比如以下:?它自身的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征?信息的自動(dòng)獲得需要什么樣的品質(zhì)?附加的支持觀測(cè)值能從哪些源得到。在沒(méi)有地圖或者方向參考的前提下，對(duì)機(jī)器人的當(dāng)前位置估測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)。[1]這里的“位置“可以簡(jiǎn)單指代機(jī)器人的所處方位，也可以包括它的姿勢(shì)形態(tài)。一種為走路者設(shè)計(jì)的SLAM應(yīng)用使用了一個(gè)裝在鞋頭的慣性測(cè)量單元作為主要傳感器，該設(shè)計(jì)依賴(lài)于走路者能自動(dòng)規(guī)避墻體這一假設(shè)。這個(gè)名為FootSLAM的設(shè)計(jì)可被用于自動(dòng)建立建筑物的樓面布置圖

6、，從而方便建立該建筑的室內(nèi)定位系統(tǒng)。[7]定位定位傳感器的結(jié)果會(huì)作為定位算法的輸入。由幾何知識(shí)可知，對(duì)于n維的定位問(wèn)題，任何傳感輸出必須包含至少一個(gè)多點(diǎn)定位和(n1)個(gè)判別方程。為了算出結(jié)果，有關(guān)于在絕對(duì)或相對(duì)的循環(huán)和鏡像坐標(biāo)系統(tǒng)下得到的結(jié)果的先驗(yàn)知識(shí)也是必要的。建模建模以上結(jié)果對(duì)地圖構(gòu)建的貢獻(xiàn)，可以在“2D建模并分別表示”或者在“3D建模并在2D上投影表示”中工作得一樣出色。作為建模的一部分，機(jī)器人本身的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征也要被考慮進(jìn)去，用以

7、提高在固有背景噪聲下的傳感精度。構(gòu)建的動(dòng)態(tài)模型需平衡不同傳感器、不同局部誤差模型給出來(lái)的貢獻(xiàn)值，并最終包含一個(gè)基于地圖本身的銳利的可視化描述，這包括機(jī)器人的位置和方向等云概率信息。地圖構(gòu)建就是這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)模型的最終運(yùn)算結(jié)果。相關(guān)文獻(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)有關(guān)于SLAM的一個(gè)開(kāi)創(chuàng)性工作是以R.C.Smith和P.Cheeseman為代表，在1986年作出的對(duì)空間不確定性的估測(cè)的研究。[8][9]其他該領(lǐng)域的開(kāi)拓工作由Hugh_F._DurrantWhy

8、te的研究團(tuán)隊(duì)在1990年代初所作出。[10]參見(jiàn)參見(jiàn)?卡爾曼濾波?蒙特卡洛定位法?粒子濾波?DARPA地面無(wú)人車(chē)挑戰(zhàn)賽冠軍Stanley一輛成功使用了SLAM技術(shù)的無(wú)人車(chē)?深度圖像的圖像配準(zhǔn)?移動(dòng)機(jī)器人編程工具包項(xiàng)目:一組開(kāi)源、跨平臺(tái)的SLAM資料庫(kù)。?MultiAutonomousGround國(guó)際機(jī)器人競(jìng)賽:一項(xiàng)160萬(wàn)美金的國(guó)際競(jìng)賽，要求參賽者讓多臺(tái)無(wú)人車(chē)合作給一大片區(qū)域繪制地圖。參考資料參考資料1.^Definitionaccd

9、ingtoOpenSLAM.gaplatfmfSLAMresearchers2.^MountneyP.StoyanovD.DavisonA.YangGZ.SimultaneousStereoscopeLocalizationSoftTissueMappingfMinimalInvasiveSurgery.MICCAI.20061:347–354[20100730].doi:10.100711866565_43.3.^DurrantWhy

10、teH.BaileyT.SimultaneousLocalizationMapping(SLAM):PartITheEssentialAlgithms.RoboticsAutomationMagazine.200613(2):99–110[20080408].doi:10.1109MRA.2006.1638022.4.^J.MullaneB.N.VoM.D.AdamsB.T.Vo.AromfinitesetapproachtoBayes

11、ianSLAM.IEEETransactionsonRobotics.201127(2):268–282.doi:10.1109TRO.2010.2101370.5.^R.P.S.Mahler.StatisticalMultisourceMultitargetInfmationFusion..ArtechHouse.2007.6.^KarlssonN.DiBernardoE.OstrowskiJGoncalvesL.PirjanianP