基于激光傳感器的森林環(huán)境地形分類與導(dǎo)航.pdf

1、自20世紀(jì)60年代美國、蘇聯(lián)為了探索月球開始移動(dòng)機(jī)器人的研究以來，移動(dòng)機(jī)器人由于其廣闊的應(yīng)用前景，取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從最開始室內(nèi)結(jié)構(gòu)化環(huán)境的導(dǎo)航，到后來移動(dòng)機(jī)器人的同時(shí)定位與建圖(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)，現(xiàn)在發(fā)展到在室外環(huán)境中采用外部傳感器對(duì)森林環(huán)境進(jìn)行地形分類和導(dǎo)航。本文將森林環(huán)境中本質(zhì)特征和統(tǒng)計(jì)特征相結(jié)合，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行森林環(huán)境的地形分類，并根據(jù)分類結(jié)果進(jìn)行

2、森林環(huán)境中導(dǎo)航的研究。本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　 1．森林中樹木多是參天大樹，外形高大挺拔，可用圓柱、圓錐等形狀模擬。文中利用非線性的最小二乘法對(duì)其進(jìn)行擬合。首先將采集得到的森林環(huán)境的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)根據(jù)點(diǎn)之間的歐氏距離進(jìn)行分類，根據(jù)分類結(jié)果對(duì)不同類別中的樹木分別采用非線性的最小二乘法進(jìn)行圓柱、圓錐的擬合。
　　 2．森林中，不僅有樹木，還有草叢、灌木叢、巖石以及崎嶇不平的地面，根據(jù)各類森林構(gòu)成物的特質(zhì)，找出激光數(shù)據(jù)點(diǎn)的高

3、度值、立體柵格密度等具有代表性的特征，以及三維激光數(shù)據(jù)的特征根這種統(tǒng)計(jì)特征作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，對(duì)三維激光數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分類。
　　 3．基于前面森林環(huán)境的分類結(jié)果對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航的研究。將三維數(shù)據(jù)點(diǎn)投影到二維的柵格地圖中，用A*算法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃。機(jī)器人在森林中行駛，要盡可能選擇平整的地面，所以在柵格地圖中加入地面崎嶇度因子，并計(jì)算入A*算法的代價(jià)函數(shù)中，地面崎嶇度越大，機(jī)器人要從該處行駛的代價(jià)也越大。通過上述方法達(dá)到