融合視覺與慣性導(dǎo)航的機(jī)器人自主定位.pdf

1、精確的移動機(jī)器人定位是當(dāng)今學(xué)術(shù)研究的重要領(lǐng)域，是機(jī)器人自主導(dǎo)航的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的基于全球定位系統(tǒng)等外部定位方法雖然精度高但是使用條件具有局限性。而利用機(jī)器人視覺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確的自主定位，適用場景廣，但易受到累積誤差影響，融合慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可以有效的彌補(bǔ)視覺定位方法的不足。
　　 本文研究融合慣導(dǎo)信息的機(jī)器人視覺自主定位方法。由于傳統(tǒng)慣性導(dǎo)航定位中姿態(tài)解算的誤差傳遞到航位推算中，經(jīng)過積分運(yùn)算后誤差被累積影響定位精度并發(fā)生“漂移”，本文

2、提出一種適合移動機(jī)器人的融合輪式里程計的慣導(dǎo)航位推算方法，避免了積分線加速度的航位推算，利用慣導(dǎo)解算姿態(tài)將輪式里程計的輸出實時的投影到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，提高了慣導(dǎo)的定位精度與穩(wěn)定性。
　　 另一方面，現(xiàn)有的視覺里程計算法中航向、俯仰和側(cè)傾3個姿態(tài)角估計是耦合的，某個方向角的估計誤差會投影到其他2個方向角估計中，經(jīng)長時間累積后，使得運(yùn)動姿態(tài)估計結(jié)果存在嚴(yán)重的方向偏差。本文提出實時擴(kuò)展卡爾曼濾波器姿態(tài)估計模型，利用慣導(dǎo)結(jié)合重力加速度方向

3、作為補(bǔ)充，對視覺里程計三個方向姿態(tài)估計進(jìn)行解耦，修正姿態(tài)估計的累積誤差；根據(jù)運(yùn)動狀態(tài)采用模糊邏輯調(diào)整濾波器參數(shù)，實現(xiàn)自適應(yīng)的濾波估計，降低加速度噪聲的影響，有效的提高了視覺里程計的定位精度和魯棒性。
　　 最后，由于慣導(dǎo)和視覺里程計屬于局部定位方法，缺少全局信息從而累積誤差無法修正。本文研究基于慣導(dǎo)的視覺同時定位與地形構(gòu)建，提出基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的SLAM方法，用慣導(dǎo)數(shù)據(jù)作為局部運(yùn)動預(yù)測，利用匹配的SIFT特征作為路標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)