外文翻譯--高速撞擊：局部映射問題的解決方法 中文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯</p><p>　　系　　部： 機(jī)械工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué)

2、 號(hào)： </p><p>　　外文出處： Michael Montemerlo and </p><p>　　Sebastian Thrun </p><p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 </p><p&

3、gt;　　注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。</p><p>　　附件1：外文資料翻譯譯文</p><p>　　高速撞擊：局部映射問題的解決方法</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　局部同步以及對(duì)地圖中周圍環(huán)境的檢測(cè)能力是自動(dòng)機(jī)器人的首要考慮條件。然而，少數(shù)類似的問題增大了在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中所要處理的陸標(biāo)

4、數(shù)目。以克爾曼過濾器為基礎(chǔ)的算法，比如，需要時(shí)間來綜合處理每個(gè)檢測(cè)傳感器上所傳達(dá)的二次陸標(biāo)。這個(gè)報(bào)告中的快速撞擊，一種循環(huán)估算機(jī)械手姿勢(shì)以及陸標(biāo)位置次序的算法。以對(duì)數(shù)形式在地圖上顯示具體坐標(biāo)。這一算法通過對(duì)產(chǎn)品要求的精確分析來規(guī)劃機(jī)械手的工作路徑。該算法已經(jīng)成功地在多達(dá) 50,000個(gè)陸標(biāo)上運(yùn)行，客觀條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于以前。實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較了快速撞擊運(yùn)算法則分別在模擬和真是世界中里的優(yōu)勢(shì)和局限性。</p><p><

5、b>　　介紹</b></p><p>　　同步局限影射的問題，比如撞擊，已經(jīng)在機(jī)械可動(dòng)裝置技術(shù)中引起廣泛的注意。撞擊處理諸如利用機(jī)械手測(cè)量地圖中的建筑陸標(biāo)問題。因?yàn)闄C(jī)械手運(yùn)動(dòng)受制于誤差，映射問題必然導(dǎo)致機(jī)械手的局部問題—撞擊。一個(gè)同步本土化機(jī)械手的能力以及對(duì)外界環(huán)境的反映是機(jī)械手自動(dòng)化的關(guān)鍵問題。</p><p>　　撞擊問題算法的優(yōu)勢(shì)被介紹到鍛造工序報(bào)告中，我的以及基斯

6、曼。這份報(bào)告介紹了廣泛卡曼過濾器估算機(jī)械手位置坐標(biāo)的方法。在后來的十年里，這種方法被廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械中，作為最近的指導(dǎo)報(bào)告。最近的研究已經(jīng)把重心集中在增大這種方法的運(yùn)用規(guī)模上，超過幾百個(gè)坐標(biāo)和運(yùn)算法則來處理這些數(shù)據(jù)。</p><p>　　EFK方法的主要瓶頸問題是它復(fù)雜的運(yùn)算。感應(yīng)器更新需要時(shí)間二次的坐標(biāo)數(shù)字的計(jì)算。這一個(gè)復(fù)雜事實(shí)的桿共分散基地維護(hù)藉著克爾曼過濾器有機(jī)械要素，全部定即使只是一個(gè)陸標(biāo)被觀察被更新。

7、二次方程式的復(fù)雜行限制了陸標(biāo)的數(shù)目。這種方式只能處理少數(shù)的含有數(shù)百萬特征的自然環(huán)境模型。研究所對(duì)這一缺點(diǎn)進(jìn)行了長期的研究。</p><p>　　在這個(gè)報(bào)告中，我們從一貝斯定理觀點(diǎn)來研究撞擊問題。圖 1舉例說明一生長于蓋然性的模型（活動(dòng)區(qū)網(wǎng)絡(luò)之下的撞擊實(shí)驗(yàn)的大量合集。在個(gè)別項(xiàng)目中，機(jī)械手姿勢(shì)，指示.機(jī)械手隨著時(shí)間進(jìn)行功能控制,指示. 每一個(gè)陸測(cè)量,指示.是那個(gè)位置的功能 陸標(biāo)測(cè)量和機(jī)械手姿勢(shì)當(dāng)測(cè)量被采取的時(shí)候從這一

8、個(gè)線圖顯示撞擊問題展現(xiàn)重要的獨(dú)立條件. 尤其，機(jī)械手的指導(dǎo)路徑.客觀的坐標(biāo)測(cè)量.舉例來說, 如果給我們提供了機(jī)械手的精確路徑，坐標(biāo)的問題就可以解決，而每個(gè)坐標(biāo). 這個(gè)觀察先前被墨菲［12］ 研究過，他發(fā)明了一個(gè)有效的粒子過濾算法映射技術(shù)。</p><p>　　基于這篇觀察報(bào)告，這篇論文描述了一個(gè)被稱作高速撞擊的有效撞擊運(yùn)動(dòng)規(guī)律。高速撞擊實(shí)驗(yàn)把撞擊問題簡化為一個(gè)局部的機(jī)器撞擊問題。由裝在機(jī)器手上的儀器來進(jìn)行標(biāo)記的收

9、集估算。正如在參考文獻(xiàn)[12]中所評(píng)論的那樣，這些現(xiàn)象是直觀的，因?yàn)樽匀粭l件下的撞擊問題的緣故。高速撞擊通過使用一個(gè)改裝過的粒子加速器來測(cè)量機(jī)械手的后部路徑。每個(gè)粒子控制克爾曼加速器來測(cè)量K粒子在一定條件路徑下的位置陸標(biāo)。如參考文獻(xiàn)[5, 13]Rao-Blackwellized粒子加速器的例子就是所呈現(xiàn)現(xiàn)象的規(guī)律。落實(shí)這個(gè)天真想法的計(jì)算機(jī)算法需要MK的時(shí)間。M是下圖中的粒子數(shù)。</p><p><b>

10、;　　圖1 撞擊問題</b></p><p>　　機(jī)械手從姿勢(shì)S1按照U1，U2。。。。UX的序列開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它移動(dòng)時(shí)，它檢測(cè)周圍的陸標(biāo)，在時(shí)間t=1時(shí)，它檢測(cè)到了兩個(gè)陸標(biāo)中的。測(cè)量代號(hào)Z（范圍或方位）。在時(shí)間t=1時(shí)，它檢測(cè)到了另一個(gè)陸標(biāo)，而在時(shí)間t=3時(shí)，它再一次檢測(cè)到了陸標(biāo)。撞擊問題的核心是通過控制U和測(cè)量Z來估算陸標(biāo)的位置和機(jī)械手的路徑。陰影部分闡述了在這一獨(dú)立條件下他們之間的關(guān)系。</

11、p><p>　　粒子加速器和K粒子是陸標(biāo)的數(shù)字符號(hào)。我們建立了一種以數(shù)枝模型為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來放慢高速撞擊的時(shí)間，使它比現(xiàn)在基于撞擊算法的EKF更快。我們同樣可以擴(kuò)充高速撞擊的算放來適應(yīng)新的數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)和未知的陸標(biāo)符號(hào)，這意味著我們的方法可以被推廣到所有學(xué)術(shù)討論的撞擊問題。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)通過使用物理機(jī)器人和模擬機(jī)器人來表明高速撞擊算法能比現(xiàn)今的方法更好地處理量的大小次序問題。我們同樣發(fā)

12、現(xiàn)在特定的情況下，陸標(biāo)K數(shù)目的增長導(dǎo)致了粒子M樹目的輕微減少，需要產(chǎn)生精確的地圖——然而在其他情況下，由于粒子數(shù)目的關(guān)系，對(duì)精確</p><p>　　地圖的要求數(shù)量可能大到難以想象的地步。</p><p><b>　　撞擊問題的定義</b></p><p>　　撞擊問題，正如學(xué)術(shù)界對(duì)撞擊的定義那樣，被很好的描述成一個(gè)Markov鏈概率問題。機(jī)械

13、手在時(shí)間t的姿勢(shì)將被表示成符號(hào)。因?yàn)闄C(jī)械手在平臺(tái)上的操作——所有我們實(shí)驗(yàn)的工作箱，姿勢(shì)包括機(jī)械手在平臺(tái)上的XY軸方向和頭部方向的協(xié)調(diào)。 </p><p>　　姿勢(shì)按照一定的規(guī)則改變，通常依照以下的運(yùn)動(dòng)模型。</p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　這里，ST是機(jī)械手控制UT以及先前姿勢(shì)ST-1的功能狀態(tài)。在可動(dòng)機(jī)械手

14、裝置中，這個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律屬于無時(shí)間變化的一般化的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)。</p><p>　　機(jī)械手環(huán)境控制著K粒子的固定陸標(biāo)。沒個(gè)陸標(biāo)由它的空間位置所表示，例如是K=1，2，3，4…..K. 沒有損失的概率,我們可以想象在平面上陸標(biāo)的點(diǎn)的方式存在,所以位置有固定的兩個(gè)數(shù)字所確定.</p><p>　　為了反映環(huán)境,機(jī)械手能檢測(cè)陸標(biāo).比如,它可以檢測(cè)一個(gè)陸標(biāo)的范圍和方位,與圖表上的XY坐標(biāo)想聯(lián)系.對(duì)時(shí)間t

15、的測(cè)量被表示成ZT.在時(shí)間t的測(cè)量結(jié)果將被標(biāo)記成Zt。機(jī)械手通常能同時(shí)檢測(cè)到多個(gè)陸標(biāo)，我們假設(shè)測(cè)量傳感器能精確檢測(cè)每個(gè)陸標(biāo)并給每個(gè)陸標(biāo)以標(biāo)記符號(hào)。為了數(shù)學(xué)上的便利這個(gè)慣例被獨(dú)立地繼承下來。它沒有移動(dòng)的限制，因?yàn)楸粰z測(cè)多重陸標(biāo)每個(gè)階段可按一定次序進(jìn)行處理。測(cè)量感應(yīng)器由概率定理所規(guī)范，通常依照以下的測(cè)量模式：。這里是所有陸標(biāo)中的一組，而</p><p>　　是在時(shí)間t檢測(cè)到的復(fù)式陸標(biāo)。例如，在圖1中，當(dāng)N1=1，N2

16、=2而N3=1時(shí)，機(jī)械手檢測(cè)到第一個(gè)陸標(biāo)，然后第二個(gè)陸標(biāo)，最后再檢測(cè)第一個(gè)陸標(biāo)。許多測(cè)量模式都假設(shè)機(jī)械手能檢測(cè)陸標(biāo)的范圍和方位，被測(cè)量噪音所限制。變量Nt通常被認(rèn)為是常量。大多數(shù)學(xué)術(shù)上的理論研究都假設(shè)信息是統(tǒng)一或者不一致的，陸標(biāo)是可以獨(dú)立確定下來的。實(shí)際方法是使用最大可能性測(cè)量方法來檢測(cè)空中的通信信息，當(dāng)每個(gè)陸標(biāo)之間有足夠的距離時(shí)工作良好。通過這篇報(bào)告我們可以簡單推測(cè)出陸標(biāo)是可以確定的，但我們?nèi)詫⒂懻摐y(cè)量通信數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展。</p

17、><p>　　我們現(xiàn)在準(zhǔn)備將撞擊問題公式化。多數(shù)時(shí)候，撞擊問題就是從檢測(cè)結(jié)果和控制過程中確定陸標(biāo)的位置和機(jī)械手的位置?？赡艿脑挘@些由后部所表示，我們使用手寫體t來表示時(shí)間變量。如果條件是已知的，撞擊問題就簡單明了了：。</p><p>　　正如介紹中所討論的那樣，當(dāng)明確了機(jī)械手的路徑和變量條件后，所有獨(dú)立陸標(biāo)是可以確定下來的。這個(gè)獨(dú)立條件是高速撞擊算法的基礎(chǔ)。</p><

18、p><b>　　高速撞擊的相似性</b></p><p>　　我們從一個(gè)重要的被我們熟知的粒子開始我們的討論。砰然聲問題的有條件獨(dú)立特性暗示，在后的者能依下列各項(xiàng)被因素：按照一定順序排列，問題能被分解進(jìn)入之內(nèi)估計(jì)問題，一個(gè)結(jié)束估計(jì)后部的問題機(jī)械手小徑之中。</p><p>　　和估計(jì)定線的問題也是K粒子的路標(biāo)符號(hào)。砰然聲問題：機(jī)械手從姿勢(shì)移動(dòng)透過一個(gè)控制的順序，

19、因?yàn)樗苿?dòng)，它觀察附近的陸標(biāo)。在時(shí)間, 它觀察陸標(biāo)在二個(gè)陸標(biāo)中，測(cè)量被指示（范圍和橋承）.在時(shí)間, 它觀察另一個(gè)陸標(biāo)，，而且在時(shí)間, 它觀察再次。砰然聲問題是與估計(jì)陸標(biāo)的定線有關(guān)和那控制的機(jī)械手的小徑而且測(cè)量灰色蔭影舉例說明一個(gè)有條件的獨(dú)立關(guān)系。顆粒過濾器和陸標(biāo)的數(shù)目是。我們發(fā)展減少轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)以樹枝狀模型為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)高速的時(shí)候到制造它重要地比存在 EKF 建立的砰然聲運(yùn)算法則快速。我們也和未知者把運(yùn)算法則擴(kuò)充到情形數(shù)據(jù)公會(huì)和陸標(biāo)的未

20、知數(shù)目，成績我們的引橋能被延長到那完全類型的砰然聲問題在文學(xué)中討論。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)的結(jié)果使用一個(gè)實(shí)際的機(jī)械手和一個(gè)機(jī)械手模擬計(jì)舉例說明，運(yùn)算法則能處理大小等級(jí)型較多的陸標(biāo)超過現(xiàn)今引橋。我們也可以在特定的情形中找那，一個(gè)</p><p>　　陸標(biāo)的數(shù)目對(duì)一個(gè)軟的還原導(dǎo)線顆粒的數(shù)目需要發(fā)生正確地圖－然而在其他者里面顆粒的數(shù)目必需的因?yàn)檎_映射。</p><p&g

21、t;<b>　　結(jié)論</b></p><p>　　我們正在討論的高速撞擊算法，是一個(gè)全新解決地圖檢測(cè)以及定位的有效手段。這個(gè)算法利用Rao-Blackwellized來表示次序，整合了粒子加速器以及克爾曼加速器的理論。類似于Murphy 的工作，高速撞擊是建立在撞擊問題內(nèi)部固有特性的基礎(chǔ)上的。然而，Murphy的方法堅(jiān)持使用不連續(xù)的數(shù)值標(biāo)記地圖上的坐標(biāo)方格，因此極大地限制了地圖的尺寸。他的方

22、法也沒有處理好數(shù)據(jù)的整合問題，并沒有使之在地圖上以方格形式呈現(xiàn)出來。</p><p>　　在高速撞擊問題中，陸標(biāo)估算利用樹枝狀模型來表示。對(duì)較后次序的時(shí)間進(jìn)行了更新，M是粒子的數(shù)目而K是陸標(biāo)的符號(hào)。這與較復(fù)雜且普遍的克爾曼過濾器對(duì)撞擊問題的解決方法是有差異的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明相比于以前的方法高速撞擊能在地圖上建立天文數(shù)量級(jí)的陸標(biāo)數(shù)量。同時(shí)他們也表明在某種情況下，無論路標(biāo)數(shù)目的多少，少量粒子仍可運(yùn)轉(zhuǎn)良好。</p&