基于MIMU的相对定位技术研究+MATLAB仿真(3)
时间:2017-01-18 18:20 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
第二章 室内相对定位技术。阐述室内定位采用的原理，各种方法的特点和适用性，分析各种独立导航方法的局限性，提出解决办法。 第三章 机器人组合导航系统方案研究。阐述基于MIMU/光电编码器组合定位，设计组合滤波器，即基于间接卡尔曼滤波算法对组合导航的各传感器数据进行融合。 第四章 组合定位软件的实现。开展软件的编写，介绍传感器仿真模块，数据读取模块，航位推算模块，组合滤波模块的实现，并对软件进行仿真，验证算法的有效性。 第五章 总结与展望。总结全文内容，并对今后进一步的工作进行探讨和展望。 2 室内相对定位技术 2.1引言 相对定位技术是指在内部结构已知的建筑物内，利用定位系统实时得到移动载体在某种确定的坐标系内的坐标点的一种技术或方法，采用的定位系统可以是惯性定位系统、无线电定位系统或光学测距系统等。 本章介绍相对定位与绝对定位的概念，阐述相对定位中，航迹推算与测距法的原理与特点，以及绝对定位中，GPS与基于路标定位的原理与特点。最后通过论证各种方法的适应性，得出采用组合导航的研究方法。 2.2 移动机器人导航定位技术分类概述 移动机器人导航定位是利用环境地图信息、机器人位置的当前估计以及传感器的观测值等输入信息，经过处理产生更加准确的对机器人当前位置的估计。导航定位技术包括相对定位技术和绝对定位技术。相对定位又称为局部位置跟踪，指机器人在已知初始位置的条件下确定自己的位置，是目前机器人定位最广泛研究的领域 。绝对定位又称为全局定位，要求机器人在未知初始位置的情况下确定自己的位置，可以解决机器人“绑架”问题(Kidnapped Robot Problem) 。下面，本文就相对定位技术和绝对定位技术分别进行分析与总结。 (1) 相对定位技术 相对定位包括航迹推算定位方法和测程法两种。 航迹推算定位法(Dead Reckoning)是应用最为广泛的一种相对定位方式，该方法只需要测量机器人运动学和动力学参数即可推算出机器人当前位姿。航迹推算实现相对定位不需要外界环境信息，具有良好的自主性和灵活性，但推算过程隐含了累积误差，并且航迹推算误差累积随时间增加。 测程法主要思想是根据相对参考特征的测量信息解算机器人实时位姿。虽然测程法定位误差不随时间累积，但测量误差和参考特征误差同样存在累积现象，而且测程法实现定位需要参考特征信息方可实行。 (2) 绝对定位技术 绝对定位经常依赖于如下的几种方法：磁罗盘(Magnetic Compass)，导航信标(Navigation Beacon)，基于卫星的导航信号(Satellite-based Navigation Signals)即GPS 定位，视觉导航定位等。 电磁罗盘能够直接为机器人提供航向信息，它是一种利用磁场工作的绝对传感器。罗盘的偏转使敏感元件与地磁向量形成夹角，通过对电信号的处理，可将夹角还原 。但是它的一个致命弱点就是在接近电力线或钢结构的地方，地磁场发生变形，精度变得很差。 基于信标的绝对定位经常采用三视距法(Trilateration)和三视角法(Triangulation) 。定位的任务就是可靠的识别路标以计算机器人的位置。机器人通过声纳传感器，如超声波测距传感器、激光测距仪等，对标识进行探测来确定自身的位置。然而，声纳的测量精度不高，具有“盲区”缺陷 ，并且声纳返回的数据存在较大的随机不确定性 。 全球定位系统由地面上根据 GPS 卫星不断发送的导航电文计算出当前的三文位置，从而实现了全球、全天候的实时导航定位。GPS 适用于未知环境机器人的导航，但是由于高层建筑物、桥梁和山地存在信号阻碍，而且单独一个 GPS 系统导航精度不高，而精密的全球差分定位系统造价昂贵。 (责任编辑：qin) |