基于MIMU的相对定位技术研究+MATLAB仿真(5)
时间:2017-01-18 18:20 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
测距法采用的传感器通常分为模拟式测距传感器和数字式测距传感器两类。最常用的模拟式测距传感器是旋转电位计；最常用的数字式测距传感器是光电编码器。光电编码器又分为绝对编码器与增量编码器，前者将位移直接转化成数字量并行输出，后者将位移变化成相对于某基准点的串行脉冲序列输出。 2.3.2.2测距法的误差分类 同样的，测距法的误差包括系统误差和非系统误差。 （1）系统误差 系统误差是由机器人运动学上的不完善性引起的，如不等轮直径或者有关精确轴距的不确定性等。 （2）非系统误差 非系统误差是由机器人与环境地面之间因打滑，撞击等引起的。 在粗糙不平的地面上，非系统误差是测距法定位误差的主要原因；另一方面，在相对平整的室内，非系统误差较小，而系统误差由于可以累积，成为测距法定位误差的主要原因。 2.4 移动机器人绝对定位 2.4.1 GPS定位 全球定位系统（Globe Positioning System，GPS）是由美国国防部组织研究和建立的精密卫星定位系统，可以为全球的用户提供全天候的三文位置、三文速度和时间信息，在军用和民用领域均得到广泛的应用。 GPS全球定位系统主要包括三个组成部分:(1)空间卫星星座部分。由24颗轨道平均高度约为20200km的卫星组成，并保证地球上各处都能同时观测到至少4颗卫星；(2)地面监控部分。由主控站、3个注入站、5个监测站组成，实现对空间卫星的监测和控制；(3)用户设备，即GPS接收机。包括天线、信号处理部分、显示装置、记录装置。用户使用GPS接收机可以实现其定位、导航目的。 从20世纪90年代开始，GPS在全球范围内得到了广泛的应用。随着美国对GPS系统民用码的不断开放，以及GPS接收机的更新换代，目前民用的GPS接收机的定位精度可以达到10m以内。随着汽车工业的发展和人们对车辆导航定位需求的提高，GPS已经成为了车辆,飞机，轮船，大型移动机器人等导航的主要手段。 虽然GPS可以提供定位信息，但受行驶坏境的影响较大，例如，因高楼、隧 道、立交桥等的遮挡和影响，GPS信号经常很弱或者间断，导致定位的不连续和不可靠。而且GPS对微小型机器人定位来说，定位精度无法满足要求。 2.4.2 路标定位 路标是机器人能从其传感输人所能认出的不同特性。路标可以是几何形状(如线段，圆，或矩形)，也可包括附加信息。一般情况，路标有固定的和已知的位置。路标要认真仔细地选择，以利于识别，例如，相对于环境，要有充分的对比。为了利用路标进行导航定位，必须知道路标的特征并将其事先存人机器人的内存中。然后，定位的主要任务就是可靠地识别路标以便计算机器人的位置。为了简化路标获取问题，常常假设当前机器人的位置和方位近似已知，这样就可使机器人在一个有限的区域内寻找路标。因此，为了成功地探测到路标，要求有一个好的测距法。 路标分自然路标和人工路标。自然路标是早已在环境中存在并且除了用于机器人导航之外还有一定功能的目标或特征，例如，室内墙棱面与墙平面。人工路标是安装在环境中单独用于机器人导航的专门设计的目标或标记。 2.5 研究问题分析 前面几节描述了，各种导航定位系统的原理与适用性。本节结合课题研究内容，选择较好的定位方法。 路标定位虽然准确，但是单单依靠路标进行机器人导航，过于依赖外界信息，这与课题的研究要求不符，课题的研究目标是主体上自主导航的定位系统。 本课题研究双轮差分移动机器人在室内的相对定位。室内的内部环境构造是已知的，即已知机器人起始出发的位置与航向，其满足航迹推算方法的条件。 (责任编辑：qin) |