結(jié)構(gòu)化環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人位姿估計(jì)研究.pdf

1、位姿估計(jì)是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，也是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主定位的關(guān)鍵技術(shù)，位姿估計(jì)包括位置估計(jì)和角度估計(jì)。結(jié)構(gòu)化環(huán)境中靜態(tài)物體具有明顯特征，諸如直線、角度等，因此結(jié)構(gòu)化環(huán)境多指代為室內(nèi)靜態(tài)環(huán)境。2維激光測(cè)距儀獲取的數(shù)據(jù)具有測(cè)量精度高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人位姿估計(jì)。本文主要圍繞在結(jié)構(gòu)化環(huán)境中基于激光測(cè)距儀的移動(dòng)機(jī)器人位姿估計(jì)展開(kāi)研究，主要工作如下：
　　 介紹了移動(dòng)機(jī)器人位姿估計(jì)的研究背景，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外關(guān)

2、于位姿估計(jì)的研究現(xiàn)狀、研究方法等進(jìn)行了歸納和總結(jié)，制定了本文的研究?jī)?nèi)容。
　　 闡述了SICK公司的LMS200激光測(cè)距儀，分析了影響激光測(cè)距儀獲取掃描數(shù)據(jù)的4個(gè)參數(shù)：數(shù)據(jù)傳輸率、分辨角度、安裝定位高度、掃描范圍。提出了將獲取的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)按照以極軸為橫軸，極徑為縱軸的數(shù)據(jù)表示形式，并采用中值濾波、數(shù)據(jù)分割等方法對(duì)激光原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理。
　　 介紹了位姿估計(jì)模型，分析了在笛卡爾坐標(biāo)系下的位姿估計(jì)公式，得出了以極軸為橫軸

3、，極徑為縱軸的數(shù)據(jù)表示形式的優(yōu)勢(shì)。闡述了極坐標(biāo)掃描匹配（PSM）的核心算法，分別給出了位置估計(jì)與角度估計(jì)的計(jì)算公式，同時(shí)編寫(xiě)了程序代碼。提出了一種在結(jié)構(gòu)化環(huán)境中位姿估計(jì)方案，該方案將PSM位姿估計(jì)與卡爾曼濾波融合，在一定角度范圍內(nèi)使用卡爾曼濾波更新PSM角度估計(jì)值，提高了位姿估計(jì)的魯棒性。
　　 設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，分別為在同一角度下的位姿估計(jì)，不同旋轉(zhuǎn)角度下的位姿估計(jì)，融合卡爾曼濾波的PSM位姿估計(jì)。確定了位置估計(jì)中距離殘差參數(shù)范