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一种基于多波束测深仪的水下同步定位与地图构建方法

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兵工学报 2020年第7期41卷 1384-1392页

作者：戴天缪玲娟邵海俊北京理工大学自动化学院北京100081

数据库辅助导航系统(DBRNS)可以校正惯性导航系统(INS)的累积误差,是自主水下潜航器的重要辅助导航手段,但DBRNS的有效运行依赖于高分辨率的基准图。为解决这一问题,提出一种基于多波束测深仪的图优化同步定位与地图构建(SLAM)方法。该... 详细信息

数据库辅助导航系统(DBRNS)可以校正惯性导航系统(INS)的累积误差,是自主水下潜航器的重要辅助导航手段,但DBRNS的有效运行依赖于高分辨率的基准图。为解决这一问题,提出一种基于多波束测深仪的图优化同步定位与地图构建(SLAM)方法。该方法在通用图优化SLAM方法的前端部分增加误匹配检测模块,减少了错误闭环对结果造成的不良影响。此外,新方法将局部灰度值编码算法用于闭环检测模块以提高闭环检测的精度。基于真实海底地形图的仿真实验结果表明,相对于通用图优化SLAM方法,采用新方法对INS轨迹进行校正可以取得更高的定位精度。

关键词：自主水下潜航器同步定位与地图构建多波束测深仪惯性导航系统误匹配检测

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未知观测噪声时机器人同步定位与地图构建

控制理论与应用 2015年第3期32卷 320-325页

作者：弋英民刘丁黄莹西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

对未知观测噪声的机器人同步定位与地图构建问题,提出基于神经网络PID自适应学习观测噪声的机器人同步定位与地图构建算法.已知系统噪声为高斯分布,噪声的方差未知,但其真值是在某个有限集合内.设计一个由神经网络PID控制器、观测噪声... 详细信息

对未知观测噪声的机器人同步定位与地图构建问题,提出基于神经网络PID自适应学习观测噪声的机器人同步定位与地图构建算法.已知系统噪声为高斯分布,噪声的方差未知,但其真值是在某个有限集合内.设计一个由神经网络PID控制器、观测噪声调整以及中值滤波构成的噪声在线辨识单元.通过自适应在线辨识观测噪声,并进行新息协方差平均值滤波,迭代修正观测噪声协方差,实现机器人同步定位精度的在线提高.实验表明,该算法可降低观测噪声先验信息不足的影响,减小定位误差.

关键词：未知观测噪声机器人同步定位与地图构建神经网络

多机器人同步定位与地图构建的地图融合算法的改进

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控制理论与应用 2019年第8期36卷 1345-1350页

作者：马树军杨磊白昕晖李忠明东北大学机械工程与自动化学院

本文主要研究了多机器人同步定位与地图构建(SLAM)的地图实时融合问题.在本文中提出一种混合的SLAM算法(HybridSLAM)算法,可以同时观测和更新多个路标,并根据FastSLAM2.0思想利用选取的最准确的路标观测值来修正机器人位姿.然后,在改进H... 详细信息

本文主要研究了多机器人同步定位与地图构建(SLAM)的地图实时融合问题.在本文中提出一种混合的SLAM算法(HybridSLAM)算法,可以同时观测和更新多个路标,并根据FastSLAM2.0思想利用选取的最准确的路标观测值来修正机器人位姿.然后,在改进HybridSLAM算法基础上,进一步提出一种改进的多机器人HybridSLAM算法(MR–IHybridSLAM).每个机器人在不同初始位置运行IHybridSLAM算法构建子地图,并将子地图信息实时发送到同一工作站中.根据卡尔曼滤波(KF)原理将每个机器人构建的子地图融合成全局地图.最后,通过仿真实验构建多机器人融合的特征地图并与单一机器人快速的SLAM算法(FastSLAM)和HybridSLAM算法构建的地图进行误差对比,进一步来验证该算法的准确性、快速性和可行性.

关键词：多机器人系统同步定位与地图构建卡尔曼滤波地图融合移动机器人

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同步定位与地图构建技术中的数据关联问题

同步定位与地图构建技术中的数据关联问题

作者：王要强哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

同步定位与地图构建(SLAM)属于自主机器人导航的范畴,是自主机器人在未知环境中实现自主导航和完成复杂任务的关键,集中体现了机器人的感知能力和智能水平。SLAM问题的解决对自主机器人实现真正意义的“自主”有着十分重大的意义,并已... 详细信息

同步定位与地图构建(SLAM)属于自主机器人导航的范畴,是自主机器人在未知环境中实现自主导航和完成复杂任务的关键,集中体现了机器人的感知能力和智能水平。SLAM问题的解决对自主机器人实现真正意义的“自主”有着十分重大的意义,并已成为近年来自主机器人领域中研究的热点。基于扩展卡尔曼滤波的同步定位与地图构建算法(EKF-SLAM)是机器人SLAM问题的基本算法,然而存在着运算复杂度大、不适合大地图复杂环境的问题。有鉴于此,本文在EKF-SLAM基础上,研究了一种基于稀疏扩展信息滤波的自主机器人同步定位与地图构建算法(SEIF-SLAM)。SEIF-SLAM通过对信息矩阵的稀疏化处理,忽略掉与当前机器人关联较弱的关联,使表征机器人位置及环境地图不确定性的状态协方差矩阵限制到一个较小的维数,从而使SEIF-SLAM运算复杂度得到有效降低。SEIF-SLAM的目标是设计一种可恒时更新的近似SLAM算法,该算法在预测和更新阶段均可实现恒时更新,但数据关联算法尚不具有恒时特点,成为限制其应用的主要障碍。为了解决数据关联问题,本文结合SEIF-SLAM的特点探索了四种可应用于SEIF-SLAM的数据关联算法:全局协方差、局部协方差、扩大搜索维度及混合型数据关联算法。数据关联时通过信息矩阵求逆获得所需协方差信息的方法称为全局协方差数据关联法。该算法是一种较为精确和使用广泛的算法,其缺点是计算复杂度较大。局部协方差数据关联算法引入了马尔科夫带的概念,对关联概率实施近似处理,使得数据关联过程中仅仅对维数较小的子矩阵进行操作。仿真实验表明,该算法在机器人运动轨迹形成闭合环路之前是有效的,且单位时间内能够保持运算量恒定,有效降低了运算复杂度。为了解决机器人运动轨迹形成闭合回路后的数据关联问题,提出了一种扩大搜索维度的数据关联算法。该算法在对关联概率近似处理的同时,在空间概念上扩大路标匹配的搜索范围,以保证形成闭合环路处的邻近路标都包含在该匹配范围之内,从而解决形成闭合环路时的数据关联问题。仿真实验表明,在形成闭合环路后该数据关联算法是有效的,但关键参数要凭借经验来选取。为了提高数据关联算法的通用性,在考虑全局协方差型、局部协方差型及扩大搜索维度数据关联算法的基础上,提出了混合型的数据关联算法。该算法除了在闭合回路处需要对协方差矩阵进行全局更新外,其他位置均用局部协方差进行关联匹配,保证数据正确关联的同时降低了运算复杂度。仿真实验表明,混合型算法稳定性高,通用性强,除闭合回路处外均可以恒时执行,计算量小,工程实用性强,在大地图复杂环境下有着较高的实用价值。

关键词：同步定位与地图构建稀疏扩展信息滤波数据关联

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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移动机器人同步定位与地图构建研究进展

数据采集与处理 2005年第4期20卷 458-465页

作者：张恒樊晓平刘艳丽中南大学信息科学与工程学院长沙410075

同步定位与地图构建(S im u ltaneous loca lization and m app ing,SLAM)作为能使移动机器人实现全自主导航的工具近来倍受关注。本文对该领域的最新进展进行综述,特别侧重于一些旨在降低计算复杂度的简化算法的分析上,同时对它们进行... 详细信息

同步定位与地图构建(S im u ltaneous loca lization and m app ing,SLAM)作为能使移动机器人实现全自主导航的工具近来倍受关注。本文对该领域的最新进展进行综述,特别侧重于一些旨在降低计算复杂度的简化算法的分析上,同时对它们进行分类,并指出其优点和不足。本文首先建立了SLAM问题的一般模型,指出了解决SLAM问题的难点;然后详细分析了基于EKF的一些简化算法和基于其他估计思想的方法;最后,对于多机器人SLAM和主动SLAM等前沿课题进行了讨论,并指出了今后的研究方向。

关键词：移动机器人导航定位同步定位与地图构建

基于势场路径规划的机器人同步定位与地图构建

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控制与决策 2010年第4期25卷 627-631页

作者：弋英民刘丁李人厚西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 西安交通大学系统工程研究所西安710049

针对特征点同时为障碍物的环境,提出一种基于势场路径规划的同步定位与地图构建算法.机器人在同步定位与地图构建的同时,利用势场原理确定机器人的运动控制律,再根据推算的控制律进行下一步的预测和状态估计.在基于势场的路径规划方法中... 详细信息

针对特征点同时为障碍物的环境,提出一种基于势场路径规划的同步定位与地图构建算法.机器人在同步定位与地图构建的同时,利用势场原理确定机器人的运动控制律,再根据推算的控制律进行下一步的预测和状态估计.在基于势场的路径规划方法中,认定为障碍物的排斥势位的最小影响范围可调节.实验结果表明,利用所提出的算法,机器人可在特征点同时为障碍物的环境中进行同步定位与地图构建,并通过相关性能指标验证了该算法为一致性估计.

关键词：势场路径规划机器人同步定位与地图构建

基于直线特征提取匹配搜救机器人的同步定位与地图构建

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吉林大学学报（工学版） 2013年第4期43卷 1035-1044页

作者：刘少刚郭云龙贾鹤鸣哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

针对搜救机器人在灾后特征环境下同步定位与地图构建问题,提出了改进动态阈值分裂合并算法,与固定阈值算法相比提高了直线拟合的准确性。推导出匹配条件参数,通过比较始末点距离解决了误匹配,提高了匹配精度。在此基础上,进行全局定位... 详细信息

针对搜救机器人在灾后特征环境下同步定位与地图构建问题,提出了改进动态阈值分裂合并算法,与固定阈值算法相比提高了直线拟合的准确性。推导出匹配条件参数,通过比较始末点距离解决了误匹配,提高了匹配精度。在此基础上,进行全局定位计算。利用最小二乘法进行滤波处理,提高了定位精度。通过仿真与模拟现场实验表明,本文方法能使提取的直线更准确地反映实际地形环境,完成二维栅格地图的实时创建任务。

关键词：自动控制技术灾后搜救机器人同步定位与地图构建特征提取特征线段匹配

基于时间距离-熵减策略的同步定位与地图构建算法

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信息与控制 2023年第5期52卷 660-668,688页

作者：李维刚钟正王永强余楚翔武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心湖北武汉430081 武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081

针对LIO-SAM(lidar inertial odometry-smoothing and mapping)算法在小范围室外建图时后端基于距离和时间阈值的回环检测存在误检测、重复检测的问题,本文提出一种基于时间距离—熵策略改进后端回环检测的TDE-LIO-SAM(LIO-SAM based on... 详细信息

针对LIO-SAM(lidar inertial odometry-smoothing and mapping)算法在小范围室外建图时后端基于距离和时间阈值的回环检测存在误检测、重复检测的问题,本文提出一种基于时间距离—熵策略改进后端回环检测的TDE-LIO-SAM(LIO-SAM based on time distance-entropy reduction strategy)算法。该算法首先通过距离阈值和时间阈值初步筛选出备选的回环,然后根据回环点云的熵值减少量来确定最终的匹配回环,同时考虑到TDE-LIO-SAM在实际工程中的应用,引入了一种针对六轴IMU(惯性测量单元)快速重力对齐方法,使LIO-SAM在使用6轴IMU时也能快速进行重力对齐,进一步提高了算法对不同规格传感器的适用性。在开源KITTI数据集和自采数据集下进行实验,实验结果表明改进后TDE-LIO-SAM算法相较于LIO-SAM算法回环误匹配数量显著减少,定位精度提升8%以上,在KITTI07数据集上绝对定位精度达到5 cm以内。

关键词：同步定位与地图构建回环检测熵值重力对齐

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基于动态目标检测的视觉同步定位与地图构建算法

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激光与光电子学进展 2021年第16期58卷 415-422页

作者：徐雪松曾昱华东交通大学电气与自动化工程学院江西南昌330013

针对传统视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在动态场景下定位精度低的问题,提出了一种基于动态目标检测的视觉SLAM算法。首先,在视觉SLAM系统的前端对输入图像帧进行预处理,通过目标检测网络YOLO v3(You only look once,v3)剔除图像潜... 详细信息

针对传统视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在动态场景下定位精度低的问题,提出了一种基于动态目标检测的视觉SLAM算法。首先,在视觉SLAM系统的前端对输入图像帧进行预处理,通过目标检测网络YOLO v3(You only look once,v3)剔除图像潜在的动态区域。然后,通过重投影误差优化单应性矩阵,通过求解运动补偿帧得到四帧差分图,并对四帧差分图进行滤波、二值化和形态学处理。最后,结合YOLO v3网络对动态目标检测结果进行优化,以减小图像模糊和强视差产生的噪声。用静态区域的特征点进行视觉SLAM的跟踪、建图与回环检测,在公共TUM数据集上的实验结果表明,本算法能有效提高动态环境下视觉SLAM的精度。

关键词：机器视觉图像处理同步定位与地图构建动态环境重投影误差