室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人超聲波網(wǎng)絡(luò)定位方法研究.pdf

1、室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主定位是其一項(xiàng)最基本、最重要的功能,也是其完成一系列智能任務(wù)的前提。相對(duì)于其他環(huán)境感知傳感器,超聲波傳感器因其低廉的價(jià)格、硬件容易實(shí)現(xiàn)并且技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的室內(nèi)定位系統(tǒng)中。
　　本文對(duì)已知室內(nèi)環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人的超聲波傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法進(jìn)行了研究。針對(duì)超聲波網(wǎng)絡(luò)定位存在的兩個(gè)缺點(diǎn):在有障礙物遮擋時(shí)無(wú)法定位和需要鋪設(shè)大量的底層硬件設(shè)施,將多傳感器融合算法應(yīng)用到基于超聲波傳感器網(wǎng)絡(luò)、編碼器以及電

2、子羅盤的組合定位系統(tǒng)中,主要進(jìn)行以下幾方面工作:
　　建立基于編碼器的兩輪差速移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,通過(guò)對(duì)超聲波網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)和電子羅盤定位原理及誤差進(jìn)行分析,建立了觀測(cè)模型。利用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法將多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,解決超聲波網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)有障礙物遮擋時(shí)無(wú)法定位的問(wèn)題,并仿真驗(yàn)證。
　　為了減少超聲波傳感器數(shù)量,提出一種基于稀疏超聲波傳感器網(wǎng)絡(luò)、編碼器和電子羅盤等多傳感器融合的機(jī)器人自定位方法。該方法利用異步時(shí)間到達(dá)(As

3、ynchronous Time of Arrival,ATOA)測(cè)量值求解機(jī)器人坐標(biāo)。對(duì)定位原理及誤差進(jìn)行了分析。提出了雙層卡爾曼濾波算法(Double-Layer Kalman Filter,DLKF)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理,并仿真驗(yàn)證。
　　對(duì)主動(dòng)式和被動(dòng)式超聲波網(wǎng)絡(luò)定位架構(gòu)進(jìn)行分析比較,對(duì)主動(dòng)式定位方法進(jìn)行了改進(jìn)。設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)用機(jī)器人系統(tǒng),搭建了超聲波網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了調(diào)試,進(jìn)行了密集和稀疏兩種超聲波網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況下的機(jī)器