移动机器人路径规划和地图创建研究

《移动机器人路径规划和地图创建研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、．＾＾．＇ｈ％ｒ、．ｋ－ｓ４＾；：＇．＼／ｖ．．＇．．：＾ｌ，乂「＾．襄－，ｗ．１Ｉ＇＾基ｔ雜４＇ｕ－＇４：，￥＇、＇－僧广｝Ｖ．＇－，．ｆ＾：．．－—ｓ彡２．Ｘ．？Ｉｗｒｉｆｈ莩，：＾．Ｓｉ－ＮＡ謂－ＩＴＹＶ．Ｊ．－■－」．／■士等ｌ学位１论ｒＭ＞－＞？．／％■、－．＾．动器ｗ路絡｜０ｇ＿＾－移￡－：＇．＿、，ｉ．．：：：：，．－＇＇－（■：．＂：？、，ｌ０＇１＊．ｙ．＇ｖ．＇荀鲁像＇在－零＇５＇－：之吕－ｃＶ＇＇－＜、￥＇＇、爲－＇｜

2、＾２＼ｖ．）＾，：．ｖ．．ｒ，／—：？“起｜霞＊授＇指Ｉｈ入．．＼＞＊．＾：，■工ｉ学位．趾Ｉ．：％ｔ？学科称计３１＾，：究向．研Ｉ１Ｖ，／论翅司＂０１７ｒ＃．－ｋ？ｌ：注明１＾ｓ号？■＞－ｒｖ．ｒ，？“：ｉ，ｖ．＼－：ｉＩ．，ｉ个ｆ４－．．、Ｉ．：乂．博士学位论文移动机器人路径规划和地图创建研究作者：吕太之指导教师：赵春霞教授南京理工大学２０１７年６月Ｐｈ．Ｄ．Ｄｉｓ

3、ｓｅｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰａｔｈＰｌａｎｎｉｎａｎｄＭａｉｎｇｐｐｇｆｏｒＭｏｂｉｌｅＲｏｂｏｔＢｙＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂＰｒｏｆ．ｐｙＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＪｕｎｅ２０１７，声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研宄成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人己经发表或公布过的研宄成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的一材料。与我同工作的同事对本学位论文做出的

4、贡献均己在论文中作了明确的说明。赵九＂研宄生签名：年月ｅ曰，／学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权。其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。衫之研究生签名：年月＾日１］博士论文移动机器人路径规划和地图创建研究摘要一机器人学是当今高技术研究最活跃的领域之。作为机器人学的重要分支，移动机器人的研宄涉及多个学科，在不同的领域得到了广泛的应

5、用。自主导航是移动机器人应具备的基本功能，路径规划和地图创建是移动机器人实现自主导航需要解决的关键问，决定着移动机器人是否能完成对环境的自主探索题。路径规划是移动机器人在有障碍一的环境中，寻找定指标下尽可能优化的避障路径。地图创建是通过传感器采集的信息绘制机器人所处环境的过程，是路径规划和运动控制的基础。同时定位与地图创建一ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎＳＬＡＭ（ｐｐｇ，）将地图创建和定位合并为个估计问题来建立更加可信的环境地图，，。移动机器人在自主导航的过程中需要创建环境地图实

6、现自身定位和路径规划，因此研究移动机器人路径规划和地图创建具有理论和现实的意义。论文以移动机器人为研究对象，对路径规划和ＳＬＡＭ算法进行研究，具体研宄内容如下：１．基于卡尔曼滤波的ＳＬＡＭ算法并没有考虑外部干扰问题，但其影响常导致移动机器人定位的失败。针对此问题，提出抗外部干扰的卡尔曼滤波ＳＬＡＭ算法。该算法将外部干扰检测和状态方差膨胀过程融入到扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波的ＳＬＡＭ，算法中，减少了外部干扰的影响提高了算法的估计精度和鲁棒性。２．针对不正确的先验知识会影响ＦａｓｔＳＬＡＭ算法对系统状态估计

7、精度问题，提出基ａ－于动态分数阶和ｌｈａ稳定分布粒子群优化（ＤＦＣ＆ＡＳＤＰＳＯ的ＦａｓｔＳＬＡＭ算法。该算法ｐ）在ＦａｓｔＳＬＡＭ框架中融入先验知识修正的过程，使得先验知识更接近于真实值。通过临一ＤＦＣ＆ＡＳＤ－ＰＳＯ完成先验知识的修正近观测的不致性和，提高ＳＬＡＭ结果的精度。３．针对ＦａｓｔＳＬＡＭ算法存在线性化误差和粒子耗尽的问题，提出基于平方根无迹卡ＳＲ－ＵＫＦＦａｓ－尔曼滤波（）和改进遗传重采样的ｔＳＬＡＭ算法。该算法采用ＳＲＵＫＦ来估计粒子的提议分布，不仅降低了线性化误差，而且确保了协方差矩阵的非负定，保证

8、了ＳＬＡＭ算法的稳定性。为了防止粒子衰退和保证粒子的多样性，使用基于双赌轮选择和快速ｏ－ＭｅｔｒｏｐｌｉｓＨａｓｔｉｎｇｓ变异的遗传算法来对粒子进行重采样