基于扩展卡尔曼滤波的多机器人协作定位

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要随着移动机器人学及其应用技术的不断发展，单个机器人的有限能力已不能满足完成复杂程务豹要求，困瑟多瓤爨入势孬援零残惫当_

2、l蓍该矮域瓣磁究熬轰之一。多梳器久协作定位是提高多机器人系统自主能力的关键。虽然荚于多机器入协作定位方法的研究很多，但是已有的大多数协作定位理论和方法还都局限于仿真分析阶段，缺少在窟际机器人平台上辩已有理论和方法的验证与分拆。本文曾先概述了多机器入系统的研究现状，并阕述了多辊嚣入协作定位的基本闯题、技术特点以及发展趋辨。多机器人系统的构建和多传感器信息的交互是协作定位研究的前提与慕础。本文不仅对所使用的

3、Pioneer3机器人平台及其配备的多种传感器进行了系统煞谖明，还霹多深臻塞聚舍、多橇器入霾豹逶信、基手ARIA豹强务羧翱与管理，以及视馓图像的提取如处理等问题进行了分析与讨论。机器人相对位姿检测岛机器人状淼的估计与更新是实现多机器人协作定位的两个孩心阚题。必了有效鳃决涞知环境下瓣多瓿器入协终定位翊题，零文提出了一秘基于扩展卡尔曼滤波算法的相对钕姿估计与罄新方法，并给嬲：在理想状态下的机器入彼嚣不确定性的传播公式。当编队中某个机器人观测到另外一个或多个机器人时，利用相对观测信息来同时更新多机器人系统中每个机器人的位姿及协方差矩阵。拥互观测所获得的多

4、潦售患为系统掰共享，嚣褥与攀裁器入寇整帮滋较，滚方法耗奏效绳离撬器久鼗傣豹强作定位能力。以现有Pioneer3机器人平台为基础设计并完成了多机器人协作定位的系列实验，爨俸包括铮瓣匀速与变速嚣秘不同绪嚣下豹强佟定使突验。遥过对实验鼗据匏分爨与讨论，特别是针对多机器入系统的定位误麓传播的详细分析，验证了本文所提出瀚纂于扩展卡尔曼滤波的多机器人协作定位算法的有效性。荚键谲：多撬器久；蘩髂定位；f-晨睾尔菱滤渡；琴确定佳簧簧基于扩展卡尔曼滤波的多机器人协作定位CooperativeMulti-robotLocalizationBasedonEKFAbstr

5、actWiththefastdevelopmentofmobilerobotics．singlerobotwithlimitedabilityisinadequatetomeetthedemandsofcomplicatedtask．Asaresult，multi-robotcooperationhasboeomeafocusinthisfield．Cooperativemulti-robotlocalizationisoneofthemainrequirementsformobilerobotautonomy．Nowadays，therehave

6、beennuulerOU$approachestolocalizationproblemfusingexteroceptiveandproprioceptivesensors，butanumberoftheoriesandapproachesalelimitedOnemulationphase，lackingofactualexperimenttovalidatethem．Asurveyofthedevelopmentsofmulti-robotsystemsisgiveninthefirstpartofthispaper．Furthermore，

7、thefundamentalproblems，criticaltechnologyandthedevelopmenttrendofcooperativemulti-robotlocalizationaleintroducedsystemically．11leconstructionofthemulti-robotsystemandtheinformationinterchangebetweendifferentsensorsarethepreconditionandbasisofcooperativelocalization．Notonlyaret

8、hePioneer3mobilerobotplatformandmulti·sensorsilluminated,butalsoarcsoftwaresystemsdiscussedincludingmulti-sensorfusion,multi-robotcommunication,taskcontrolandm{magementbasedonARIA．imagegrabbingandprocessing,eIc．Relativeposedetectionandmobilerobot’sstateestimationandupdatingare

9、centralaspectsforcooperativelocalization．Inordertosolvecooper