基于特征地图的移动机器人ekf_slam和fastslam算法自主导航研究

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1、2010年6月北京联合大学学报(自然科学版)Jun.2010第24卷第2期总80期JournalofBeijingUnionUniversity(NaturalSciences)Vol.24No.2SumNo.80基于特征地图的移动机器人EKF-SLAM和FastSLAM算法自主导航研究陶辉，吴怀宇，程磊，杨升(教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心，武汉430081)［摘要］对移动机器人未知环境中自主导航和SLAM(即时定位与构图)问题进行讨论。设计了一种构建2D可视化路标特征地图的方案，该方案结合单目视觉传感器和里程计的鲁棒感知模型，建立包含世界坐标系下三维信息的路标

2、数据库，并获得全局环境下特征地图;提出了一种基于Python平台分析移动机器人自主导航鲁棒性的方法，通过在Python平台下引入扩展模块NumPy、PyLab构建仿真平台，对不同噪声环境下EKF-SLAM(扩展卡尔曼滤波器)和FastSLAM算法的导航过程进行了研究。实验显示了构图方案和仿真平台的可行性。［关键词］移动机器人;即时定位与构图;可视化路标特征地图;扩展卡尔曼滤波器［中图分类号］TP242.3［文献标识码］A［文章编号］1005-0310(2010)02-0018-07TheAutonomousNavigationResearchofMobileRobotEK

3、F-SLAMandFastSLAMAlgorithmBasedonFeatureMapTAOhui，WUHuai-yu，CHENGLei，YANGSheng(EngineeringResearchCenterforMetallurgicalAutomationandDetectingTechnology，MinistryofEducation，Wuhan430081，China)Abstract:MobilerobotautonomousnavigationandSLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)inanun-knownenv

4、ironmentarediscussed.Amethodtobuildtwo-dimensionalvisuallandmarkfeaturemapsisdesigned，andbasedonmonocularvisionsensorandodometeroftherobustperceptualmodel，athree-dimensionalinforma-tionlandmarkdatabaseintheworldcoordinatesystemisbuiltandfeaturemapisgained.Amethodtoanalyzetheautonomousnavi

5、gationofamobilerobotbasedonPythonbymeansofputtingintoextendedmoduleNumPyandPyLabisputforward.OnPythonasimulationplatformisconstructed，andthenavigationprocessisanalyzedbyEKF(ExtendedKalmanFilter)-SLAMandFastSLAMalgorithmunderdifferentnoiseenvironments.Resultsshowthatthecompositionprograman

6、dsimulationplatformaresuitable.Keywords:mobilerobot;simultaneouslocalizationandmapping;visuallandmarksfeaturemap;extendedKalmanfilter领域的热点和难点，是实现机器人在未知环境中自0引言主导航的前提。目前，对机器人已知环境地图的自移动机器人的定位与地图创建是机器人研究主定位和已知姿态的地图创建，已经有了很多不同［收稿日期］2010－02－01［基金项目］国家自然科学基金项目(50675161)(60705035)［作者简介］陶辉(1985－)，

7、男，湖北仙桃人，教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心硕士研究生，研究方向为机器人智能控制、工业过程控制;吴怀宇(1961－)，男，湖北红安人，教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心教授，博导，研究方向为微机电系统集成与控制、机器人智能控制。第24卷第2期陶辉等:基于特征地图的移动机器人EKF-SLAM和FastSLAM算法自主导航研究19的解决方案，如文献［1］、［2］。然而，在一些情况图方案和仿真平台。下，事先较难获得机器人工作的环境地图，且机器1移动机器人SLAM方案人无法利用全局定位系统进行定位。因此，机器人需要在未知