基于改进ckf的移动机器人定位与建图研究

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1、２４学校代码：１０３６３分类号：ＴＰ：２１３０２１０１０５密级：公开学号爆杂杉竺Ａ打ｈｕｉＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕±学位论文题基于改进ＣＫＦ的移动目机器人定位与建图研究论文作者ｍ指导熱凌有铸教梭学科（专业）控制理论与控制工程研究方向运动控制系统的分析与设计论文提交日期：２０１６年６月８日分类号：ＴＰ２４单位代码：１０３的．密级：公开学号：２１３〇ｉｌ０１０５题目基于改进ＣＫＦ的移动机器人定位与建图研究．题目ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＭＯＢＩＬＥＲＯＢＯＴＬＯＣＡＬＩＴＩＱＮＡ

2、ＮＤＭＡＰＢＵＩＬＤＩＮＧＢＡＳＥＤＯＮＩＭＰＲＯＶＥＤＣＫＦ：陶明学生姓名指导教师：凌有铸（教授）专业：控制理论与控制工程研究方向：运动控制系统的分析与设计＇论文答辩日期：２０１６年５月巧日安徽工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承

3、担。学位论文作者签名：鮮均日期：年月日安徽工程大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权安徽工程大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采巧影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在＿＿年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密口。学位论文作者签名：：指导教师签名曰期：年月日日期；年月日安徽工程大学硕±学位论文基于改进Ｃ化的移动机器人定位与建图硏究摘要

4、机器人学作为一口由自动控制技术、传感技术、微处理器技术、人工智能等多个领域交叉的学科，涉及到人们的日常工作和平时生活一个国家的综合实为和科研水平的多个方面，代表着，引起了各国科研机构和高科技企业对其进行研究和探索，它的研究成果意义深远，与人类文明的进步密不可分。部分机器人的应用场景为未知环境，因此如何在未知环境下自主定位与建图成了此类机器人研究的关键性因素，即移动机器人领域的ＳＬＡＭ问题。ＣＫＦ－ＳＬＡＭ算法进行改进本文针对已存在的，优化了容积点采样规则，降低了初始误差和线性化误差对状态估计的影响，使得此产生的后验概率分布更加接近真实值。相应建立移动

5、机器人实验平台：首先，建立了移动机器人，对算法进行相应研究。本文主要包括环境坐标系，将环境坐标系和移动机器人坐标系的融合；描述了复杂环境下创建特征地图的方法和步骤；针对系统数据处理和传感器的信息采集问题分别详细阐述了移动机器人运动模型，观测模型和噪声模型的建立方法。然后，对经典的ＥＫＦ，研究了卡尔曼滤波框架原理算法和ＵＫＦ算法的原理进行了阐述，讨论了两种算法的优势和缺陷，ＥＫＦ－ＳＬＡＭ算法和ＵＫＦ－ＳＬＡＭ算法进行了实验仿真并且分别对，分析了实验结果。接着，研究了容积卡尔曼滤波的数学原理，针对平方根容积卡尔曼滤波算法在移动机器人地图创建与同步定位问题

6、中存在随着地图特征点増多、容积点偏离理想轨迹、状态估计产生较大误一差的缺陷。提出种改进的平方根容积卡尔曼滤波算法。该算法引入迭代测量更新的方法，在更新阶段利用估计值和平方根因子重新确定Ｉ安徽工程大学硕±学位论文采样的容积点一，使得采样点在高度非线性环境下保持较小失真，进步提高精度。仿真结果表明，与平方根容积卡尔曼滤波算法相比，该算法能提高机器人位姿精度。根据实验需要搭建了移动机器人实验平台。该移动机器人实验平台Ｗ旅行家２号机器人为基础、输入，由传感器模块、网络通讯模块模块等组成：激光雷法单元和光电编码。其中，传感器模块主要包含器单元；网

7、络通讯模块包含无线网卡和机载计算机；上位机和下位机协同构成了计算机的输入模块，主要任务是自，上位机即机载计算机主定位、场景构建、路径规划；下位机主要为控制板卡，负责对接传感器模块，实现控制功能。在该实验平台上进行了部分实验，验证了ＳＬＡＭ算法的实际性能。关键词：ＳＬＡＭ，ＣＫＦ，移动机器人，仿真ＩＩ安徽工程大学硕±学位论文ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＭＯＢＩＬＥＲＯＢＯＴＬＯＣＡＬＩＴＩＯＮＡ