基于imm-af的gpsins组合导航系统在移动机器人中的应用研究

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1、硕士学位论文基于IMM-AF的GPS/INS组合导航系统在移动机器人中的应用研究RESEARCHONTHEAPPLICATIONOFGPS/INSINTEGRATEDNAVIGATIONSYSTEMBASEDONIMM-AFINMOBILEROBOT张玉媛哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：TN911.7学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工程硕士学位论文基于IMM-AF的GPS/INS组合导航系统在移动机器人中的应用研究硕士研究生：张玉媛导师：吴芝路教授申请学位：工程硕士学科：电子与通

2、信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN911.7U.D.C:621.39DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEAPPLICATIONOFGPS/INSINTEGRATEDNAVIGATIONSYSTEMBASEDONIMM-AFINMOBILEROBOTCandidate：ZhangYuyuanSupervisor：Prof.WuZhiluAcademicDeg

3、reeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectronicsandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：July,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要移动机器人的自主导航研究是机器人领域的前沿热门课题。

4、由于移动机器人使用单独的INS系统或者GPS系统时都存在一定问题，因此使用组合导航实现移动机器人的定位受到越来越多的关注。针对组合导航在某些情况下定位定速的精度会降低，自适应性差的问题，研究如何提高组合导航的自适应性很有必要。首先，论文针对移动机器人单独使用INS系统定位定速精度随着时间增加而降低，以及单独使用GPS系统定位定速精度易受环境影响而下降的问题，使用KF法将GPS和INS系统组合起来。实验结果表明，此组合导航系统与单独使用INS系统相比，可以在较长时间内都保持比较好的定位定速精度；与单独使用GPS系统相比

5、，可以改善GPS输出精度受环境影响而变低的问题。其次，为了解决当KF法里设计的量测噪声与实际的不匹配时，组合导航定位精度会降低的问题，引入了交互式多模型(InteractingMultipleModels,IMM)法替代KF法。设计了多个量测噪声模型，来自适应匹配实际过程。实验结果表明，在实际的量测噪声发生变化时，与KF法相比，此方法下的组合导航的自适应性有所提升。最后，为了进一步提升移动机器人使用组合导航定位的自适应性，提出了交互式多模型自适应滤波(InteractingMultipleModels-Adaptiv

6、eFilter,IMM-AF)法替代IMM方法。设计了一种可以根据实际情况实时调整量测噪声的模型，来更好地自适应匹配实际情况。实验结果表明，在实际的量测噪声发生变化时，与IMM法相比，此方法下的组合导航都可以保持较高的定位定速精度，具有较好的自适应性。因此该定位方法具有较大的工程应用价值和较为明确的应用前景。关键词：移动机器人；组合导航；信息融合；量测噪声；IMM-AF-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAutonomousnavigationofmobilerobotisahottopicinthe

7、fieldofrobot.ThemobilerobotusingtheINSsystemorGPSsystemindependentlyhasproblems,sotheintegratednavigationsystemtorealizethelocalizationofthemobilerobotisstudiedmoreandmore.Theaccuracyoftheintegratednavigationinsomecasescanbereduced,andit’swithpooradaptability,s

8、oresearchonhowtoimprovetheadaptabilityofintegratednavigationisnecessary.Firstofall,whenthepositioningsystemofmobilerobotusinginertialnavigationsystem(INS),theaccuracyisreduc