信息融合算法在机器人足球系统中的应用.pdf

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1、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2010，46(5)243信息融合算法在机器人足球系统中的应用潘新生，杨宜民PANXin—sheng，YANGYi-min广东工业大学自动化学院，广州510090SchoolofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510090，ChinaPANXin—sheng。YANGYi-min．Applicationofinformationfusionalgorithminrobot

2、soccersystem．ComputerEngineeringandApplications，2010，46(5)：243-245．Abstract：TheoptimalinformationfusionKalmanfilteralgorithmgivesthelinearminimumvarianeeinthedynamicenvironment．ThispaperappliestheoptimalinformationfusionKalmanfilteralgorithmtOtheballstateestimation

3、andpredictioninrobotsoccersystem，andpresentstheprocessingstructureofinformationfusionanddetailedrealizationstepsofthealgorithm．Theexperimentationresultshowsthatthisalgorithmcaneliminatenoisescontainedinsinglerobotvisionsensordataandpreciselyestimateandpredictthesta

4、teoftheballwitIlgoodfeasibilityandadvantage．Furthermore．when$omerobotvisionsensorisfaulty，italsohasfaulttoleranceandmbusmessproperties．Keywords：optimalinformationfusion；Kalmanfilter；rehotvisionsensor；robotsoccersystem摘要：最优信息融合Kalman滤波算法给出了实时动态环境中线性方差最小的融合估计。采用该算法对机

5、器人足球系统中的小球进行状态估计和预测，并给出了信息融合处理结构和该算法的具体实现步骤。实验结果表明，该算法可以克服单一视觉传感器采集的数据舍有较大噪声等局限性，实现了对小球精确的状态估计和预测，具有可行性和优越性，并且在某一机器人视觉传感器出错时。系统仍具有良好的容错性和鲁棒性。关键词：最优信息融合；Kalman滤波；机器人视觉传感器；机器人足球系统DOI：10．3778／j．issn．1002—8331．2010．05．073文章编号：1002—8331(2010)05—0243—03文献标识码：A中图分类号：TP274

6、1引言Kalman滤波理论给出了实时动态环境中基于统计意义下的最优融合估计，在通信、导航、工业控制、机器人等领域有广泛的应用，主要用于对机动目标的状态估计、跟踪和预测。在机器人足球系统中，机器人的自定位和对小球的快速跟踪、准确状态估计及预测非常关键。国内外一些研究单位将Kalman滤波应用于机器人的自定位，融合处理多个传感器信息，取得了较为理想的效果fl_，1。文献(4】、文献[5】应用Kalman滤波算法对小球进行状态估计和预测，得到了比较精确的实验结果。但这些处理都是在单个机器人上进行，只是融合了单个机器人传感器的信息，

7、在某种程度上具有一定的局限性，如当机器人传感器受干扰过大或出错时，机器人得到的定位结果或小球的位置信息将是不准确甚至是错误的。因此，针对上述不足，从整个机器人足球系统的角度考虑，将最优信息融合Kalman滤波算法应用于系统中小球的状态估计和预测，采用集中式处理结构，融合多个机器人视觉传感器的数据信息，从而避免了单个机器人融合处理的局限性，并具有良好的容错性和鲁棒性。2系统的信息融合处理结构在机器人足球系统中，仅对单个机器人传感器信息进行融合处理，并不能充分地利用整个系统的全部信息，并且由于单个机器人传感器探测范围有限，受干扰

8、过大或传感器自身出错等因素存在时，各个机器人得到的信息将不够令面、不够准确甚至有可能是错误的。因此，针对这些问题，利用各个机器人的空J’日J分布性和各个机器人得到的信息具有互补性等特点，结合机器人足球系统的特点，设计了系统的信息融合处理结构，如图1所示。由图1可以看出，该系统的信息融合处理