室內移動機器人超聲波網(wǎng)絡定位方法研究.pdf

1、室內移動機器人實現(xiàn)自主定位是其一項最基本、最重要的功能,也是其完成一系列智能任務的前提。相對于其他環(huán)境感知傳感器,超聲波傳感器因其低廉的價格、硬件容易實現(xiàn)并且技術成熟等優(yōu)點,已廣泛應用于移動機器人的室內定位系統(tǒng)中。
　　本文對已知室內環(huán)境中移動機器人的超聲波傳感器網(wǎng)絡定位方法進行了研究。針對超聲波網(wǎng)絡定位存在的兩個缺點:在有障礙物遮擋時無法定位和需要鋪設大量的底層硬件設施,將多傳感器融合算法應用到基于超聲波傳感器網(wǎng)絡、編碼器以及電

2、子羅盤的組合定位系統(tǒng)中,主要進行以下幾方面工作:
　　建立基于編碼器的兩輪差速移動機器人運動學模型,通過對超聲波網(wǎng)絡定位系統(tǒng)和電子羅盤定位原理及誤差進行分析,建立了觀測模型。利用擴展卡爾曼濾波算法將多傳感器數(shù)據(jù)進行融合,解決超聲波網(wǎng)絡定位系統(tǒng)有障礙物遮擋時無法定位的問題,并仿真驗證。
　　為了減少超聲波傳感器數(shù)量,提出一種基于稀疏超聲波傳感器網(wǎng)絡、編碼器和電子羅盤等多傳感器融合的機器人自定位方法。該方法利用異步時間到達(As

3、ynchronous Time of Arrival,ATOA)測量值求解機器人坐標。對定位原理及誤差進行了分析。提出了雙層卡爾曼濾波算法(Double-Layer Kalman Filter,DLKF)進行數(shù)據(jù)融合處理,并仿真驗證。
　　對主動式和被動式超聲波網(wǎng)絡定位架構進行分析比較,對主動式定位方法進行了改進。設計了實驗用機器人系統(tǒng),搭建了超聲波網(wǎng)絡定位系統(tǒng)。對系統(tǒng)性能進行了調試,進行了密集和稀疏兩種超聲波網(wǎng)絡覆蓋情況下的機器