基于超聲波的室內(nèi)環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)定位及地圖構(gòu)建.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人的自主定位和地圖構(gòu)建是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的基礎(chǔ)，也因此一直是移動(dòng)機(jī)器人研究中的兩個(gè)核心內(nèi)容。移動(dòng)機(jī)器人的工作環(huán)境可分為室外環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境兩種，本文主要針對(duì)室內(nèi)環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)定位及地圖構(gòu)建（SLAM）問(wèn)題進(jìn)行研究。
　　 首先本文分析了移動(dòng)機(jī)器人的定位模型包括移動(dòng)機(jī)器人的坐標(biāo)系統(tǒng)模型、位置模型以及基于里程計(jì)的航位推算法運(yùn)動(dòng)模型，并對(duì)航位推算法運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了誤差分析。
　　 其次，本文設(shè)計(jì)了一套基于超聲

2、波傳感器的測(cè)距系統(tǒng)，包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)。其中硬件電路設(shè)計(jì)部分，以TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320LF2407為核心處理器，設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路和超聲波傳感器的采集電路，同時(shí)在硬件設(shè)計(jì)中考慮到了硬件抗干擾設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。而軟件程序設(shè)計(jì)部分，在CCS編程環(huán)境下，設(shè)計(jì)了一套傳感器觸發(fā)、A/D采樣、均值法過(guò)濾噪聲以及數(shù)值處理的程序。本論文在傳統(tǒng)的輪流觸發(fā)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套多傳感器分組輪流觸發(fā)的程序，可以大大減少整

3、個(gè)系統(tǒng)的測(cè)距周期，這是本文的創(chuàng)新點(diǎn)之一。同時(shí)本文還考慮了軟件抗干擾設(shè)計(jì)，使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。
　　 然后在此測(cè)距系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)和超聲波測(cè)距的自身特性，本文提出了一種基于相鄰超聲波傳感器的地圖構(gòu)建方法。此方法依據(jù)相鄰傳感器數(shù)據(jù)的相互關(guān)系，從數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取相關(guān)情況的模型對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行建模。
　　 最后，本論文使用卡爾曼濾波法來(lái)解決移動(dòng)機(jī)器人的同時(shí)定位及地圖構(gòu)建（SLAM）。針對(duì)傳統(tǒng)的基于協(xié)方差卡爾