基于GPS和數(shù)字羅盤的割草機器人導航定位方法的研究.pdf

1、機器人已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和軍事等諸多領域。本課題中的割草機器人采用電動履帶式機器人作為研究平臺，具有其他割草機器人所沒有的地形適應性強和全天候工作的優(yōu)勢，為割草機器人平臺的選擇提供了新思路。 割草機器人研究的主要內(nèi)容之一就是如何實現(xiàn)機器人平臺的導航定位，目前大部分機器人采用視覺、聲學等傳感器提供導航信息，而已有的割草機器人大多使用電纜圍出工作地域、電渦流傳感器獲得工作范圍信息的方式進行導航。本課題使用GPS以及GPS/DR

2、組合導航方式用于割草機器人的導航定位，建立的GPS卡爾曼濾波模型和GPS/DR組合導航的非線性自適應卡爾曼濾波模型以提高機器人導航定位的精度，經(jīng)過試驗驗證取得了比較好的效果。 本文首先對GPS的誤差是否是有色噪聲進行了研究，利用數(shù)值分析和系統(tǒng)辨識的方法對AgGPS132型接收機工作于偽距差分模式所采集的定點靜態(tài)定位數(shù)據(jù)進行處理，建立了GPS誤差的自回歸模型-AR(1)型。GPS卡爾曼濾波器中都把GPS誤差作為高斯白噪聲來處理，本

3、文利用建立的GPS誤差模型對GPS卡爾曼濾波器進行改進，得到有色噪聲下的GPS卡爾曼濾波模型，這一模型經(jīng)過試驗檢驗，與單一GPS動態(tài)定位比較，定位精度顯著提高。 為了驗證GPS動態(tài)定位在不同的行進方向下是否存在差異，利用機器人和GPS接收機進行東西和南北方向的動態(tài)定位試驗，得到了東西方向動態(tài)定位精度好于南北方向的動態(tài)定位精度這一結論，這一結論對利用GPS進行導航定位的機器人的路徑規(guī)劃具有指導意義。 為了進一步提高GPS定

4、位精度，采用GPS接收機、數(shù)字羅盤和機器人主動輪編碼器讀數(shù)換算得到的里程信息組成GPS/DR組合導航系統(tǒng)，并且建立了GPS/DR組合導航的卡爾曼濾波模型，通過試驗檢驗，GPS/DR組合導航方式下的定位精度進一步提高。 文章最后比較了GPS動態(tài)定位、經(jīng)過卡爾曼濾波的GPS動態(tài)定位、DR航位推算法和GPS/DR組合導航定位這四種方式下的定位精度，分析誤差來源，并且提出了進一步改進的意見。本課題中建立的兩種卡爾曼濾波模型顯著提高了GP