基于超聲波的室內(nèi)環(huán)境下移動機器人同時定位及地圖構(gòu)建.pdf

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

2、波傳感器的測距系統(tǒng)，包括硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計。其中硬件電路設(shè)計部分，以TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320LF2407為核心處理器，設(shè)計相應(yīng)的外圍電路和超聲波傳感器的采集電路，同時在硬件設(shè)計中考慮到了硬件抗干擾設(shè)計，以進一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。而軟件程序設(shè)計部分，在CCS編程環(huán)境下，設(shè)計了一套傳感器觸發(fā)、A/D采樣、均值法過濾噪聲以及數(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、個系統(tǒng)的測距周期，這是本文的創(chuàng)新點之一。同時本文還考慮了軟件抗干擾設(shè)計，使整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。
　　 然后在此測距系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對室內(nèi)環(huán)境的結(jié)構(gòu)化的特點和超聲波測距的自身特性，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)庫中抽取相關(guān)情況的模型對周圍環(huán)境進行建模。
　　 最后，本論文使用卡爾曼濾波法來解決移動機器人的同時定位及地圖構(gòu)建（SLAM）。針對傳統(tǒng)的基于協(xié)方差卡爾