基于拓?fù)鋱D節(jié)點(diǎn)遞推的自主導(dǎo)航方法研究
定 價:85 元
叢書名:國防科技大學(xué)慣性技術(shù)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)秀博士學(xué)位論文叢書
- 作者:先治文,練軍想,胡小平,張禮廉,何曉峰 著
- 出版時間:2020/5/1
- ISBN:9787118120400
- 出 版 社:國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:U491
- 頁碼:131
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《基于拓?fù)鋱D節(jié)點(diǎn)遞推的自主導(dǎo)航方法研究》針對無衛(wèi)星條件下地面移動機(jī)器人在未知環(huán)境中的自主導(dǎo)航問題,開展了基于雙目視覺/微慣性/偏振光傳感器組合的自主導(dǎo)航方法研究。
《基于拓?fù)鋱D節(jié)點(diǎn)遞推的自主導(dǎo)航方法研究》深入分析了偏振光傳感器的誤差模型,提出了一種基于迭代小二乘的標(biāo)定算法,以及一種三通道任意角度安裝的偏振角優(yōu)化算法。針對雙目視覺/微慣性組合導(dǎo)航中聯(lián)合標(biāo)定問題,提出了一種基于多個靜態(tài)位置測量鉛垂方向矢量的聯(lián)合標(biāo)定方法,并進(jìn)行了誤差分析;針對雙目視覺/微慣性組合問題,深入研究了考慮場景中遠(yuǎn)/近特征點(diǎn)的組合導(dǎo)航算法,以及不同時刻多視圖約束下的組合導(dǎo)航算法。綜合以上算法,給出了基于圖節(jié)點(diǎn)遞推與誤差修正的自主導(dǎo)航算法框架:并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了車載實(shí)驗(yàn)。
作者對《基于拓?fù)鋱D節(jié)點(diǎn)遞推的自主導(dǎo)航方法研究》涉及的模型及算法進(jìn)行了嚴(yán)格的推導(dǎo),并給出了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,可為慣性導(dǎo)航和多傳感器數(shù)據(jù)融合領(lǐng)域的研究、設(shè)計(jì)及工程人員提供有益的參考和指導(dǎo)。
本書針對無衛(wèi)星條件下地面移動機(jī)器人在未知環(huán)境中的自主導(dǎo)航問題,重點(diǎn)開展了基于雙目視覺/微慣性/偏振光傳感器組合的自主導(dǎo)航方法研究,主要的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
1.研究了如何將圖論的相關(guān)理論應(yīng)用于自主導(dǎo)航中,并給出一種基于圖節(jié)點(diǎn)和圖邊的導(dǎo)航信息表示方法。該方法將載體的位置和航向信息與圖論的節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián),由圖邊對圖節(jié)點(diǎn)形成約束,約束邊分為相對約束邊和絕對約束邊兩種,分別用普通圖邊和環(huán)邊表示。據(jù)此,給出了一種適用于相對約束邊和絕對約束邊的圖優(yōu)化算法。仿真分析表明,該算法具有比現(xiàn)有算法更好的優(yōu)化效果。
2.深入分析了偏振光傳感器的誤差模型,提出了一種基于迭代最小二乘的標(biāo)定算法,以及三通道任意角度安裝的偏振角優(yōu)化算法。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該標(biāo)定和優(yōu)化算法具有比較高的解算精度。
3.針對雙目視覺/微慣性組合導(dǎo)航中的聯(lián)合標(biāo)定問題,提出了一種基于多個靜態(tài)位置測量鉛垂方向矢量的聯(lián)合標(biāo)定方法,并進(jìn)行了誤差分析,可為視覺/微慣性組合導(dǎo)航提供精確的相對姿態(tài)安裝關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法具有較高的標(biāo)定精度。
4.針對雙目視覺/微慣性組合問題,深入研究了考慮場景中遠(yuǎn)/近特征點(diǎn)的組合導(dǎo)航算法,以及不同時刻多視圖約束下的組合導(dǎo)航算法。并且使用自研的雙目視覺/微慣性組合系統(tǒng)對考慮場景中遠(yuǎn)/近特征點(diǎn)的算法進(jìn)行了戶外實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,該算法具有比純慣性導(dǎo)航和純視覺導(dǎo)航更高的定位精度;利用網(wǎng)上公開的車載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對不同時刻多視圖約束下的組合算法進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明,該算法具有比立體視覺里程計(jì)和單目視覺/微慣性組合更好的位置及航向估計(jì)精度。
第1章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 視覺/微慣性組合導(dǎo)航技術(shù)
1.2.2 偏振光定向技術(shù)
1.2.3 多傳感器融合自主導(dǎo)航算法
1.3 本書擬解決的問題與思路
1.3.1 本書擬解決的問題
1.3.2 解決問題的思路
1.4 本書的研究內(nèi)容、組織結(jié)構(gòu)和主要貢獻(xiàn)
1.4.1 本書的研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
1.4.2 本書的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 圖的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)航信息組織與圖優(yōu)化方法
2.1 圖論的基本知識
2.1.1 圖的定義
2.1.2 圖的圖形表示
2.1.3 圖的矩陣表示
2.1.4 圖的子圖
2.2 圖節(jié)點(diǎn)導(dǎo)航信息表示與組織方法
2.2.1 基于圖的導(dǎo)航信息表示與優(yōu)化問題
2.2.2 二維導(dǎo)航中圖節(jié)點(diǎn)導(dǎo)航信息表示
2.2.3 三維導(dǎo)航中圖節(jié)點(diǎn)導(dǎo)航信息表示
2.3 圖的優(yōu)化方法
2.3.1 誤差模型線性化
2.3.2 目標(biāo)函數(shù)的線性化
2.3.3 圖優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)
2.4 仿真結(jié)果與分析
2.4.1 二維導(dǎo)航中圖優(yōu)化方法仿真與分析
2.4.2 三維導(dǎo)航中圖優(yōu)化方法仿真與分析
2.5 本章小結(jié)
第3章 偏振光傳感器定向方法
3.1 偏振光定向基本原理
3.2 偏振光傳感器原理樣機(jī)的實(shí)現(xiàn)
3.2.1 檢測偏振光的原理
3.2.2 偏振光傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.3 偏振光傳感器的電路設(shè)計(jì)
3.3 偏振光傳感器誤差建模與標(biāo)定方法
3.3.1 偏振光傳感器的測量模型
3.3.2 偏振光傳感器的誤差模型
3.3.3 偏振光傳感器的標(biāo)定方法
3.4 基于三通道任意角度配置的偏振角計(jì)算方法
3.5 仿真分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
3.5.1 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
3.5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析
3.6 本章小結(jié)
……
第4章 雙目視覺/微慣性組合導(dǎo)航方法
第5章 基于圖節(jié)點(diǎn)遞推的自主導(dǎo)航算法
第6章 總結(jié)與展望
附錄
參考文獻(xiàn)