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基于视觉和惯性导航的机器人自主定位研究- 路丹晖

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简介:
路丹晖专注于机器人技术领域,尤其擅长结合视觉与惯性导航系统进行机器人自主定位的研究。她的工作致力于提高机器人的自主性和适应复杂环境的能力,在机器人导航算法方面取得了显著成果。 精确的移动机器人定位是当前学术研究的重要领域之一,它是实现机器人自主导航的基础。传统的全球定位系统(GPS)等外部定位方法虽然精度较高,但使用条件具有局限性。相比之下,利用机器人的视觉系统可以实现更广泛的场景下的精准自主定位,但由于累积误差的影响,在长时间运行中可能会出现定位不准确的问题。将惯性导航系统与视觉定位相结合的方法能够有效弥补纯视觉定位的不足。 本段落主要研究融合了惯导信息的机器人视觉自主定位技术。传统惯性导航在姿态解算过程中产生的误差会传递到航位推算阶段,通过积分运算后这些误差会被累积并影响最终的定位精度,导致所谓的“漂移”现象。为解决这一问题,我们提出了一种适用于移动机器人的融合轮式里程计和惯导系统的定位方法。该方法避免了直接利用加速度进行航位推算的方式,并采用惯性导航系统计算的姿态信息将来自轮式里程计的数据实时转换到全球坐标系中,从而提升了惯性导航的精度与稳定性。

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    路丹晖专注于机器人技术领域,尤其擅长结合视觉与惯性导航系统进行机器人自主定位的研究。她的工作致力于提高机器人的自主性和适应复杂环境的能力,在机器人导航算法方面取得了显著成果。 精确的移动机器人定位是当前学术研究的重要领域之一,它是实现机器人自主导航的基础。传统的全球定位系统(GPS)等外部定位方法虽然精度较高,但使用条件具有局限性。相比之下,利用机器人的视觉系统可以实现更广泛的场景下的精准自主定位,但由于累积误差的影响,在长时间运行中可能会出现定位不准确的问题。将惯性导航系统与视觉定位相结合的方法能够有效弥补纯视觉定位的不足。 本段落主要研究融合了惯导信息的机器人视觉自主定位技术。传统惯性导航在姿态解算过程中产生的误差会传递到航位推算阶段,通过积分运算后这些误差会被累积并影响最终的定位精度,导致所谓的“漂移”现象。为解决这一问题,我们提出了一种适用于移动机器人的融合轮式里程计和惯导系统的定位方法。该方法避免了直接利用加速度进行航位推算的方式,并采用惯性导航系统计算的姿态信息将来自轮式里程计的数据实时转换到全球坐标系中,从而提升了惯性导航的精度与稳定性。
  • 跟随
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    本研究聚焦于开发能够实现智能视觉跟踪与自主导航功能的机器人系统,旨在探索其在服务、安全监控及人机交互领域的应用潜力。 采用单目视觉系统实现对特定目标的跟踪,在移动机器人的视觉系统中完成目标图像识别,并通过图像采集与处理得到机器人跟随的方向。在进行目标识别过程中,提取目标人物衣服色彩特征值以判断正确的目标对象,并且能够在平坦开阔环境中实时追踪单一颜色模式下的目标。该方案采用混合式体系结构,嵌入式系统包括视觉子系统和运动控制子系统的两级架构。
  • 室内()
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    简介:本系统利用惯性导航技术实现精准的室内定位服务,适用于各类建筑物内,提供高效便捷的位置信息解决方案。 近年来随着无线通信技术的发展,室内定位技术逐渐成熟,并在室内导航、追踪及地理信息系统等领域得到广泛应用。本段落介绍了一种利用无线局域网络(WLAN)接收信号强度进行室内定位的方法,采用了指纹特征比对法并特别强调了局部保持投影法(LPP)的应用。 相比室外环境中的GPS定位技术,在复杂的室内环境中由于建筑结构的影响导致GPS信号难以穿透墙壁,从而使得准确的定位信息难以获取。因此研究者们转向利用WLAN信号尤其是接收信号强度指示(RSSI)来进行室内定位。 在进行室内定位的研究时,常见的概念包括信号指纹技术和最大似然估计法(ML)。其中,信号指纹技术是通过收集已知位置处的无线电信号特征并建立数据库,在实时环境中通过比对当前接收到的RSSI值来确定用户的位置。而最大似然估计则是一种统计方法,用于估算模型参数以最大化从该模型中获取的数据概率。 局部保持投影法(LPP)是信号处理和模式识别领域常用的降维技术之一,它能够保留高维度数据中的局部邻域结构信息。在室内定位场景下应用LPP可以将大量RSSI测量值映射到低维度空间内,从而减少计算量并降低存储需求。同时这种方法并不会影响最终的定位精度,并且减少了离线阶段收集信号样本的时间。 传统的无线网络定位技术包括时间到达法(TOA)和方向到达估算法(DOA)等方法。然而,在实际应用中这些传统的方法存在一些局限性,例如需要精确的时间同步以及对天线阵列的要求较高;并且在室内环境中由于多径效应的影响会导致定位结果不准确。 本段落提出了一种新的定位方案能够有效避免多路径干扰并提高定位的准确性。通过结合指纹特征比对法与LPP降维处理技术,在保证高精度的同时提高了系统的效率,特别适用于复杂的大型商场、办公楼和医院等场合,并具有较高的实用价值及市场潜力。 总之,室内定位的关键在于如何充分利用现有的无线网络信号进行高效且准确的位置确定。研究者们通过探索信号指纹匹配方法、LPP的降维技术和最大似然估计算法的发展为构建高效的室内定位系统提供了理论支持与实践指导,同时也为相关行业应用提供了解决方案。
  • 开放VINs:支持开源平台
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    开放VINs是一款致力于促进视觉惯性导航系统研究和开发的开源软件平台。该平台提供全面的功能、灵活的架构以及丰富的文档资料,旨在帮助研究人员快速构建和测试高效能的定位与建图算法。 欢迎来到OpenVINS项目!该项目包含一些核心计算机视觉代码以及最先进的基于滤波器的视觉惯性估计器。其中的核心滤波器将惯性数据与稀疏视觉特征轨迹相结合,利用滑动窗口公式来融合这些轨迹,使3D特征能够更新状态估计而无需直接在滤波器中估算其状态。 该系统受到图优化方法的启发,并具有模块化设计,可方便地进行协方差管理。请查看下面的功能列表以获取有关支持系统的完整信息。 2021年7月19日:发布改进后的相机类、遮罩支持及对齐实用程序等更新和小修复,请参阅v2.4版本。 2020年12月1日:发布了内存管理优化,增加了活动功能点云的发布,并限制了更新中绑定计算的功能数量以及其他一些小修复。
  • 融合算法_周宇.caj
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    本文探讨了视觉与惯性导航系统(INS)融合技术在定位领域的应用,通过分析两种传感器的数据互补特性,提出了改进的定位算法,以提高定位精度和稳定性。作者:周宇。文档格式:CAJ。 本段落研究了基于视觉与惯性导航系统融合的定位算法,并采用扩展卡尔曼滤波方法进行分析。
  • 煤矿地下系统与设计
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  • (Matlab)
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    本项目探讨了利用Matlab开发机器人视觉引导系统,以实现精准的室内环境下机器人定位技术。结合图像处理与算法优化,增强机器人的自主导航能力。 基于视觉引导的MATLAB机器人系统,包含机器人的正向与逆向解算功能。
  • 动驾驶技术.zip
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    本资料探讨了自主定位与导航在自动驾驶机器人领域的关键技术,涵盖传感器融合、路径规划及环境感知等核心内容。 自动驾驶机器人自主定位导航技术是现代智能交通系统中的关键组成部分,它涉及计算机视觉、机器学习、传感器技术和控制理论等多个领域的交叉学科知识。本段落将深入探讨这一主题,涵盖自动驾驶的基础知识,包括感知、规划和控制,并讨论高级驾驶辅助系统(ADAS)及各类传感器的应用。 首先关注“感知”。自动驾驶机器人需要通过多种传感器获取环境信息,这些传感器包括激光雷达(LiDAR)、摄像头、毫米波雷达以及超声波传感器等。其中,LiDAR能够提供高精度的三维点云数据,用于构建实时的环境地图;摄像头主要用于图像识别,捕捉路面标志、行人和其他车辆;毫米波雷达则在恶劣天气下仍能提供可靠的测距信息;而超声波传感器适用于近距离探测,例如泊车辅助。 接下来是“规划”,这是自动驾驶的重要环节。路径规划需综合考虑路况、交通规则及动态障碍物等因素,生成安全高效的行驶路线;行为决策涉及如何应对各种驾驶场景,如变道和避障等;轨迹跟踪则是确保机器人按照预设路径精确行驶的关键步骤。 然后是“控制”。自动驾驶机器人的控制系统通常采用模型预测控制或反馈控制策略。前者利用未来的预测状态进行控制,后者则根据当前状态及反馈信息调整控制量。该系统的任务在于将规划出的轨迹转化为实际车辆运动指令。 定位导航技术则是实现自动驾驶的核心之一。GPS常用于粗略全局定位,在城市峡谷或室内环境下精度受限时,则采用SLAM(同时定位与建图)算法结合多传感器信息进行高精度自主定位及环境地图构建,使得机器人能够在未知环境中自主导航。 我们还应讨论“ADAS”。作为自动驾驶技术的前驱,高级驾驶辅助系统提供诸如盲点检测、碰撞预警和自适应巡航等功能,逐步增强车辆智能化程度。随着技术发展,这些功能逐渐被整合进更高级别的自动驾驶系统中。 总结而言,实现自动驾驶机器人自主定位导航是一项复杂而综合的任务,涵盖感知、规划、控制及定位导航等多个方面,并依赖于先进的传感器与算法。我们期待看到更加智能和安全的未来道路上出现这样的自动化驾驶系统。
  • 秦永元
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    秦永元教授长期致力于惯性导航技术的研究与开发,在该领域取得了多项创新成果,对推动我国导航系统的发展做出了重要贡献。 秦永元的《惯性导航》一书包含目录。仅供交流学习使用,请勿用于其他目的!