收藏本站
《北京交通大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于激光雷达的机器人定位和3D环境建模技术研究

葛增晔  
【摘要】:定位是移动机器人应用中的关键技术。以此为背景,本文以单线激光雷达作为主要的环境感知传感器,结合IMU(Inertial Measurement Unit)搭建机器人定位和三维重建装置,开展移动机器人6DOF(Degree of Freedom)定位和3D环境建模方面的研究。主要工作如下:首先,对移动机器人定位所用到的坐标系和位姿变换进行介绍,坐标系主要包括世界坐标系、机器人坐标系和传感器坐标系;位姿变换主要包括旋转矩阵、欧拉角和四元数。接着阐述IMU基本原理,运动模型,以及如何通过运动模型计算两个离散采样时刻之间的相对运动,为下文依靠IMU数据矫正激光雷达点云以及处理环境退化做准备。然后,对单线激光雷达实现移动机器人6DOF实时定位和3D重建问题展开深入研究。包括单线激光雷达旋转云台设计、三维点云、局部里程计和全局里程计四个主要部分。激光雷达旋转云台能够使单线激光雷达获取三维空间信息;局部里程计可以通过点云特征点匹配计算移动机器人相对运动;全局里程计部分首先将局部里程计输出的点云进行矫正,矫正后的点云和全局地图匹配获得移动机器人在世界坐标系下的位姿,最后将全局里程计和局部里程计融合获得高频和高精度的移动机器人位姿。最后,基于单线激光雷达,IMU,ROS(Robot Operating System),编写算法程序进行移动机器人定位和3D环境重建实验。借助ROS可视化工具rviz将实验结果进行展示,并和LOAM算法结果进行比较。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP242

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 顾照鹏;刘宏;;单目视觉同步定位与地图创建方法综述[J];智能系统学报;2015年04期
2 季宇虹;王让会;;全球导航定位系统GNSS的技术与应用[J];全球定位系统;2010年05期
3 孙枫;孙伟;郭真;;基于IMU旋转的捷联惯导系统自补偿方法[J];仪器仪表学报;2009年12期
4 王元华;李贻斌;汤晓;;基于激光雷达的移动机器人定位和地图创建[J];微计算机信息;2009年14期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张琦;移动机器人的路径规划与定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
2 刘洞波;移动机器人粒子滤波定位与地图创建方法研究[D];湖南大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 苏云鹤;室内轮式机器人RGB-D SLAM的研究[D];沈阳航空航天大学;2018年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓力;萧放;冯军红;;一种新的北斗定位信号时延消除方法[J];中国民航飞行学院学报;2015年04期
2 孙丰甲;彭军;何群;郭建麟;李娜娜;;定位定向接收机校准技术研究[J];计测技术;2015年03期
3 李颖;朱雪瑗;曹妍;刘丙新;杨勇虎;;GNSS-R海洋遥感监测技术综述[J];海洋通报;2015年02期
4 李有;王省书;黄宗升;战德军;;单轴旋转惯导转轴方向高精度标定方法研究[J];仪器仪表学报;2014年S2期
5 徐胜红;施建洪;梁国强;;载体角运动对旋转捷联惯导误差的影响分析[J];海军航空工程学院学报;2014年05期
6 兰诗梅;;全球卫星导航系统的应用与研究[J];贵阳学院学报(自然科学版);2014年03期
7 李瑞涛;吴修振;徐海刚;;陀螺标度因数误差对双轴旋转惯导系统导航精度影响研究[J];战术导弹技术;2014年05期
8 刘洁瑜;蔚国强;杨建业;;双轴连续旋转激光捷联惯导误差高精度补偿方法[J];系统工程与电子技术;2015年01期
9 王东;李国林;;改进的单轴旋转SINS初始对准方法[J];哈尔滨工程大学学报;2014年08期
10 魏乾;陆和军;范晶晶;;基于物联网的无线传感器网络定位技术[J];指挥信息系统与技术;2014年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 吕太之;移动机器人路径规划和地图创建研究[D];南京理工大学;2017年
2 许波;可移动障碍环境下最小约束去除问题及其算法研究[D];华南理工大学;2017年
3 程见童;基于压缩非线性滤波与图论的同时定位与构图方法研究[D];国防科学技术大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 葛增晔;基于激光雷达的机器人定位和3D环境建模技术研究[D];北京交通大学;2018年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Hong LIU;Yu-long ZHOU;Zhao-peng GU;;Inertial measurement unit-camera calibration based on incomplete inertial sensor information[J];Journal of Zhejiang University-Science C(Computers & Electronics);2014年11期
2 顾照鹏;董秋雷;;基于部分惯性传感器信息的单目视觉同步定位与地图创建方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2012年02期
3 赵齐乐;楼益栋;;基于Web的GNSS数据精密分析与服务——系统设计及产品定义[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年11期
4 杨巨平;吴继东;蔡启玉;;GNSS联合全站仪在新农村建设中实现地面数字测图[J];测绘与空间地理信息;2009年03期
5 路勇;熊华钢;杨东凯;冯渊;;GNSS-R海洋遥感原始数据采集系统研究与实现[J];哈尔滨工程大学学报;2009年06期
6 胡晓;高伟;李本玉;;GNSS导航定位技术的研究综述与分析[J];全球定位系统;2009年03期
7 张训械;严颂华;;利用GNSS-R反射信号估计土壤湿度[J];全球定位系统;2009年03期
8 毛克彪;王建明;张孟阳;周清波;马柱国;;GNSS-R信号反演土壤水分研究分析[J];遥感信息;2009年03期
9 张光明;;Compass纳入GNSS运行可行性探讨[J];全球定位系统;2009年02期
10 路勇;杨东凯;熊华钢;李伟强;;基于GNSS-R的海面风场监测系统研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘睿;飞行器惯性/地磁/天文组合导航系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 蒋蔚;粒子滤波改进算法研究与应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 赵立军;室内服务机器人移动定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 张亮;移动机器人同步定位与地图重建算法研究[D];浙江大学;2009年
5 梁军;粒子滤波算法及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 陈白帆;动态环境下移动机器人同时定位与建图研究[D];中南大学;2009年
7 安志勇;基于内容的图像检索关键技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
8 祖伟;基于粒子群优化算法的水下潜器实时路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
9 郭利进;大尺度环境下移动机器人同时定位与地图创建研究[D];天津大学;2007年
10 李寿涛;基于行为的智能体避障控制以及动态协作方法研究[D];吉林大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪汝;;视觉引导工业机器人定位抓取系统设计研究[J];数字技术与应用;2017年07期
2 黄敏高;;基于单目视觉的工业机器人定位系统设计[J];现代电子技术;2017年18期
3 许晓飞;邹建勇;宗明辉;;光纤陀螺在机器人定位中的应用[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2014年05期
4 李鑫磊;秦建军;武伯有;刘承荣;侯妍君;;超声波零转弯半径自主跟随机器人定位控制[J];科学技术与工程;2017年14期
5 靳若砚;王金祥;;基于激光与视觉的机器人定位目标方法研究[J];山东工业技术;2017年17期
6 ;多用途机器人[J];办公自动化;2017年15期
7 王元华;李贻斌;汤晓;;基于激光雷达的移动机器人定位和地图创建[J];微计算机信息;2009年14期
8 韩大华;;机器人定位技术中的测距研究[J];科技创新导报;2009年14期
9 刘圭圭;樊炳辉;王传江;张凯丽;;双目视觉在助老助残机器人定位系统中的应用[J];微型机与应用;2016年13期
10 乔志健;康永;许峰榕;;基于多传感器数据融合的机器人定位系统[J];知识文库;2018年17期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈硕;凌海;陈春林;;基于概率模糊系统的移动机器人定位(英文)[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
2 王鹏;李书杰;陈宗海;;移动机器人定位方法研究综述[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
3 武涵;朱张青;陈春林;;基于迭代多维尺度分析的群机器人定位(英文)[A];系统仿真技术及其应用(第16卷)[C];2015年
4 苑达峰;陈启军;;一种基于Monte Carlo方法的四足机器人定位系统[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
5 刘斐;郑志强;;基于边缘特征的RoboCup小型组机器人定位、定向方法[A];2005中国机器人大赛论文集[C];2005年
6 薛慧婷;罗熊;胡海东;游美玲;邱新涛;;基于颜色特征的漂浮机器人三点定位系统[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
7 鲁通;梁萍;王旸;陈恳;杨向东;熊璟;刘少丽;;机器人定位在超声引导肿瘤消融治疗中作用的实验研究[A];庆祝中国超声诊断50年暨第十届全国超声医学学术会议论文汇编[C];2008年
8 唐琎;白涛;陈玥;蔡自兴;;一个可用于机器人定位的映射变换[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
9 王大川;张辉;季秀才;郑志强;;救援环境下基于激光传感器的机器人环境建图以及自定位[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年
10 孙广成;;标志线特征匹配的机器人自定位方法[A];第三届中国智能计算大会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 范涛 李学梅;医生指挥机器人做手术[N];北京日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴伟;基于二维地图匹配的机器人定位关键技术研究[D];东北大学;2006年
2 韩冬桂;搜索机器人定位技术研究[D];华中科技大学;2009年
3 夏益民;基于传感器信息融合的移动机器人定位与地图创建研究[D];广东工业大学;2011年
4 邱纯鑫;基于地形特征的移动机器人定位制图及可穿越性的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
5 段朋;与人共融的家庭服务机器人定位与导航[D];山东大学;2015年
6 王鹏;不确定性知识的灰色定性表达及其在机器人定位中的应用研究[D];中国科学技术大学;2015年
7 曹红玉;基于信息融合的移动机器人定位与地图创建技术研究[D];北京邮电大学;2010年
8 杨清梅;基于数据融合的拱泥机器人检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
9 王文斐;面向室内动态环境的机器人定位与地图构建[D];浙江大学;2011年
10 张子迎;多机器人协作及环境建模技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高日;基于多传感器信息融合的机器人定位技术研究[D];北京建筑大学;2018年
2 葛增晔;基于激光雷达的机器人定位和3D环境建模技术研究[D];北京交通大学;2018年
3 张玉将;基于多传感器技术的移动机器人定位与建图研究[D];广西大学;2018年
4 汪煜东;基于双目相机和K-means算法的多机器人定位系统研究[D];安徽工业大学;2018年
5 顾衍明;基于UWB的室内机器人定位系统研究与设计[D];哈尔滨工业大学;2018年
6 张书源;基于DSP的履带机器人定位控制系统设计[D];西华大学;2018年
7 郭振昊;室内服务机器人定位和导航方案设计与实现[D];电子科技大学;2018年
8 张春林;基于多传感器信息融合的移动机器人定位与跟踪[D];北方工业大学;2014年
9 黄陆君;移动机器人定位与建图问题研究[D];沈阳建筑大学;2015年
10 赵予玮;基于多传感器的室内机器人定位算法[D];西安电子科技大学;2017年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026