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《南京师范大学》 2018年
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基于环境地图信息匹配的巡检机器人组合导航系统性能增强方法研究

郑婷婷  
【摘要】:随着机器人技术的大力发展以及巡检任务的复杂性,利用机器人替代人工巡检已经成为现实,并在电力系统中应用愈加广泛。机器人巡检既具有人工巡检的智能性和灵活性,同时又克服了人工巡检存在的安全隐患问题,还弥补了人工巡检时的效率和精度的不足,为电力设备巡检提供了一种全新的巡检方式和监测手段。智能巡检机器人融合了自主路径规划和基于多传感器融合的精准导航定位技术,以及图像识别、红外测温等非接触检测技术和移动物联等网络信息技术,其中导航技术是巡检机器人实现智能自主巡检的前提,是保证巡检质量和效率的必备条件。本论文在智能电网巡检的应用背景下,以适用于变电站的巡检机器人为载体,围绕INS/GPS组合导航与电子地图匹配的多信息融合的定位导航方法展开了研究。通过对现有的INS/GPS组合导航算法的分析,总结出尚且存在的不足以及需要改进的地方,提出了基于惯性导航的多种辅助修正方案,在GPS失效的情况下引入了运动学约束辅助和零速修正方法,并在此基础上增加了改进的地图匹配算法。论文首先研究了 INS/GPS组合导航系统的工作模式和基本算法,克服单一导航系统的局限性,综合发挥了各导航系统的优点。为了提高在GPS失效情况下INS/GPS系统的定位精度,研究了将车辆运动学约束、零速约束条件作为新增的观测量辅助INS/GPS的方法。为进一步提高系统在GPS长时间失效、巡检机器人行驶时间过长情况下的导航精度,在常用的地图匹配算法基础上进行了算法改进,提出了基于权重的网格概率匹配算法,将电子地图进行网格化分,缩小了候选匹配路段的搜索范围;再根据划分网格的大小构建合适的误差区域,将基于权重的匹配算法与概率匹配算法结合起来,进一步减少候选匹配路段的数量,既提高了地图匹配算法的效率,又提高了匹配精度。在完成以上基于运动学辅助的组合导航算法和地图匹配算法的研究后,进一步设计实现了多信息融合的组合导航系统和软、硬件平台的研制,并进行了包括室内外的综合实验。该实验既验证了本文所研究算法的精度,又证明了所设计的多信息融合组合导航系统的实用性。
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP242

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
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2 柯怀鸿 记者 谢开飞;智能巡检机器人首次亮相数字中国成果展[N];科技日报;2018年
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