基于超宽带定位的室内移动机器人控制算法研究

发布时间：2021-05-20 03:45

　　运动控制是实现室内移动机器人自主运动的基础。轨迹跟踪和避障是移动机器人两项最基本的运动功能,受到定位方法和定位精度的影响。超宽带（UltraWideband,简称UWB）是一种新兴的定位技术。与其他定位技术相比,具有成本低、抗干扰能力高、轻型、低耗、精度高等优点,已成为室内移动机器人的定位研究的热点。基于超宽带定位技术实现移动机器人的自主运动依旧存在着不少的问题:UWB测量存在着偏差和噪声,影响移动机器人的定位精度;在另一方面,室内常常存在着障碍物,针对这种情况下的轨迹跟踪问题,设计出稳定的具有避障功能的轨迹跟踪算法有一定的难度。基于此,本文研究基于超宽带定位的室内移动机器人控制问题,主要研究内容如下:针对室内移动机器人的定位和控制,基于三边测量搭建了UWB定位系统,并分析了移动机器人的运动学模型及其一般的控制问题。采用双标签的UWB系统,使用最小二乘法（LS）解算标签位置,融合双标签解算的二维位置信息,通过实验分析双标签解算移动机器人过程中的位置误差和姿态难以估计的原因。建立基于双标签UWB定位的卡尔曼（EKF）算法模型,提出了带有偏差估计的EKF算法去减少定位过程中的位置偏差和噪声... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 移动机器人定位技术研究现状
    1.3 移动机器人控制研究现状
        1.3.1 轨迹跟踪
        1.3.2 避障
    1.4 论文研究内容与章节安排
    1.5 本章小结
第2章 超宽带定位系统和控制问题分析
    2.1 引言
    2.2 超宽带定位系统
        2.2.1 超宽带测距原理概述
        2.2.2 三边测量
    2.3 移动机器人控制问题
        2.3.1 移动机器人的运动学模型
        2.3.2 控制问题描述
    2.4 本章小结
第3章 基于双标签的超宽带定位算法验证
    3.1 引言
    3.2 定位问题描述
    3.3 定位性能评价指标
    3.4室内静点测试实验
        3.4.1 实验设置
        3.4.2 静态点实验一
        3.4.3 静态点实验二
        3.4.4 实验结果分析
    3.5 本章小结
第4章 基于超宽带的位姿估计算法
    4.1 引言
    4.2 EKF算法
    4.3 移动机器人位姿估计算法
        4.3.1 UWB位置解算
        4.3.2 里程计角度估计
    4.4实验
        4.4.1 实验参数选取
        4.4.2 实验结果与讨论
    4.5 本章小结
第5章 基于运动学的轨迹跟踪和避障算法
    5.1 引言
    5.2 轨迹跟踪算法
        5.2.1 轨迹跟踪问题
        5.2.2 轨迹跟踪控制率的设计
    5.3 避障算法
        5.3.1 避障问题描述
        5.3.2 避障控制率的设计
    5.4 本章小结
第6章 仿真与实验
    6.1 引言
    6.2 切换策略
    6.3 模拟仿真
        6.3.1 仿真参数设置
        6.3.2 仿真结果与讨论
    6.4 实验
    6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3197024