基于激光SLAM的移动机器人地图构建与优化

发布时间：2025-01-05 21:48

　　自20世纪80年代第一次出现同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)的概念以来,SLAM的相关理论不断发展成熟,在移动机器人、无人驾驶、增强现实等领域得到广泛的应用。尤其是激光SLAM,已经在移动机器人领域得到了较为普遍的应用。虽然激光SLAM的相关理论已经比较成熟,但在实际的应用场合中面对多变的环境,仍然存在定位不准确、地图重影等问题。本文的主要研究内容为移动机器人基于激光SLAM的地图构建与优化,着重解决移动机器人在实际应用中定位精度不高等问题。本文首先分析了移动机器人的基本系统框架,结合本课题的研究目的对移动机器人的定位导航系统进行了设计。根据移动机器人的运动方式和所搭载的观测传感器,建立了移动机器人差速运动的里程计模型和激光雷达的观测模型,分析了激光雷达的噪声模型。根据激光雷达采集的数据特点,分析了激光雷达两种扫描匹配方的过程和优劣,选取基于特征的扫描匹配来作为激光雷达定位的方法。针对自然特征和人工特征分别提出了特征提取的相关方法。针对自然特征,研究了线段特征提取的方法,通过实验确定了合适的提取参数。针对人工特征,...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 移动机器人及其种类
        1.2.2 SLAM算法研究现状
        1.2.3 激光SLAM特征提取研究
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 移动机器人定位模块设计与数学模型建立
    2.1 引言
    2.2 移动机器人系统组成
    2.3 移动机器人运动方程
    2.4 激光雷达观测方程及其噪声模型
        2.4.1 激光雷达观测方程
        2.4.2 激光雷达噪声模型
    2.5 激光雷达匹配方法
        2.5.1 基于点的扫描匹配
        2.5.2 基于特征的扫描匹配
        2.5.3 两种匹配方法比较
    2.6 本章小结
第3章 激光SLAM特征提取研究
    3.1 引言
    3.2 基于线段的自然特征提取
        3.2.1 基于分割-合并的线段特征提取
        3.2.2 线段特征提取阈值的确定
    3.3 基于反光板的人工特征提取
        3.3.1 基于人工特征的扫描匹配
        3.3.2 人工特征的设计
        3.3.3 人工特征提取阈值的确定
    3.4 本章小结
第4章 基于图优化的栅格地图构建与优化
    4.1 引言
    4.2 激光SLAM地图构建
        4.2.1 占用栅格地图的构建算法
        4.2.2 占用栅格地图构建实验
    4.3 基于图优化的栅格地图优化
        4.3.1 图优化的基本原理
        4.3.2 栅格地图的人工优化
    4.4 本章小结
第5章 激光SLAM定位导航测试
    5.1 引言
    5.2 移动机器人定位精度测试方法
    5.3 移动机器人定位精度测试结果
        5.3.1 激光雷达扫描频率对定位导航精度的影响
        5.3.2 激光SLAM的定位导航精度
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：4023317