【摘 要】
：
导航定位系统在复杂环境下实现稳定、准确的定位,是无人移动平台行为智能化、决策自主化的前提。目前,无人移动平台上配置的全球卫星导航系统或惯性导航系统等单一系统,已经无法满足多场景导航的需求。为解决这个问题,引入多种类型传感器,将其获取的冗余信息进行融合,构建更稳定、更有效的多传感器信息融合定位系统是目前研究的热点问题。本文选择消费级GNSS、IMU和激光雷达传感器,对三种类型传感器数学模型、误差特性
论文部分内容阅读
导航定位系统在复杂环境下实现稳定、准确的定位,是无人移动平台行为智能化、决策自主化的前提。目前,无人移动平台上配置的全球卫星导航系统或惯性导航系统等单一系统,已经无法满足多场景导航的需求。为解决这个问题,引入多种类型传感器,将其获取的冗余信息进行融合,构建更稳定、更有效的多传感器信息融合定位系统是目前研究的热点问题。本文选择消费级GNSS、IMU和激光雷达传感器,对三种类型传感器数学模型、误差特性进行分析,研究多源信息融合算法,根据图优化理论研究GNSS/IMU组合导航与激光雷达里程计融合定位方法。其主要工作如下:（1）根据GNSS定位原理与IMU的导航推算模型,分析两种系统各自优缺点和误差特性,结合消费级GNSS和IMU性能特性,研究了确定传感器噪声项的方法,应用扩展卡尔曼滤波,实现了GNSS/IMU组合导航系统。并进行了组合导航实验,在无遮挡环境中,GNSS/IMU组合导航系统定位精度较高;在GNSS信号缺失环境中,组合导航系统产生累积误差,其定位精度下降。（2）根据激光雷达的特征点云数据,对ICP和NDT点云匹配算法进行研究。本文消费级激光雷达以ICP作为点云匹配算法,构建了激光雷达里程计。通过实验证明激光雷达里程计短时间内导航定位精度较高,但长时间工作会造成匹配误差的累积,出现定位偏差。（3）针对上述组合导航系统和激光雷达里程计存在的问题,本文基于图优化理论提出了GNSS/IMU组合导航与激光雷达里程计融合定位方法。该方法克服了非线性系统中基于滤波融合方法的局限性,以激光雷达里程计状态信息为待优化量,通过组合导航输出值和二者之间观测方程,对里程计状态量进行优化,构建图优化模型。（4）通过搭建软硬件实验平台,对多种融合定位模式（IMU-LIDAR、GNSS-LIDAR、GNSS-IMU-LIDAR和EKF-LIDAR）的绝对轨迹误差、均方根误差等指标进行分析,实验结果表明:组合导航与激光雷达里程计融合的EKF-LIDAR定位性能最好,二者构建联合优化函数,对累积误差进行修正,求得最优估计值。在仿真遮挡环境GNSS中断的实验中,仍然可以保证短时间系统正常工作。当GNSS信息恢复时,系统累积误差迅速更新至正常值。
其他文献
房价波动在时间和空间上互动关系的研究一直是住房市场研究中的热点问题。作为衡量住宅市场发展状况的一个重要指标,房价波动对家庭的财富和人们的生活质量有着很大影响。近年来,在我国住房市场快速发展的背景下,一些核心城市房价水平突飞猛进,上涨速度快,而一些城市房价水平总体不高,近年来也呈现追赶之势。那么,房价波动的传导机制是怎样的?城市群内不同城市在房价波动过程中扮演怎样的角色?目前已经有很多学者对我国住房
现代加工与制造技术正朝着高精度、高效率和低成本方向发展。光学三维形貌测量技术具有测量效率高、测量范围大、非接触测量等优势,在现代工业测量中有广泛的应用。数字相移结构光技术作为光学三维测量中的典型代表,是目前高速高精度测量方向的一大研究热点。本文基于现有数字相移结构光技术,对传统的相移方法进行了改进,并对改进算法进行了误差分析,提高了数字相移结构光技术的测量效率。首先,对数字相移测量中的经典的包裹相
介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge,DBD）臭氧发生器已广泛应用,但空气DBD产生氮氧化物长期被称为臭氧中毒,并未得到重视。随着等离子体医学的发展,这些氮氧化物特别是过氧亚硝酸（ONOO-）的作用逐渐凸显,其中ONOO-在人体的细胞信号转导和抗菌防御方面发挥着重要作用,是一种应用前景广阔的环保型抗菌药物。为了满足应用需求,促进臭氧和氮氧化物的独立生产是对DBD反
我国许多地域的城镇污水厂污水中含有来源于自来水或工业废水的较高浓度的钙离子,以及来源于生物-化学协同除磷药剂投加或部分工业废水的铁离子。目前,这些钙、铁离子对生物除磷系统的除磷效能及途径影响缺乏系统深入的研究。针对上述问题,本研究以生物除磷系统为研究对象,重点探究了进水钙离子、铁离子浓度对生物除磷系统效能及除磷途径的影响,利用SMT磷形态分析、核磁共振波谱(31P NMR)、扫描电镜能谱（SEM-
镁合金是工业应用中最轻的金属结构材料之一,具有比强度高、比刚度高和抗震性好等特点,在汽车工业、航空航天和军工领域得到广泛应用。Mg-Zn-Mn-Sn新型变形镁合金具有优良的加工性能和室温力学性能,热变形和时效处理能使合金达到较高的强度,但其强度和一些高稀土镁合金相比还是有一定的差距。研究表明,Zn含量为8%时,合金强度较高。Gd作为稀土元素,在镁合金中除了可细化晶粒外,还能形成第二相,从而影响合金
当前,城镇化作为最迅猛的时代潮流,在城镇化不断快速推进的同时,也给我国广袤的山地历史文化名镇带来了严重危机,历史文化名镇在这一时代背景下不断地面临着收缩挑战,并且收缩将成为乡村地区及名镇未来一段时间的发展常态。与此同时,在乡村收缩进程中,地处西南地区的山地历史文化名镇的价值构成也面临着艰难的挑战。如何破解山地历史文化名镇的收缩危机,将发展与保护并行,实现历史文化名镇的可持续发展和永续保护将成为当代
移动机器人技术随着智能传感器和人工智能技术的崛起得到迅速的发展,已经从实验室的测试开发样机走进生活和工厂的实际应用中,如餐厅的送餐机器人、家庭的扫地机器人、码头中的重型AGV、快递站的送货机器人等等,移动机器人已经成为人类切实可行不可或缺的帮手。在移动机器人的研究中,采用单一的传感器无论感知环境精度还是路径规划的准确性都不如多传感器的融合。本文通过研究同质类和异质类传感器的融合,对比分析感知环境建
随着我国城市化进程的不断推进,生活垃圾产生与累积量的日益增长,大多数城市出现了垃圾围城的境况。垃圾中转站负责了生活垃圾的压缩与转运工作,是我国生活垃圾管理的关键枢纽。由于我国生活垃圾中的餐厨垃圾占比高,含水量大,压缩转运过程容易产生的大量有害的液体,对周边环境甚至人体健康造成严重危害。因此妥善处理中转站垃圾渗滤液是当下绿色城市建设的一项重要保障。人工湿地技术作为一种高效、环保、经济的污水处理技术,
据国家相关部门统计,近年来我国学生总体近视发病形势逐年严峻,且逐渐呈现低龄化,防控任务愈发艰巨。国内外研究发现,教室作为学生长时间学习的场所,其室内光环境质量与学生的情绪波动、视力健康密切相关,甚至对其他方面的身心健康产生直接影响。因此,利用新型照明技术调节学生情绪、改善视疲劳,并对此展开实验研究,可以为教室健康光环境研究提供一定的实验数据与探索意义。本文研究内容主要分为以下几方面:（1）理论研究
在化工生产、材料合成以及生化分析等过程中,样品溶液的目标组分浓度对检测、合成的准确性及时间成本等有重要的影响。在样品溶液进行正式检测、反应前,提高目标组分的浓度,可提高反应灵敏度、检测准确性以及减少试剂消耗量等。光热驱动蒸发具有响应速度快、灵敏度高等优点,在微流控技术领域展现出良好的应用前景。然而,将光热驱动蒸发应用于微流控芯片的样品浓缩还存在微通道内蒸汽传输受限、两相流动不稳定等问题。因此,开发