[發(fā)明專利]一種多移動機器人協(xié)作同步定位與地圖構(gòu)建策略

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811021826.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109241228A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 傅桂霞;鄒國鋒;杜欽君;張厚升;王紅梅;劉麗娜;高明亮
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種多移動機器人協(xié)作同步定位與地圖構(gòu)建策略。該方法采用互探測、互通信與信息維護等策略，實現(xiàn)多移動機器人的同步定位，包括如下步驟：(1)預設各移動機器人的路徑，環(huán)境特征；預設各移動機器人的通信頻率，向其它機器人廣播位姿和局部環(huán)境地圖信息；不考慮移動機器人的避障問題；(2)各移動機器人分別在各自的全局坐標系下，基于無跡卡爾曼濾波進行同步定位與地圖構(gòu)建，構(gòu)建各自的局部地圖；(3)各移動機器人根據(jù)傳感器探測數(shù)據(jù)，或者通信信息，獲取對其它機器人的觀測量；(4)采用獨立兼容最近鄰方法進行路標匹配。(5)采用權重最小二乘準則實現(xiàn)特征融合。(6)各移動機器人位姿和地圖更新。

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種多移動機器人協(xié)作同步定位與地圖構(gòu)建策略，屬于移動機器人自主導航領域。

背景技術

單個移動機器人在能力、可靠性等方面存在局限性，難以勝任復雜的任務。為解決這類問題，一方面是開發(fā)能力更強的移動機器人；另一方面在現(xiàn)有移動機器人技術基礎上，通過多移動機器人之間的協(xié)調(diào)工作來完成復雜任務。而不管什么情況下，多移動機器人的定位技術都是成功完成預定任務的前提。

多移動機器人協(xié)作同步定位與地圖構(gòu)建，通過團隊中的每個移動機器人在共同的環(huán)境中相互協(xié)調(diào)與合作，實時交換探測信息，共享周圍環(huán)境信息，在一定程度上拓展了單個移動機器人的探測視野，通過融合不同移動機器人的觀測信息，可以減小累積誤差，提高多移動機器人團隊的整體定位精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種精度更高的多移動機器人自主導航定位方法。該方法基于單個移動機器人的同步定位與地圖構(gòu)建，結(jié)合各移動機器人之間的互通信、互探測，獲取相對觀測量，采用獨立兼容最近鄰方法進行路標匹配，采用權重最小二乘準則實現(xiàn)特征融合，從而提高移動機器人團隊各移動機器人的定位精度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括下列步驟：

第一步，預設各移動機器人的路徑，環(huán)境特征；預設各移動機器人的通信頻率，向其它機器人廣播位姿和局部環(huán)境地圖信息；不考慮移動機器人的避障問題；

第二步，各移動機器人分別在各自的全局坐標系下，基于無跡卡爾曼濾波進行同步定位與地圖構(gòu)建，構(gòu)建各自的局部地圖；

第三步，各移動機器人根據(jù)傳感器探測數(shù)據(jù)，或者通信信息，獲取對其它機器人的觀測量；

若號移動機器人位于號移動機器人傳感器探測范圍內(nèi)時，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)，能獲得號移動機器人對號移動機器人的觀測量，即距離和方位；若號移動機器人位于號移動機器人傳感器探測范圍外，若號移動機器人未收到號移動機器人的通信信息，則號移動機器人對號移動機器人不觀測；若號移動機器人收到號移動機器人發(fā)布通信信息時，號移動機器人對號移動機器人進行觀測。

是號移動機器人與號移動機器人之間的距離，、分別是號移動機器人與號移動機器人在坐標系下的方位角，是號移動機器人相對于號移動機器人的方位角，是號移動機器人相對于號移動機器人的方位角。則：

，

號移動機器人對號移動機器人的觀測量（距離和方位）可寫為：

式中，為距離觀測量，為方位觀測量，、為零均值高斯白噪聲。設每個觀測方位之間互不相關，且其誤差為零均值的高斯白噪聲。

第四步，采用獨立兼容最近鄰方法進行路標匹配；

設時刻號移動機器人通信發(fā)布自身局部地圖，則判斷中任意一個特征是否對應號移動機器人的局部地圖中已經(jīng)存在的特征；

號移動機器人對中已經(jīng)存在的特征的觀測量為，號移動機器人對其地圖特征的預測觀測量為：