基于人工路标的易部署室内机器人全局定位系统

在一些布局易变或存在较多动态障碍物的室内,移动机器人的全局定位依然面临较大的应用挑战.针对这类场景,实现了一种新的基于人工路标的易部署室内机器人全局定位系统.该系统将人工路标粘贴在不易被遮挡的天花板上来作为参照物,仅依赖一个摄像头即能实现稳定的全局定位.整个系统根据具体的功能分为地图构建和全局定位两个过程.在地图构建过程中,系统使用激光SLAM算法所输出的位姿估计结果为基准,根据相机对路标点的观测信息来自动估计人工路标点在全局坐标系中的位姿,建立人工路标地图.而在全局定位过程中,该系统则是根据相机对地图中已知位姿的人工路标点的观测信息,结合里程计与IMU融合的预积分信息来对位姿进行实时估计.充分的实验测试表明,机器人在该系统所部署范围内运行的定位误差稳定在10 cm以内,且运行过程可以保证实时位姿输出,满足典型实际室内移动机器人全局定位的应用需求.     

结合语义信息的视觉里程计动态特征点剔除方法

针对视觉同时定位与地图构建(SLAM)算法的视觉里程计在动态场景中受动态物体干扰致使帧间特征点误匹配,导致相机位姿估计误差大、定位精度低、鲁棒性差等问题,提出一种结合语义信息的视觉里程计动态特征点剔除方法。采用改进的YOLOv5目标检测网络为视觉里程计提供物体的语义信息,然后结合对极几何约束的运动一致性检测算法确定目标检测边界框中的动态物体,从而实现动态特征点的有效剔除,最后,仅利用静态特征完成位姿估计与定位。在TUM数据集上对比实验结果表明,其绝对轨迹误差(ATE)、平移和旋转相对位姿误差(RPE)的均方根误差(RMSE)值与ORB-SLAM2相比分别降低了97.71%、 95.10%和91.97%,验证了所提出的方法显著降低了动态场景下的位姿估计误差,提高了系统的准确性和鲁棒性。     

面向拥挤环境的移动机器人改进粒子滤波定位

在动态变化的拥挤环境中,移动机器人的传统地图匹配定位算法会由于观测信息的剧烈变化,导致定位性能明显下降甚至完全失效.对此本文提出了一种基于可定位性估计的改进粒子滤波定位算法.本算法一方面借助观测模型的可定位性矩阵估计激光测距仪观测数据的可信度,另一方面通过预测模型的协方差矩阵估计里程计数据的可信度,进而根据这两个指标调节观测信息对预测位姿的修正值.在多种典型走廊环境中,与经典粒子滤波定位算法做了对比实验,结果表明了本文算法对提高复杂环境下移动机器人定位性能的有效性.     

基于多传感器融合的移动机器人定位算法研究

针对移动机器人在室外环境下全局位姿定位精度低、定位耗时长的问题,提出一种基于多传感器融合的机器人定位算法。首先构建移动机器人的运动模型,并选用里程计、惯性测量单元IMU和激光雷达作为移动机器人的基础传感器;然后采用自适应蒙特卡罗定位算法对传感器融合位姿进行位姿误差计算,获取移动机器人初始位姿;最后进行激光点云匹配,获取全局地图,并利用基于全局正态分布地图的NDT算法进行初始位姿修正,最终实现全局位姿校正和高精度定位。结果表明,基于多传感器融合的移动机器人定位误差控制在0.04 m范围内,定位时长均值为0.045 s,定位误差较小,定位损耗时间较少。由此说明,本定位算法可提升移动机器人的定位精度和定位效率,可实现移动机器人全局位姿快速、精确定位,提出的定位算法具备一定的有效性。     

基于非线性优化的激光雷达在线标定算法

为解决移动机器人定位过程中激光雷达位姿标定问题,保证机器人在作业过程中保持外参的精确,分析里程计与激光雷达的外参标定问题,提出基于非线性优化方式的激光雷达位姿标定算法.通过移动机器人里程计与激光帧间匹配之间的关系建立非线性优化的数学模型,根据优化方式求取较为精确的激光雷达位姿信息.该方法灵活性强,可适应不同场景进行标定,在实际机器人进行算法验证,验证结果表明,该算法有效可行,能够较为精确得到激光雷达的位姿.     

面向室内动态环境的半直接法RGB-D SLAM算法

为了解决室内动态环境下移动机器人的准确定位问题,提出了一种融合运动检测算法的半直接法RGB-D视觉SLAM(同时定位与地图创建)算法,它由运动检测、相机位姿估计、基于TSDF (truncated signed distance function)模型的稠密地图构建3个步骤组成.首先,通过最小化图像光度误差,利用稀疏图像对齐算法实现对相机位姿的初步估计.然后,使用视觉里程计的位姿估计对图像进行运动补偿,建立基于图像块实时更新的高斯模型,依据方差变化分割出图像中的运动物体,进而剔除投影在图像运动区域的局部地图点,通过最小化重投影误差对相机位姿进行进一步优化,提升相机位姿估计精度.最后,使用相机位姿和RGB-D相机图像信息构建TSDF稠密地图,利用图像运动检测结果和地图体素块的颜色变化,完成地图在动态环境下的实时更新.实验结果表明,在室内动态环境下,本文算法能够有效提高相机位姿估计精度,实现稠密地图的实时更新,在提升系统鲁棒性的同时也提升了环境重构的准确性.     

一种融合稀疏几何特征与深度流的深度视觉SLAM算法

为了克服移动机器人在视觉退化场景下的位姿估计问题,通过将稠密的深度流与稀疏几何特征相结合,提出了一种实时、鲁棒和低漂移的深度视觉SLAM(同时定位与地图构建)算法.该算法主要由3个优化层组成,基于深度流的视觉里程计层、基于ICP(迭代最近点)的位姿优化层和基于位姿图的优化层.基于深度流的视觉里程计层通过建立深度变化约束方程实现相机帧间快速的6自由度位姿估计;基于ICP的位姿优化层通过构建局部地图来消除局部漂移;基于位姿图的优化层从深度信息中提取、匹配稀疏几何特征,从而建立闭环约束并通过位姿图来实现全局位姿优化.对本文所提出的算法分别在TUM数据集和实际场景中进行了性能测试.实验结果表明本文的前端算法的性能优于当前深度视觉主流算法,后端算法可以较为鲁棒地建立闭环约束并消除前端位姿估计所产生的全局漂移.     

动态场景下结合语义的半直接法视觉里程计

针对传统视觉里程计方法在动态环境中跟踪效果差、容易失效的问题,提出了一种适用于动态场景下融合语义的半直接法视觉里程计,主要由语义分割、位姿跟踪和地图管理三部分组成。首先,使用语义分割网络Mask R-CNN对每一帧图像进行语义分割,得到语义分割二值图,结合语义先验信息删除动态特征;然后,利用静态部分特征进行帧间对齐和特征匹配完成位姿跟踪;最后,通过筛选关键帧和更新3D点深度对地图更新,并利用光束平差算法对局部地图的位姿和3D点进行优化。在公共数据集TUM RGB-D的动态序列集上的实验结果表明,该方法与ORB-SLAM2、OpenVSLAM相比,其跟踪误差分别减少了68%和72%,验证了该方法在动态场景中位姿跟踪的准确性。     

基于改进的3维ICP匹配的单目视觉里程计

针对目前流行的单目视觉里程计当移动机器人做“近似纯旋转运动”时鲁棒性不强的问题,从理论上分析了其定位鲁棒性不高的原因,提出了一种基于改进的3维迭代最近点（ICP）匹配的单目视觉里程计算法．该算法首先初始化图像的边特征点对应的深度值,之后利用改进的3维ICP算法迭代求解2帧图像之间对应的3维坐标点集的6维位姿,最后结合边特征的几何约束关系利用扩展卡尔曼深度滤波器更新深度值．改进的ICP算法利用反深度不确定度加权、边特征梯度搜索与匹配等方法,提高了传统ICP算法迭代求解的实时性和准确性．并且将轮子里程计数据作为迭代初始值,能够进一步提高定位算法的精度和针对“近似纯旋转运动”问题的鲁棒性．本文采用3个公开数据集进行算法验证,该算法在不损失定位精度的前提下,能够有效提高针对近似纯旋转运动、大场景下的鲁棒性．单目移动机器人利用本文算法可在一定程度上校正里程计漂移的问题．     

自主移动机器人的室内结构化环境地图创建

定位与地图创建是自主移动机器人领域研究的重要课题.本文阐述了一种以扩展卡尔曼滤波算法为主要框架,运用直接位姿控制模型描述机器人运动的算法,实现了机器人在室内结构化环境中的同时定位和地图创建.仿真与实验结果表明,里程计信息无法满足定位和创建环境地图的要求,本文算法则能够实现机器人的精确定位.并生成满足一致性要求的地图.     

Call for Papers The 6^th International Conference on Grid and Cooperative Computing

Recent years have seen rapid advances in various grid-related technologies, middleware, and applications. The GCC conference has become one of the largest scientific events worldwide in grid and cooperative computing. The 6th international conference on grid and cooperative computing (GCC2007) Sponsored by China Computer Federation (CCF),Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences (ICT) and Xinjiang University ,and in Cooperation with IEEE Computer Soceity ,is to be held from August 16 to 18, 2007 in Urumchi, Xinjiang, China.     

法律信息库系统

本文分析了法律数据库的结构和特点，介绍了采用面向对象设计方法和超文本数据库技术开发和实现法律信息库系统将作为重要网络资源之一为不同用户进行法律咨询服务。     

International Journal of Automation and Computing Table of Contents

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Information for authors

正SCIENCE CHINA Information Sciences(Sci China Inf Sci),cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press,is committed to publishing highquality,original results of both basic and applied research in all areas of information sciences,including computer science and technology;systems science,control science and engineering(published in Issues with odd numbers);information and communication engineering;electronic science and technology(published in Issues with even numbers).Sci China Inf Sci is published monthly in both print and electronic forms.It is indexed by Academic OneFile,Astrophysics Data System(ADS),CSA,Cabells,Current Contents/Engineering,Computing and Technology,DBLP,Digital Mathematics Registry,Earthquake Engineering Abstracts,Engineering Index,Engineered Materials Abstracts,Gale,Google,INSPEC,Journal Citation Reports/Science Edition,Mathematical Reviews,OCLC,ProQuest,SCOPUS,Science Citation Index Expanded,Summon by Serial Solutions,VINITI,Zentralblatt MATH.     

Erratum to: Fast global kernel fuzzy c-means clustering algorithm for consonant/vowel segmentation of speech signal

正Erratum to:J Zhejiang Univ-Sci C(ComputElectron)2014 15(7):551-563doi:10.1631/jzus.C1300320The original version of this article unfortunately contained mistakes.Algorithm 6 should be as follows:Algorithm 6 FGKFCM-F clustering Input:(1)X={x_1,x_2,…,x_N},,x_iR~d,i=1,2,…,N,the dataset;(2)C,1C≤N,the number of clusters;(3)ε0,the stopping criterion;     

Journal of Zhejiang University-SCIENCE C (Computers & Electronics) Total contents

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磨机负荷专家控制系统设计及仿真研究

磨矿过程的大滞后和时变性等特点,致使对磨机负荷的最佳工作点很难进行稳定、高效的控制,针对以上情况,借鉴生物界的免疫反馈原理和遗传算法,利用模糊控制可以有效地实现对非线性、纯滞后、复杂的对象进行控制的优点,并结合PID与自寻优方法,设计出磨机负荷专家控制系统,用VB编写OPC客户端及控制程序,实现对磨机负荷的动态优化控制;试验结果表明,文章提出的控制策略能够增强系统的稳定性,且在干扰存在的情况下也能很好的跟随系统的参数变化,在提高磨机台时产量的同时增加了矿厂的经济效益.     

基于人工蜂群的无线传感器网络能耗均衡算法

由于无线传感器网络中的节点链路状况、数据传输能耗及节点剩余能量的限制,造成网络中部分感知节点寿命缩短,影响网络生存周期,提出了一种基于人工蜂群算法的WSNs能耗均衡算法,优化网络能耗均衡,从而提高网络寿命;文章给出了网络能耗相应的数学模型及优化求解算法,介绍人工蜂群算法的寻找食物过程,阐述了人工蜂群算法在网络能耗均衡方面的实现步骤;通过实验仿真证明,文章提到的算法与LEACH分簇算法、蚁群优化算法相比,具有更好的能耗和负载均衡能量、丢包率和时延性,有效地提高了网络生存周期.     

Thermodynamic modeling of the Al–Bi,Al–Sb,Mg–Al–Bi and Mg–Al–Sb systems

All available thermodynamic and phase diagram data of the binary Al–Bi and Al–Sb systems and ternary Mg–Al–Bi and Mg–Al–Sb systems were critically evaluated, and all reliable data were used simultaneously to obtain the best set of the model parameters for each ternary system. The Modified Quasichemical Model used for the liquid solution shows a high predictive capacity for the ternary systems. The ternary liquid miscibility gaps in the Mg–Al–Bi and Mg–Al–Sb systems resulting from the ordering behaviour of the liquid solutions can be well reproduced with one additional ternary parameter. Using the optimized model parameters, the experimentally unexplored portions of the Mg–Al–Bi and Mg–Al–Sb ternary phase diagrams were more reasonably predicted. All calculations were performed using the FactSage thermochemical software package.