基于声音的分布式多机器人相对定位

声音定位系统是应用声音音波距离估算,实施系统控制,实现声音立体传播的效果,基于声音相对定位的基本理论,对声音的分布式多机器人相对定位进行分析,实现现代声音传播控制系统的实际应用作用得到创新传播.     

基于单目相机与里程计的室内机器人定位研究

昂贵的定位传感器限制了室内服务机器人相关技术在实际生活中的发展.室内服务机器人定位技术的发展趋势之一是使用价格低廉的传感器.因此,基于单目相机与轮式里程计两种价格低廉的传感器,提出一种适用于室内动态环境的机器人定位解决方案.该方案将相机朝向天花板,以减少室内动态环境下信息多变带来的误差,改变特征匹配策略以提升重复纹理场...     

基于规划路径约束的机器人定位方法

路径规划是为机器人生成可行驶路径以实现循迹的过程。因此,机器人的位置应该位于或靠近规划的行驶路径。从而,路径规划可为机器人定位产生重要的约束。该文提出一种规划路径约束的位置概率图 (PI-LPM)模型,该模型通过概率来表征机器人在整个地图范围内所处的位置的可能性。其中,模型中概率密度函数是通过核密度估计 (KDE)方法从表征规划路径的所有数据点生成。在所提出的PI-LPM模型基础上,提出一种规划路径约束的机器人定位新算法 (RL-PPC)来提高机器人定位精度。在该方法中,应用粒子滤波算法来融合所提出的PI-LPM模型和已有的传感器定位方法。融合过程中,从PI-LPM模型中计算得到的概率是分配粒子权重的一个重要因素。实验中分别利用仿真数据和真实数据对所提出的模型与算法进行验证。实验结果表明,所提RL-PPC算法可有效融合PI-LPM模型与主流的定位系统(如GPS和LiDAR定位系统),并显著提高机器人定位的整体性能。     

基于卡尔曼滤波的相对定位算法研究

根据移动通信网络对平台之间相对定位的应用需求,研究了基于卡尔曼滤波的相对定位算法,给出了具体的算法设计过程,并对算法进行了仿真分析,验证了算法的有效性,仿真结果为实际工程提供了一定的理论参考。     

基于粒子滤波的室内机器人定位加速收敛算法

针对现有粒子滤波算法的缺陷,设计了一种改进的粒子滤波算法。该算法通过改善重采样环节,采用随机移动粒子并向目标区域聚集的方案来解决现有算法的粒子退化问题和粒子多样性丢失问题。在正常行走时,它能够通过粒子加速聚集来实现较快的定位收敛。在面临“机器人劫持”问题时,通过粒子群反向扩散的方式来实现机器人的重定位,表现出了很好的鲁棒性和收敛速度。该算法经过仿真和实验测试,结果与预期相符。     

多传感器融合机器人室内定位系统设计与实现

目前,室内机器人的应用越来越广,位置信息作为机器人自主技术的基本信息,亟需完善的室内定位系统解决方案.对基于多传感器融合的室内机器人定位系统进行设计与实现,以航位推算为基础方法,加之超声、激光测距信息以及地图信息,通过粒子滤波进行融合,从而得到更精确的定位信息.通过具体的实验测试和结果分析,文中设计的室内机器人定位系统具有很好的定位效果,可在航位推算的基础上,将定位误差降低到原误差的十分之一.     

基于改进的鲁棒机器人蒙特卡罗定位算法

针对粒子滤波过程的粒子退化问题和提高粒子的细化能力,提出一种基于改进的鲁棒机器人蒙特卡罗定位（Improved Robust Robot Monte Carlo localization,IRR-MCL）算法.首先利用扩展卡尔曼滤波来精确设计粒子滤波器的提议分布,将当前观测信息融入顺序重要性采样过程,以改善滤波效果,减小所需粒子数;然后,给出IRR-MCL定位算法的实现细节,实验结果表明,该算法与传统的方法在定位精度和鲁棒性方面都有显著提高.     

基于大数据的机器人激光全局定位算法

为提升复杂环境下机器人激光全局定位效率,增强全局定位效果,提出基于大数据的机器人激光全局定位算法,通过TOF激光测距仪测量机器人与目标物间距离,采用大数据技术中的卡尔曼粒子滤波算法,递推预测机器人运动状态,并在递推过程中,引入TOF激光测距仪测量的距离值,改进机器人运动状态中的卡尔曼增益和滤波误差协方差,获取机器人状态预测值:卡尔曼增益和滤波误差协方差;依据两个状态预测值,采用基于卡尔曼滤波的自定位方法,通过运动模型和感知模型分别进行机器人的位姿概率分布预测以及更新,实现机器人激光全局定位。实验表明:采用此算法进行机器人全局定位时位置误差以及方位误差都较小,全局定位的均方根定位误差小于2.5 cm,可实现机器人高效、精准全局定位。     

一种基于智能优化粒子滤波的决策级融合定位算法研究

针对多目标融合定位,将信息融合技术应用于智能终端的定位信息处理、位置估计等过程,提出了智能终端信息融合定位的系统性架构。将传感器测量定位信息、地理环境信息和先验位置信息融合在一个反馈型的决策融合框架下,对定位信息的实时控制和及时反馈,并用PSO-PF算法对决策融合定位信息进行更新和修正。经仿真分析,本算法降低了融合计算量和CPU占用时间,从而验证了该算法在精度和时间上的优势。     

基于粒子滤波的RFID室内节点定位跟踪研究

为了解决复杂室内环境下的RFID动态节点定位跟踪问题,文中建立了动态节点的运动模型和信号测量模型。仿真采用基于信号RSSI定位方法,结合运用等边三角形定位算法。由于室内射频信号具有较高的噪声污染,因此首先对采集的信号运用粒子滤波技术进行滤波处理,然后运用高斯粒子滤波算法对室内移动的RFID进行了定位跟踪预测。仿真结果表明该算法可以有效地对室内动态节点进行定位跟踪,精度较高,稳定性好,结果进一步说明高斯粒子滤波能有效地抑制室内射频噪声。     

声传感基阵与数据融合的声源定位系统研究

针对实际应用环境中存在的噪声和反射对声源定位精度的影响,探讨一种基于五元平面阵声传感声源定位的三基阵系统的实现方法,利用声信号到达不同位置各传声器的时延差及各基阵几何位置参数关系进行定位.采用几何数学方法分析声源定位的基础,利用FPGA完成声信号的高速采集和预处理.实验证明,在具有一定环境噪声和反射条件下,系统能对声源的距离、方位进行有效定位,实验数据稳定可靠.     

超宽带定位研究与应用:回顾和展望

 超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术能获得比现有无线定位技术更高的测距定位精度.本文主要讨论UWB定位技术的研究和应用,包括TOA/TDOA(Time/Time Difference of Arrival)等UWB定位方法、多径时延估计理论、非视距定位和协作式定位、多带OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)定位和其他超宽带信号定位方式等方面,对其发展历程和现状进行了充分的叙述和分析,最后指出了仍存在的问题和值得进一步探讨的方向.     

基于传声器阵列的声源定位

概括了利用传声器阵列进行语音声源定位几种方法,同时分析了几种声达时间延迟的相关算法,并给出了几种搜索算法,给出了基于互功率谱相位加权延迟估计的声源定位实验结果。     

Seamless Routing and Cooperative Localization of Multiple Mobile Robots for Search and Rescue Application

In particular, for a practical mobile robot team to perform such a task as that of carrying out a search and rescue mission in a disaster area, the network connectivity and localization have to be guaranteed even in an environment where the network infrastructure is destroyed or a Global Positioning System is unavailable. This paper proposes the new collective intelligence network management architecture of multiple mobile robots supporting seamless network connectivity and cooperative localization. The proposed architecture includes a resource manager that makes the robots move around and not disconnect from the network link by considering the strength of the network signal and link quality. The location manager in the architecture supports localizing robots seamlessly by finding the relative locations of the robots as they move from a global outdoor environment to a local indoor position. The proposed schemes assuring network connectivity and localization were validated through numerical simulations and applied to a search and rescue robot team.     

基于图信号处理的频控阵雷达目标定位方法

针对现代雷达应用对目标高精度测角和测距的需求,该文将图信号处理(GSP)应用于频控阵(FDA)雷达目标定位中,提出一种基于图信号处理的频控阵雷达目标定位新方法。首先,基于频控阵雷达几何模型及回波数据间的信号关联性构建回波数据的图信号模型,进而利用图傅里叶变换对上述图信号作图谱分解,构建2维谱峰搜索优化函数,最终有效获得目标的方位角-距离联合估计。仿真实验结果表明,该算法能够正确估计出目标的方位角和距离信息;在相同仿真条件下,算法的估计精度优于同类算法且提升了对弱目标的定位性能。     

基于传声器阵列的声源定位系统设计

传声器声源定位是利用传声器阵列拾取声音信号,并用数字信号处理技术对其进行分析和处理的声源定位技术。设计了一种基于MUSIC算法的声源定位系统,该系统以数字信号处理器(DSP)为控制核心,通过TMS320C6747高速数字信号处理器,提高了系统处理速度,简化了设计,能更好的满足声源定位的要求。经测试,该系统具有实时、高速、精度高及可靠性好的优点。     

基于互素对称阵的近场源定位

针对近场源定位中存在的孔径损失问题,该文提出了一种新的近场源定位算法。该算法采用互素对称阵列,使得阵元间距不必限制于1/4信号波长。首先构造一个特殊的四阶累积量矩阵,进而采用MUSIC算法估计信源方位角,然后在每个估计方向上搜索距离。该算法将近场源2维定位问题转化为多次1维搜索,且参数自动配对。互素对称阵的使用有效地扩展了阵列孔径,提高了空间分辨概率和参数估计性能。计算机仿真验证了该算法的有效性。     

一种基于二维相控阵天线的RFID定位方法

RFID（Radio Frequency Identification）射频识别系统中,如何在识别标签基本信息的基础上进一步精准地感知标签的实时位置一直是一个重要问题.本文首次提出一种基于二维相控阵天线的非测距RFID标签定位方法（Phased Array based Range Free Tag Localization,PATL）.该方法利用相控阵天线辐射波束角度可调的特点,对搜索平面依次进行扫描,并通过统计不同天线区域内标签出现的次数,利用加权算法给出标签的二维位置.该方法能够在不借助参考标签或辅助设备的前提下对多个目标标签进行实时定位.通过利用一款集成有相控阵天线的商用超高频RFID阅读器对方法进行了实验验证.结果表明,算法的定位精度能达到21cm.     

基于CFR虚拟阵列天线的AOA室内定位

准确地估计信号的到达角（Angle Of Arrival,AOA）为实现在室内高精度定位提供了可能,为了能够准确地估计室内多径信号的AOA,并提取出直射路径的AOA信息进行定位,本文提出一种利用信道频率响应信息（Channel Frequency Response,CFR）扩展阵列天线的亚米级室内定位系统.首先,采集CFR信息进行AOA和信号到达时间（Time Of Arrival,TOA）的联合估计;其次,提出了一种基于AOA和TOA二维聚类信息的直射路径识别算法;另外,还提出了可视环境（Line Of Sight,LOS）以及非可视环境（Non Line Of Sight,NLOS）的识别算法,可以准确的判断出当前接收机相对发射机是处于LOS还是NLOS环境;最后,利用现有的三天线Wi-Fi设备在室内进行了测角以及定位测试,实验结果表明本文提出的定位系统在室内LOS和NLOS环境下分别可以达到中值误差为0.8m,1.3m的定位精度,可用于室内高精度定位.