定 价：85 元
丛书名：国防科技大学惯性技术实验室优秀博士学位论文丛书
- 作者：先治文，练军想，胡小平，张礼廉，何晓峰 著
- 出版时间：2020/5/1
- ISBN：9787118120400
- 出 版 社：国防工业出版社
- 中图法分类：U491
- 页码：131
- 纸张：胶版纸
- 版次：1
- 开本：16开
《基于拓扑图节点递推的自主导航方法研究》针对无卫星条件下地面移动机器人在未知环境中的自主导航问题，开展了基于双目视觉／微惯性／偏振光传感器组合的自主导航方法研究。
《基于拓扑图节点递推的自主导航方法研究》深入分析了偏振光传感器的误差模型，提出了一种基于迭代小二乘的标定算法，以及一种三通道任意角度安装的偏振角优化算法。针对双目视觉／微惯性组合导航中联合标定问题，提出了一种基于多个静态位置测量铅垂方向矢量的联合标定方法，并进行了误差分析；针对双目视觉／微惯性组合问题，深入研究了考虑场景中远／近特征点的组合导航算法，以及不同时刻多视图约束下的组合导航算法。综合以上算法，给出了基于图节点递推与误差修正的自主导航算法框架：并搭建了实验平台进行了车载实验。
作者对《基于拓扑图节点递推的自主导航方法研究》涉及的模型及算法进行了严格的推导，并给出了大量的实验验证，可为惯性导航和多传感器数据融合领域的研究、设计及工程人员提供有益的参考和指导。
本书针对无卫星条件下地面移动机器人在未知环境中的自主导航问题，重点开展了基于双目视觉／微惯性／偏振光传感器组合的自主导航方法研究，主要的研究工作和创新点如下：
1.研究了如何将图论的相关理论应用于自主导航中，并给出一种基于图节点和图边的导航信息表示方法。该方法将载体的位置和航向信息与图论的节点相关联，由图边对图节点形成约束，约束边分为相对约束边和绝对约束边两种，分别用普通图边和环边表示。据此，给出了一种适用于相对约束边和绝对约束边的图优化算法。仿真分析表明，该算法具有比现有算法更好的优化效果。
2.深入分析了偏振光传感器的误差模型，提出了一种基于迭代最小二乘的标定算法，以及三通道任意角度安装的偏振角优化算法。仿真和实验结果表明，该标定和优化算法具有比较高的解算精度。
3.针对双目视觉／微惯性组合导航中的联合标定问题，提出了一种基于多个静态位置测量铅垂方向矢量的联合标定方法，并进行了误差分析，可为视觉／微惯性组合导航提供精确的相对姿态安装关系。实验结果表明，该方法具有较高的标定精度。
4.针对双目视觉／微惯性组合问题，深入研究了考虑场景中远／近特征点的组合导航算法，以及不同时刻多视图约束下的组合导航算法。并且使用自研的双目视觉／微惯性组合系统对考虑场景中远／近特征点的算法进行了户外实验，结果表明，该算法具有比纯惯性导航和纯视觉导航更高的定位精度；利用网上公开的车载实验数据对不同时刻多视图约束下的组合算法进行了验证，结果表明，该算法具有比立体视觉里程计和单目视觉／微惯性组合更好的位置及航向估计精度。
第1章 绪论
1．1 研究背景和意义
1．1．1 研究背景
1．1．2 研究意义
1．2 国内外研究现状
1．2．1 视觉／微惯性组合导航技术
1．2．2 偏振光定向技术
1．2．3 多传感器融合自主导航算法
1．3 本书拟解决的问题与思路
1．3．1 本书拟解决的问题
1．3．2 解决问题的思路
1．4 本书的研究内容、组织结构和主要贡献
1．4．1 本书的研究内容与组织结构
1．4．2 本书的主要贡献与创新点
第2章 图的节点导航信息组织与图优化方法
2．1 图论的基本知识
2．1．1 图的定义
2．1．2 图的图形表示
2．1．3 图的矩阵表示
2．1．4 图的子图
2．2 图节点导航信息表示与组织方法
2．2．1 基于图的导航信息表示与优化问题
2．2．2 二维导航中图节点导航信息表示
2．2．3 三维导航中图节点导航信息表示
2．3 图的优化方法
2．3．1 误差模型线性化
2．3．2 目标函数的线性化
2．3．3 图优化算法实现
2．4 仿真结果与分析
2．4．1 二维导航中图优化方法仿真与分析
2．4．2 三维导航中图优化方法仿真与分析
2．5 本章小结
第3章 偏振光传感器定向方法
3．1 偏振光定向基本原理
3．2 偏振光传感器原理样机的实现
3．2．1 检测偏振光的原理
3．2．2 偏振光传感器的机械结构设计
3．2．3 偏振光传感器的电路设计
3．3 偏振光传感器误差建模与标定方法
3．3．1 偏振光传感器的测量模型
3．3．2 偏振光传感器的误差模型
3．3．3 偏振光传感器的标定方法
3．4 基于三通道任意角度配置的偏振角计算方法
3．5 仿真分析与实验验证
3．5．1 仿真实验与分析
3．5．2 实验验证与分析
3．6 本章小结
……
第4章 双目视觉／微惯性组合导航方法
第5章 基于图节点递推的自主导航算法
第6章 总结与展望
附录
参考文献
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