kinect和慣性導航系統(tǒng)組合的室內定位技術研究

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1、分類號：ｉ密級１Ｕ１；４０６３０８１３ＵＤＣ：學號南昌大學碩±硏究生學位論文Ｋｉｎｅｃｔ和慣性導航系統(tǒng)組合的室內定位技術研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｎｄｏｏｒＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＫｉｎｅｃｔＡｎｄＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ溫熙培養(yǎng)單位（院、系）：信息工程學院電氣與自動化工程系指導教師姓名、職稱：郭杭教授申請學位的學科口類：工學學科專業(yè)名稱：控制科學與工程論文咎辯曰期：主〇６年６月午曰｜’’答辯委員會巿席；評閱人’；－一－■—．２

2、〇１６年６月曰ｔｒ，一、學位論文獨創(chuàng)燭聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的。，研究成果據我所知，除了文中特別加Ｗ標注和致謝的地方外論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南昌大學或其他教育機一構的學位或證書而使用過的材料。與我同工作的同志對木研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明硫的說明并表示謝意。學位論文作者簽名（手寫）：吉雪亭兵Ｖ簽字日期：２＾＾年６片斗Ｈ／二、學位論文版權使用授權書本學位論艾作者完全了解南昌大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校有權保留并向國家有關部口或機構送交論文

3、的復印件和電子版，允許論文被杳閱和借閱。本人授權南昌大學可臥將學位誰文的全部或部分內容編入有關數踞庫進行檢索，可故采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、ｒ編木學位論文。同時授權北京萬方數據股份有限公司和中國學術期刊（光盤版）電子雜志杜將木學位論文收錄到《中國學位論文全義數據庫》和《中國優(yōu)秀博碩±學位論＂文全文＂數據庫》中全文發(fā)表，并通過網絡向社會公眾提供信息服務，同意按章程規(guī)巧享受相關權益。，學位論文作者簽名（手寫）：導師簽名（手寫）：簽字曰期；年４片午曰簽字曰期：年（月曰千、論文題目和健／Ｖ苗＾如，全遠的專成慶＾接未在巧說非今

4、產姓名Ｉ襄駕Ａ學號斗著ＵＵ１論文級別博上□碩±院／系／所導良剎復疋盧彎插嫂斬幸千竄馬左＾畫Ｅｍａｉｌ＿備注ｙ￣開□保密（向校學化辦申請獲批準為＂保密＂，年月后公棄３摘要摘要在室內機器人導航定位中，機器人的自主導航定位技術是機器人在室內實現(xiàn)路徑規(guī)劃、障礙物避障及到達目標位置的重要前提。由于室內的環(huán)境是復雜多變的，且室內環(huán)境的GPS信號很弱，導致無法使用GPS導航定位技術應用在室內移動機器人導航中。因而采用室內機器人常用的視覺傳感器、慣性導航系統(tǒng)測量單元、里程儀等傳感器，研究自主、穩(wěn)定、快速的定位導航系統(tǒng)，對機器人在室內完成自主導航任務具有重大意義。本文主要

5、對以下三個方面的內容進行了研究和分析：1.介紹了捷聯(lián)慣性導航工作原理和數字迭代算法，對四元數畢卡算法，等效旋轉矢量法和圓錐運動時候的等效旋轉矢量法進行了詳細的分析，還介紹了慣性導航的誤差模型，及捷聯(lián)慣導位置，速度和姿態(tài)的更新算法。2.闡述了基于Kinect視覺傳感器的導航定位算法原理，通過Kinect采集到的RGB圖像和深度信息，對相鄰兩幅RGB圖像進行SIFT匹配，并結合深度信息獲得所有特征點對在Kinect坐標系下的三維坐標。通過一種適合于近景影像的絕對定向算法求出旋轉矩陣和平移向量，通過室內實驗證明，和傳統(tǒng)的ICP算法相比，這種絕對定向算法實現(xiàn)了較高精度的室內機器人導航與定位。3.

6、對捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)和單目視覺誤差進行了分析，建立了以捷聯(lián)慣導為主的狀態(tài)方程和觀測方程，并給出了基于Kinect和IMU的室內機器人組合導航系統(tǒng)的卡爾曼濾波方案。通過室內實驗證明：卡爾曼濾波的組合導航系統(tǒng)較好地抑制了系統(tǒng)定位誤差，比單獨的基于Kinect視覺定位系統(tǒng)有效地提高了導航定位精度，并保證了機器人組合導航系統(tǒng)的定位精度和穩(wěn)定性。關鍵詞：Kinect；慣性測量單元；絕對定向；捷聯(lián)解算；卡爾曼濾波IABSTRACTABSTRACTTherobotautonomousnavigationandpositioningtechnologyisanimportantprerequisiteto

7、achieveindoorrobotpathplanning,obstacleavoidanceandreachthetargetposition.SincetheGPSsignalindoorenvironmentisweak,cannotuseGPStechnologyapplicationinindoormobilerobotnavigation.Thusaccordingtoindoorrobotsensorsincludi