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结合多维泰勒网策略优化EKF-SLAM算法一致性的新方法研究
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作者 耿小毛 《理论数学》 2024年第5期324-334,共11页
本文旨在非线性SLAM系统中设计一种改进的EKF-SLAM算法进行状态估计和构建一致性地图。通过引入多维泰勒网和第一估计雅可比矩阵方法,我们提出了一种新颖的估计算法,旨在提高系统的鲁棒性和构建地图的一致性。本研究首先介绍了多维泰勒... 本文旨在非线性SLAM系统中设计一种改进的EKF-SLAM算法进行状态估计和构建一致性地图。通过引入多维泰勒网和第一估计雅可比矩阵方法,我们提出了一种新颖的估计算法,旨在提高系统的鲁棒性和构建地图的一致性。本研究首先介绍了多维泰勒网的基本原理,数学模型和EKF-SLAM算法的可观性分析,然后详细描述了改进的EKF-SLAM算法的设计和实现过程。我们通过仿真实验验证了该改进算法在非线性SLAM系统中的有效性和优越性,结果表明,该改进算法在对系统状态估计和构建一致地图方面有着很好的效果。 展开更多
关键词 多维泰勒网 FEJ ekf-slam 鲁棒性 一致性
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基于机器人运动模型的EKF-SLAM算法改进 被引量:8
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作者 张国良 汤文俊 +1 位作者 敬斌 安雷 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2012年第4期1064-1066,共3页
针对两轮驱动机器人运动模型定向误差的累积问题,提出改进的三轮驱动机器人运动模型,对EKF-SLAM算法的一致性进行改进;该模型通过对机器人车轮线速度的解耦运算,将机器人运动过程中的旋转角速度提取出来并作为系统的控制输入之一,从而... 针对两轮驱动机器人运动模型定向误差的累积问题,提出改进的三轮驱动机器人运动模型,对EKF-SLAM算法的一致性进行改进;该模型通过对机器人车轮线速度的解耦运算,将机器人运动过程中的旋转角速度提取出来并作为系统的控制输入之一,从而可以直接得到各个控制时间间隔内的机器人姿态角变化,很好地避免了机器人定向误差的累积;最后,基于归一化估计方差的检验标准进行实验,验证了三轮驱动机器人运动模型有效提高了EKF-SLAM算法的一致性。 展开更多
关键词 三轮驱动机器人 运动模型 定向误差 ekf-slam 一致性
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基于线段特征匹配的EKF-SLAM算法 被引量:11
3
作者 张国良 汤文俊 +1 位作者 敬斌 程展欣 《控制工程》 CSCD 北大核心 2012年第6期1019-1024,1028,共7页
针对EKF-SLAM算法在机器人被"绑架"时失效的问题,提出一种新的基于线段特征匹配的EKF-SLAM算法——EKFLineSLAM算法。该算法在线段特征观测模型和改进的基于逐点搜索的线段提取算法的基础上,将线段特征匹配引入EKF-SLAM算法,... 针对EKF-SLAM算法在机器人被"绑架"时失效的问题,提出一种新的基于线段特征匹配的EKF-SLAM算法——EKFLineSLAM算法。该算法在线段特征观测模型和改进的基于逐点搜索的线段提取算法的基础上,将线段特征匹配引入EKF-SLAM算法,并对线段长度和姿态角进行EKF更新,创建环境的线段特征地图。在未知室内结构化环境中,将该算法与弱匹配EKFLineSLAM算法进行比较,验证了EKFLineSLAM算法在结构化环境中克服机器人"绑架"问题的可行性和有效性。 展开更多
关键词 ekf-slam EKFLineSLAM 线段特征观测模型 线段提取 线段匹配
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基于EKF-SLAM算法的水下膨胀弯测量技术 被引量:3
4
作者 隋海琛 王崇明 雷鹏 《水道港口》 2015年第4期362-365,共4页
水下计量技术普遍应用于海管法兰之间相对空间位置和方位角的测量,其结果直接关系到水下膨胀弯的设计和预制是否准确。文章阐述了基于EKF-SLAM算法,融合水下声学定位、惯性导航、多普勒计程仪、压力计、声速计等数据的水下声学惯导计量... 水下计量技术普遍应用于海管法兰之间相对空间位置和方位角的测量,其结果直接关系到水下膨胀弯的设计和预制是否准确。文章阐述了基于EKF-SLAM算法,融合水下声学定位、惯性导航、多普勒计程仪、压力计、声速计等数据的水下声学惯导计量技术,它能够实现厘米级的测量精度,而且作业方式简单,不受水深和能见度的限制,可有效提高海上工作效率,节约海上施工成本。 展开更多
关键词 ekf-slam算法 水下膨胀弯 水下声学惯导计量 尺寸测量
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一种基于观测范围约束的改进EKF-SLAM算法 被引量:5
5
作者 俞立 唐俊淮 陈军统 《浙江工业大学学报》 CAS 2014年第5期566-571,共6页
针对EKF-SLAM算法在大规模复杂环境下存在的计算量大、运行效率低和定位精度不高等问题,采用对传感器观测范围添加约束条件的方法对该算法进行了改进.设定最大观测距离,将移动机器人对环境地图的观测范围予以限定.通过判断由移动机器人... 针对EKF-SLAM算法在大规模复杂环境下存在的计算量大、运行效率低和定位精度不高等问题,采用对传感器观测范围添加约束条件的方法对该算法进行了改进.设定最大观测距离,将移动机器人对环境地图的观测范围予以限定.通过判断由移动机器人的传感器获取的观测值与最大观测距离之间的大小关系,将系统状态向量中已观测且超出最大约束范围的路标进行删除,使系统状态向量的维数不会随着观测路标的增加而不断加大,从而降低了算法计算量并提高了算法运行效率和定位精度.通过仿真验证了所提方法对提高算法运行效率和定位精度的有效性. 展开更多
关键词 同时定位与地图构建 ekf-slam算法 移动机器人 定位
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二维码修正EKF-SLAM定位的室内无人驾驶小车 被引量:4
6
作者 尚明超 杨斌 张翠芳 《单片机与嵌入式系统应用》 2017年第7期63-66,70,共5页
无人车的室内自主驾驶中常用到EKF-SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术。单纯的编码器SLAM技术,由于其长时间的运行会导致累计误差过大,使得定位非常不准确,所以需要一种技术,对位置信息的定位方式加以辅助,考虑... 无人车的室内自主驾驶中常用到EKF-SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术。单纯的编码器SLAM技术,由于其长时间的运行会导致累计误差过大,使得定位非常不准确,所以需要一种技术,对位置信息的定位方式加以辅助,考虑到二维码识别技术的方便性以及易用性,本文采用二维码人工路标作为绝对定位方式的标签,提升EKF—SLAM的定位准度,并利用扩展卡尔曼滤波进行多数据融合,通过实验验证了实验该方案的可行性与实用性。 展开更多
关键词 二维码人工路标 ekf-slam 数据融合 MEMS STM32F205 MINNOWBOARD
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基于IEKF-SLAM的未知场景增强现实跟踪注册算法 被引量:9
7
作者 赵越 李晶皎 +1 位作者 王爱侠 杨丹 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期272-277,共6页
基于扩展卡尔曼滤波器的即时定位与地图构建(EKF-SLAM)算法存在非线性估计结果不一致的问题。为此,提出一种利用多项式改进扩展卡尔曼滤波器的SLAM算法IEKF-SLAM,在此基础上设计一种用于未知场景的增强现实跟踪注册算法,包含地图构建与... 基于扩展卡尔曼滤波器的即时定位与地图构建(EKF-SLAM)算法存在非线性估计结果不一致的问题。为此,提出一种利用多项式改进扩展卡尔曼滤波器的SLAM算法IEKF-SLAM,在此基础上设计一种用于未知场景的增强现实跟踪注册算法,包含地图构建与更新、跟踪注册2个并行模块。地图构建与更新模块利用IEKF-SLAM算法实现,跟踪注册模块在捕获视频帧后通过构建的地图库估计摄像机位姿,将提取视频帧中的特征点与地图库中的特征点进行匹配,并对摄像机位姿进行更新,实现虚拟物体的渲染注册。实验结果证明,IEKF-SLAM算法的估计结果一致性优于EKF-SLAM算法,且增强现实的跟踪注册效果更好。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波器 即时定位与地图构建 一致性 跟踪注册 增强现实
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基于路标观测的改进EKF-SLAM算法 被引量:6
8
作者 曹军 曾碧 何元烈 《自动化与信息工程》 2014年第1期21-26,31,共7页
针对传统的基于扩展卡尔曼滤波的SLAM算法对环境干扰修复速度较慢的缺陷,提出一种EKF-SLAM的改进方法。通过比较EKF-SLAM算法的预测和观测两个过程所得数据,判断是否存在较大的环境干扰。若环境干扰较大,则加大先验估计误差协方差的调整... 针对传统的基于扩展卡尔曼滤波的SLAM算法对环境干扰修复速度较慢的缺陷,提出一种EKF-SLAM的改进方法。通过比较EKF-SLAM算法的预测和观测两个过程所得数据,判断是否存在较大的环境干扰。若环境干扰较大,则加大先验估计误差协方差的调整,使状态在经过校正后更快速地接近真实值,提高算法的实时性和抗干扰性。最后使用Matlab对改进EKF-SLAM进行仿真实验,结果表明改进EKF-SLAM算法的有效性和估计精度都比传统EKF-SLAM高。 展开更多
关键词 同时定位与地图构建 扩展卡尔曼滤波 抗干扰 SimultaneousLocalization andMapping(SLAM) Extended KALMAN Filter(EKF)
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典型场景下EKF-SLAM估计一致性分析 被引量:4
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作者 张海强 窦丽华 +1 位作者 陈杰 方浩 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1194-1197,1202,共5页
分析了典型场景下基于扩展卡尔曼滤波的同步定位和地图创建(EKF-SLAM)算法的估计一致性.通过理论分析证明了在移动机器人保持静止并持续对一个路标进行观测的场景下,如果机器人的初始位姿协方差矩阵为对角阵,则机器人位置估计的均值和... 分析了典型场景下基于扩展卡尔曼滤波的同步定位和地图创建(EKF-SLAM)算法的估计一致性.通过理论分析证明了在移动机器人保持静止并持续对一个路标进行观测的场景下,如果机器人的初始位姿协方差矩阵为对角阵,则机器人位置估计的均值和协方差保持不变,而朝向估计将逐步失去一致性.此外,通过蒙特卡罗仿真给出了机器人朝向和路标估计下界的分布情况.结果表明,两者均服从正态分布,因此EKF-SLAM算法在概率意义下给出SLAM系统状态向量的无偏估计. 展开更多
关键词 同步定位和地图创建 扩展卡尔曼滤波 一致性分析
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基于Cholesky分解的改进自适应EKF-SLAM算法 被引量:3
10
作者 程璐 黄宜庆 《安徽工程大学学报》 CAS 2020年第2期59-64,共6页
针对EKF-SLAM(扩展卡尔曼滤波即时定位与地图构建)算法运行精度较低且速度较快,提出基于Cholesky分解的改进Sage-Husa自适应EKF-SLAM算法,使得移动智能体在进行路径规划和地图构建的同时,能够在短时间内找到最佳或者次优路径。该方法选... 针对EKF-SLAM(扩展卡尔曼滤波即时定位与地图构建)算法运行精度较低且速度较快,提出基于Cholesky分解的改进Sage-Husa自适应EKF-SLAM算法,使得移动智能体在进行路径规划和地图构建的同时,能够在短时间内找到最佳或者次优路径。该方法选用改进Sage-Husa自适应滤波算法,引入遗忘因子来提高算法的计算速度,并且通过Cholesky分解来提高算法稳定性和精确性。仿真表明,基于Cholesky分解的改进Sage-Husa自适应EKF-SLAM算法比传统EKF-SLAM和改进Sage-Husa自适应EKF-SLAM算法更加精确快速,鲁棒性更好。 展开更多
关键词 路径规划 ekf-slam Sage-Husa自适应算法 CHOLESKY分解
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基于时变调节因子的移动机器人EKF-SLAM算法 被引量:2
11
作者 王盼盼 黄宜庆 《安徽工程大学学报》 CAS 2017年第5期46-50,共5页
移动机器人路径规划问题一直是机器人控制领域中的热点.提出基于时变调节因子的EKF-SLAM(扩展卡尔曼滤波的同时定位与地图构建)算法,使移动机器人在定位和构建地图的同时,在生成的地图环境中可以很好地选择最优或者较优路径.该方法将强... 移动机器人路径规划问题一直是机器人控制领域中的热点.提出基于时变调节因子的EKF-SLAM(扩展卡尔曼滤波的同时定位与地图构建)算法,使移动机器人在定位和构建地图的同时,在生成的地图环境中可以很好地选择最优或者较优路径.该方法将强跟踪滤波器与EKF-SLAM相结合,引入时变调节因子,可以根据运动状态引起的新息权重的大小而改变,从而决定增大或减小滤波增益,进一步提高状态估计精度.实验证明该算法与传统算法相比,具有更好鲁棒性且误差更小. 展开更多
关键词 移动机器人 ekf-slam算法 时变调节因子 滤波增益 强跟踪滤波器
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基于EKF-SLAM的AUV自主导航算法的多线程实现
12
作者 齐林庆 《现代电子技术》 2011年第16期133-136,共4页
针对海巡者号(C-RANGER)AUV平台以及适用于此平台的EKF-SLAM算法模型,为了提高算法的运算速度和系统的时效性,对EKF-SLAM算法进行了并发执行的可行性分析,并运用多线程技术对算法的实现进行了改进。为了验证效果做了测试实验。通过对实... 针对海巡者号(C-RANGER)AUV平台以及适用于此平台的EKF-SLAM算法模型,为了提高算法的运算速度和系统的时效性,对EKF-SLAM算法进行了并发执行的可行性分析,并运用多线程技术对算法的实现进行了改进。为了验证效果做了测试实验。通过对实验结果的分析表明,采用多线程技术可以改善EKF-SLAM算法的效率和系统性能。 展开更多
关键词 AUV ekf-slam 自主导航 多线程
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添加约束的EKF-SLAM算法 被引量:2
13
作者 陈家乾 何衍 蒋静坪 《科技通报》 北大核心 2009年第4期481-487,共7页
为了得到较高的估计精度,基于扩展卡尔曼滤波的同时定位与地图生成算法(EKF-SLAM)需要完成多次路径闭合。这不仅消耗大量的时间与能量,而且增大了机器人发生故障的概率。本文提出一种添加约束的EKF-SLAM算法。该算法通过分析协方差矩阵... 为了得到较高的估计精度,基于扩展卡尔曼滤波的同时定位与地图生成算法(EKF-SLAM)需要完成多次路径闭合。这不仅消耗大量的时间与能量,而且增大了机器人发生故障的概率。本文提出一种添加约束的EKF-SLAM算法。该算法通过分析协方差矩阵确定目标路标对,用测量信息与全局先验方向对原估计结果进行约束,能够极大改善估计效果,兼顾高效率与高精度。实验结果及其分析充分表明了算法的有效性。 展开更多
关键词 同时定位与地图生成 扩展卡尔曼滤波 线性约束 协方差矩阵
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一种新的抗外部干扰EKF-SLAM算法 被引量:5
14
作者 吕太之 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第21期1-4,共4页
机器人在未知环境中探索时不仅存在传感器误差,而且经常受到外部干扰的影响。传统EKF-SLAM算法没有考虑外部干扰,会导致机器人定位的失败,为此,提出一种改进的EKF-SLAM算法。采用极坐标对比前后2次观测结果来检测是否存在外部干扰。当... 机器人在未知环境中探索时不仅存在传感器误差,而且经常受到外部干扰的影响。传统EKF-SLAM算法没有考虑外部干扰,会导致机器人定位的失败,为此,提出一种改进的EKF-SLAM算法。采用极坐标对比前后2次观测结果来检测是否存在外部干扰。当检测到存在外部干扰时,通过膨胀系统状态的方差扩大其不确定性,使系统状态迅速收敛到真值。仿真结果表明,该算法在移动机器人SLAM的估计精度和鲁棒性两方面均优于传统的EKF-SLAM算法。 展开更多
关键词 同时定位与地图创建 扩展卡尔曼滤波 外部干扰 方差膨胀 一致性 移动机器人
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一种基于车辆运动微分模型的EKF-SLAM算法 被引量:3
15
作者 王道斌 梁华为 +2 位作者 祝辉 付静 陶翔 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2014年第1期82-87,共6页
提出了一种基于车辆运动微分模型的扩展卡尔曼同步定位与地图创建(EKFSLAM)算法,该算法是将车辆运动轨迹视为由许多微小直线段组成,利用车辆行驶环境中的柱状特征,结合扩展卡尔曼滤波器,实现移动机器人的同步定位与地图创建(SLAM).该算... 提出了一种基于车辆运动微分模型的扩展卡尔曼同步定位与地图创建(EKFSLAM)算法,该算法是将车辆运动轨迹视为由许多微小直线段组成,利用车辆行驶环境中的柱状特征,结合扩展卡尔曼滤波器,实现移动机器人的同步定位与地图创建(SLAM).该算法能有效地降低单纯使用航迹推算所产生的定位误差,定位精度与基于运动学模型的EKF-SLAM在同一量级.与基于车辆运动学模型的EKFSLAM算法相比,该算法不仅具有更为简化和通用的模型表达形式,同时由于该算法所需的数据可以更方便地进行精确测量,不易受到噪声的干扰,因此稳定性有一定的提升. 展开更多
关键词 ekf-slam 微分模型 运动学模型 航迹推算
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Research on High Precision Autonomous Navigation of Shared Balancing Vehicles Based on EKF-SLAM
16
作者 Xinyu Cheng Yanqing Wang +2 位作者 Dingdong Guo Xuewei Li Yiming Gao 《国际计算机前沿大会会议论文集》 EI 2023年第2期237-251,共15页
In view of the technical difficulties of autonomous navigation in local areas,this paper proposes a high-precision autonomous navigation shared bal-ancing bike system based on EKF-SLAM.This system uses the EKF-SLAM alg... In view of the technical difficulties of autonomous navigation in local areas,this paper proposes a high-precision autonomous navigation shared bal-ancing bike system based on EKF-SLAM.This system uses the EKF-SLAM algorithm in robot localization to achieve simultaneous localization and map con-struction using the extended Kalmanfilter.At the same time,GPS and IMU are also employed for absolute positioning,and point cloud matching is used for rel-ative positioning to achieve multisensor fusion positioning.For the convenience of users,this system uses the RNN-T model for speech recognition destinations.Through experimental verification,the EKF-SLAM-based autonomous naviga-tion technology proposed in this paper can meet the accurate localization service and can realize the function of high precision autonomous navigation and voice recognition of destinations for shared balancing vehicles in a local area. 展开更多
关键词 Shared balancing vehicle ekf-slam Autonomous navigation GPS IMU
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移动机器人SLAM改进算法的分析与实现 被引量:7
17
作者 付强 张宏静 +1 位作者 赵建伟 许书钰 《兵工自动化》 2018年第9期86-89,共4页
为解决移动机器人扩展卡尔曼滤波(EKF-SLAM)算法计算复杂、精确度不高及易受干扰的缺点,提出一种基于最优平滑滤波理论的改进同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法。详细介绍算法的改进过程,通过Matlab... 为解决移动机器人扩展卡尔曼滤波(EKF-SLAM)算法计算复杂、精确度不高及易受干扰的缺点,提出一种基于最优平滑滤波理论的改进同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法。详细介绍算法的改进过程,通过Matlab软件对其位置轨迹跟踪误差及标准差进行仿真分析,基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)系统的实验平台,在室内走廊进行SLAM实验以测试改进算法的效果。结果表明,改进的SLAM算法精度高、抗干扰能力强,能实现移动机器人的即时定位与地图构建。基于ROS系统的软件平台能简化开发难度,提升移动机器人的智能化。 展开更多
关键词 移动机器人 ekf-slam 平滑滤波 改进SLAM算法 ROS
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基于人工离线特征库的室内机器人双目定位 被引量:6
18
作者 张智 张磊 +1 位作者 苏丽 郭文县 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1906-1914,共9页
针对室内复杂环境下的移动机器人的定位问题,研究了一种能够适应空间狭小、特征点密集的环境的双目视觉定位方法。以基于扩展卡尔曼的同时定位与地图创建方法为基础,并为了克服算法计算量过大(特征点数较多时)、关联脆弱等问题,设计了... 针对室内复杂环境下的移动机器人的定位问题,研究了一种能够适应空间狭小、特征点密集的环境的双目视觉定位方法。以基于扩展卡尔曼的同时定位与地图创建方法为基础,并为了克服算法计算量过大(特征点数较多时)、关联脆弱等问题,设计了人工离线建立特征库的方法,并引入了稀疏性限制、稳健点筛选等改进措施,保证了特征库分布均匀、数量可控。实验结果表明:本文方法能够在复杂环境下实时定位,具有较高的可靠性和精度。算法通过引入了特征库定期更新策略来适应环境变化,从而可实现长期有效地定位。 展开更多
关键词 移动机器人 室内机器人定位 双目视觉 稳健特征点 离线建库 稀疏性策略 ekf-slam
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一种基于神经网络PID的机器人SLAM改进算法
19
作者 唐宏伟 石书琪 +1 位作者 陈源 彭志华 《邵阳学院学报(自然科学版)》 2017年第1期82-87,共6页
提出了一种基于神经网络PID自适应辨识噪声的移动机器人即时定位与地图创建(SLAM)改进算法。重点对自适应辨识的EKF-SLAM改进算法实现进行了分析,神经网络PID控制器、中值滤波以及噪声调整等组成噪声在线辨识单元。在噪声先验信息不足... 提出了一种基于神经网络PID自适应辨识噪声的移动机器人即时定位与地图创建(SLAM)改进算法。重点对自适应辨识的EKF-SLAM改进算法实现进行了分析,神经网络PID控制器、中值滤波以及噪声调整等组成噪声在线辨识单元。在噪声先验信息不足的情况下,通过自适应在线辨识单元辨识未知系统过程噪声和观测噪声,并迭代修正噪声协方差和平均值滤波新息协方差,实现机器人即时定位精度的在线提高。仿真结果表明,该算法可减小定位误差、降低未知系统过程噪声和观测噪声对SLAM算法的影响。 展开更多
关键词 神经网络PID 机器人 即时定位与地图创建 ekf-slam
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基于全局观测地图模型的SLAM研究 被引量:15
20
作者 周武 赵春霞 +1 位作者 沈亚强 张棉好 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期647-654,共8页
在SLAM领域中,为了克服稀疏特征地图不能提供详尽环境信息的缺点,从观测信息的物理意义出发,提出了全局观测地图模型.其基本思想是在稀疏特征地图中嵌入全局密集地图信息,采用位移准则、特征准则和传感器量程准则提取必要的观测信息,然... 在SLAM领域中,为了克服稀疏特征地图不能提供详尽环境信息的缺点,从观测信息的物理意义出发,提出了全局观测地图模型.其基本思想是在稀疏特征地图中嵌入全局密集地图信息,采用位移准则、特征准则和传感器量程准则提取必要的观测信息,然后对观测信息进行去噪、转换,接着根据观测信息的物理意义和机器人位姿估计的不确定性获取环境的全局密集地图,可视化后得到环境的二值地图、灰度地图或颜色地图.将全局观测地图模型与EKF-SLAM算法相结合,提出了GOE-SLAM算法,采用Car Park Dataset对GOE-SLAM进行了实验验证,结果表明GOE-SLAM生成了可信的密集地图,并且GOE-SLAM的计算复杂度与EKF-SLAM相当. 展开更多
关键词 同时定位与地图创建 稀疏特征地图 全局观测地图模型 扩展卡尔曼SLAM
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