基于GMapping算法的激光雷达室内地图构建

针对传统粒子滤波SLAM算法计算量大和定位精度有限等问题,提出一种改进GMapping算法的室内环境地图构建方法。利用低成本的360°激光雷达,搭载在智能小车之上,使用树莓派作为处理器,实现精度较高的室内建图。首先,利用激光雷达获取点云数据,使用Gmapping算法进行处理;其次,利用智能小车中的传感器获取里程以及角度信息完成里程计,并依据里程计对智能小车所处的位置进行定位;最后,利用Gmapping算法将激光点云数据转换为平面格栅地图子图,并根据里程计信息,Gmapping算法将局部子图进行增量式叠加,完成环境地图的构建。结果显示,建图误差在3%以内。

基于IPSO-Gmapping算法的SLAM系统研究

针对传统Gmapping算法因粒子耗散导致定位精度不准确的现象,改进粒子群算法(IPSO)结合Gmapping算法(IPSO-Gmapping)被提出。通过引入相似度测量参数和新的学习因子,IPSO算法中粒子的全局开发能力得到提升,同时避免了陷入“局部最优值”的现象。其次将IPSO算法应用于传统的Gmapping中,使得粒子向高似然区域移动,改善了粒子的分布状态,这也使得IPSO-Gmapping算法表现出了极好的性能。分别使用公共数据集和实际场景进行验证,总体的平移旋转误差大幅度降低。通过实验测试表明,所提出的IPSO-Gmapping算法使用更少的粒子在位姿估计准确性及建图精确性上优于传统的Gmapping算法。

基于优化Gmapping算法的巷道喷浆机器人建图研究

为了满足煤矿巷道喷浆机器人自主移动对精确环境地图的需求,对Gmapping算法在大场景中易发生权值退化和粒子贫化,导致机器人位姿估计误差过大以及地图重叠、分层等一致性变差的问题,提出分类回收重采样算法.在重采样过程中,按比例将低权重粒子修正回收,充分利用现有信息,在抑制权值退化的同时尽量保护粒子多样性.试验结果表明,在对ACES building和MIT Killian Court数据集进行建图时,对利用传统算法定位和建图效果很差的粒子数,改进后的Gmapping算法仍能将机器人平移误差和旋转误差维持在较低的水平,并能获得清晰、准确的环境地图;采用分类回收重采样算法后期粒子分布情况更加符合粒子滤波要求,验证了分类回收重采样算法的有效性.

基于GMapping算法与指纹地图构建的井下定位方法

针对现有井下定位算法定位精度差和依赖信号源坐标的问题,提出一种基于GMapping算法与指纹地图构建的井下定位方法。将待定位的位置信号特征与信号分布图进行匹配,选择最优定位坐标,从而提高井下定位精度;通过与GMapping算法相结合,避免了指纹地图构建过程维护成本高的问题,优化了算法的搜索与匹配效率。实际测试结果表明,该方法平均定位误差为57.7cm,可以满足井下定位要求。

基于全向移动模型的Gmapping算法

随着机器人的快速发展,室内移动机器人也得到了广泛的应用,迫切需要一种能够准确实现室内同步定位与地图构建的方法。同时针对室内狭窄拥挤和障碍物多现的环境,传统差分驱动机器人并不适合,针对上述问题,本文提出了基于全向移动平台的Gmapping算法,实验证实,所提出的算法具有更优的性能。

移动机器人2D激光SLAM算法仿真与实现

随着无人驾驶技术的迅速发展,同步定位与建图技术因其精度高、稳定性好的优点备受人们关注。基于激光雷达传感器,选择主流的Gmapping和Cartographer算法,搭建实验环境,对两种算法进行对比仿真与实验建图,并对两种算法的建图效果进行深度的分析。基于滤波器的Gmapping算法计算量小,依赖于里程计信息,适用于小尺度、低特征环境中;基于图优化的Cartographer算法累计误差低,精度高,适用于精度和稳定性要求较高的场合。

基于萤火虫算法优化的Gmapping研究

针对Gmapping算法在高相似度多闭环环境下出现的因粒子耗尽而无法精确定位的问题,提出一种融合萤火虫算法的Rao-Blackwellized粒子滤波器RBPF同步定位与地图构建优化算法。利用萤火虫算法提高粒子滤波器的估计能力,将采样后的粒子集移向高似然区域,改善粒子的分布,同时保证低似然粒子多样性以降低粒子贫乏的影响。在MIT和FHW数据集下的仿真结果表明,优化算法在不同的实验环境下能够建立更为精确的栅格地图,从而验证其有效性和可行性。

SLAM算法建图对比研究

本论文旨在探讨在无人驾驶与机器人行业发展火热的背景下,实现准确的定位与导航,对汽车与机器人所处环境进行高精度建模的重要性。激光SLAM作为目前最稳定、最主流的定位导航方法,在此领域得到广泛应用。本研究使用Gmapping算法、Hector算法、Cartographr算法,在一辆搭载2D激光雷达的智能小车上,对室内环境进行建模,并对三种算法所建地图进行对比分析。实验结果表明在室内环境下,Cartographr算法所建地图的精度最高,建图效果优于Gmapping算法和Hector算法。

基于改进Gmapping的室内ROS智能车同步定位与建图系统设计

室内移动机器人是近年来研究的热点问题,同步定位与建图技术更是移动机器人的关键技术之一。为此文章设计了基于机器人操作系统(ROS)智能车的同步定位与建图系统,以Gmapping为核心算法,首先采用电机编码器构建的里程计对单线激光雷达的每帧数据进行运动畸变补偿,以运动畸变补偿后的激光雷达数据和里程计数据作为Gmapping算法输入;然后通过Gmapping算法粒子初始化,构建考虑观测量的提议分布并对粒子进行采样以估计智能车位姿,以重采样重要性系数对粒子进行重采样并设置重采样阀值,利用二值贝叶斯滤波器对每个粒子的地图状态更新;最后基于Gmapping算法输出智能车的位姿估计和地图数据。试验结果表明,所设计的同步定位与建图系统,在小尺寸环境下对智能车位姿估计和构建的地图较为准确,满足设计目标要求。

改进A^(*)算法和人工势场法的路径规划

A^(*)算法存在折线路径多和搜索节点多的问题,人工势场(artificial potential field,APF)法存在局部最优和不可到达的问题,针对两种算法存在的问题进行了研究。利用欧氏距离与投影距离提出一种新的混合式启发函数,依据该函数对A^(*)算法的流程进行改进,减少A^(*)算法的搜索节点,提高搜索效率。利用新A^(*)算法生成的最优节点作为APF算法的局部目标点,辅助机器人摆脱局部最优点;通过加入机器人和目标点的位置关系改进势场函数,修改斥力的增益,优化斥力的生成方向。在改进的基础上将两种算法融合提出一种新的算法,利用APF法的势场函数引导A^(*)算法的搜索。从路径长度、避障效果、迭代次数对改进算法进行对比分析,仿真结果表明,提出的改进算法搜索效率高,实现避障的同时保证计算的路径最优。

算法解释制度的体系化构建

算法解释在算法治理中举足轻重。算法解释承载着权益保障、社会交往和风险治理三重意义,其在技术层面上的障碍正在逐渐被突破,可以通过多种技术机制实现。在算法治理活动中,应根据常规场景、关键场景和争议场景分别限定选择解释的路径选择和技术方案,通过冻结机制、抽样机制和镜像机制固定算法解释,并使之接受外部的验证与审查,确保算法解释真实、有效。算法解释的系列机制应被进一步构建为体系化的算法解释制度,在这一制度框架内,对解释路径与精度、解释时限、解释瑕疵责任等要素的合理配置,可以实现社会效益与规制负担的精细平衡。

算法嵌入政府治理:逻辑、风险与规制

伴随着现代信息技术的迅猛发展,智能算法在推动经济社会不断发展的同时也成为推动国家治理现代化的重要驱动力。现阶段如何推进算法技术更有效地嵌入政府治理,在充分发挥技术效益的同时反制技术滥用,实现公共价值最大化目标是亟须关注的时代命题。从“技术—权力—规则”三个维度搭建研究算法嵌入政府治理的分析框架,探索算法技术赋能政府治理的价值意蕴与运作逻辑。聚焦算法技术黑箱阻滞公共责任认定、算法权力削弱政府与民众自主性、算法规则偏好导致治理正义性减损等风险与挑战,提出在实践中要推进技术适度透明化以明晰责任关系链条、规范算法权力运作并坚持人本主义治理理念、明确算法规则决策限度以强化治理正义性等实践进路。

算法审计需求论

算法审计是算法治理体系的重要成员,本文以经典审计理论为基础,提出算法审计需求的一个理论框架。算法的合约类委托代理关系中存在完备合约,监管类委托代理关系中算法相关法律法规发挥了类似完备合约的作用,这两类关系中都不存在算法审计需求。算法的资源类委托代理关系中,由于激励不相容、信息不对称、合约不完备和环境不确定同时存在,必须建构算法治理体系来应对算法代理问题和次优问题,算法审计基于审计固有功能对算法责任履行情况实施鉴证,发现其中存在的代理问题和次优问题,报告给委托人及其他利益相关者并推动整改,从而为算法责任的良好履行提供一定的保障。

基于改进模拟退火遗传算法的高速公路服务区自洽能源系统高能效优化

针对高速公路自洽能源系统高能效优化的问题,基于改进模拟退火遗传算法(SA-GA),提出了一种综合考虑经济目标和环保目标的自洽能源系统高能效优化运行策略。首先根据高速公路服务区自洽能源系统中各电力单元特性,建立一种综合考虑系统经济性和环保性的能效目标函数;其次根据高速公路服务区自洽能源系统的分类,建立了不同类型系统对应的约束条件;为避免遗传算法易陷入局部最优的缺陷,引入模拟退火算法,对改进后的SA-GA算法采用降温函数,寻找全局最优解;利用新疆某高速公路服务区自洽能源系统发电和负荷数据,并在传统服务区负荷的基础上进一步考虑新能源汽车充电站的影响。测试函数测试结果表明:SA-GA算法在求解速度和稳定性方面有明显提升,改进SA-GA算法对夏季、冬季典型日能效优化的结果,相较于遗传算法,在寻优精度提升约为20.33%。

如何实现“黑箱”下的算法治理?——平台推荐算法监管的测量实验与策略探索

近年来,平台推荐算法的快速发展和广泛应用深刻改变了互联网信息内容的供给方式,同时也引发了一系列算法风险与现实问题。平台推荐算法治理与监管成为政府规范算法应用的重点内容之一,无论是算法备案制度的探索,还是实现算法透明化的设想,均面临着一定的困难和挑战。在不打开算法“黑箱”的前提下,平台推荐算法规制与监管是否有可行之道?论文基于机器行为学思想,采用实验方法,以用户视角对推荐结果进行跟踪记录,通过实验数据的对比分析,验证了平台推荐算法结果差异的可测性。基于实验结果,论文提出了通过对不同平台推荐结果进行大规模数据测试和检验,测量平台推荐算法运行逻辑与推荐效果,从而实现“黑箱”下有效的逆向监管,以期丰富未来算法治理的选择。

算法审计内容论

以经典审计理论为基础,提出算法审计内容的一个理论框架。算法审计对象是算法责任履行情况,主要包括:代理人(算法使用者)的算法全面责任、算法开发者的算法开发责任、算法营运者的算法营运责任和算法监管者的算法监管责任。算法审计对象要落实到算法审计主题,算法全面责任、算法开发责任、算法营运责任的审计主题都是算法系统,算法监管责任的审计主题包括算法监管信息、算法监管行为和算法监管制度。基于不同的算法审计主题形成不同类型的算法审计业务,基于算法系统形成算法系统审计,基于算法监管信息、算法监管行为和算法监管制度分别形成算法监管信息审计、算法监管行为审计和算法监管制度审计。在算法审计业务实施中,必须将各个审计业务的审计主题分解为审计标的,算法系统的审计标的包括输入数据、算法设计和算法影响,每一个有独立计算方法的算法监管信息都可以成为独立的审计标的,每一个有独立规则的算法监管行为都可以成为独立的审计标的,每一项有独立规范对象的算法监管制度都可以成为独立的审计标的。

积极伦理观下算法歧视治理模式的革新

算法技术已借助大数据技术被广泛应用,成为影响人们日常生活的重要角色,其也因技术中立性不断遭受现实挑战而呈现出事实上的歧视性。重新审视算法歧视及其治理路径是发挥算法积极作用、避免算法消极影响的重要前提。传统伦理观念影响下的算法歧视治理模式存在价值观念偏航、治理结构失衡及技术治理落后的问题,影响算法歧视治理实效。社会发展促进了伦理观念的革新,积极伦理观的树立可以为算法技术向善的实现提供理论指引。算法治理结构的优化及反歧视技术水平的提高是纠正算法歧视的重要前提,理念、制度及技术三维措施的综合运用方可在算法领域实现科技向善的伦理目标。

基于混合遗传算法的多无人机巡逻路径优化

假设无人机巡逻的起、终点均为派出所,提出了一种融合传统遗传算法和爬山算法的警用无人机巡逻路径优化模型——混合遗传算法。按照轮盘赌法则,进行种群个体的选择,以增大优秀种群个体被选中的概率,达到较好的优化效果。同时定义了与路径优化相适应的基因交叉和变异规则。仿真结果表明,提出的混合遗传算法在寻优效果上明显优于传统遗传算法。

教育数字化转型中的算法权力及其规制

依托框架优势、机器优势和嵌入优势的全新算法,将会随着数字平台的搭建、数据资源的挖掘、“人–机”交互的设计,由单纯的计算工具向事务运行规则转变,进而演变为教育数字化转型中不容回避的权力议题。教育数字化转型中的算法权力既有益于管理风险、规范行为和辅助决策,也可能由于自身的局限以及它与教育之间的冲突,导致教育的风险异化、行为降格和决策失衡。要将算法权力规制到安全、可靠的“笼子”之中,除借助算法目标的教育审查、算法设计的教育解释、算法运行的教育监管、算法应用的教育鉴别、算法信息的教育备案、算法责任的教育认定,以构建从背景、过程到结果的规范机制;还应诉诸教育之于算法的祛魅、平衡与扬弃,以凸显“入乎其内却又出乎其外”的制衡思想。

改进RRT算法的采摘机械臂路径规划

针对采用传统的快速随机扩展树(RRT)算法的采摘机械臂在果园工作环境中搜索路径时间长,最终路径不平滑、拐点多等问题,提出了一种改进的RRT避障算法。改进的算法采用高斯采样策略,减少了采样的随机性,避免产生更多不必要的随机树,增加规划的导向性;再添加A*代价函数去除路径的冗余点,最后使用贪婪算法简化路径,减少拐点,让机械臂可以快速、准确、平稳地沿着最佳路径运动到目标点。仿真表明,改进后的算法有效地减少了路径规划的时间,缩短了路径长度,具有良好的可行性和有效性。