利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2015109250238
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种同步定位与地图构建方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,初始化系统状态:

当t=0时,根据机器人运动模型先验概率p(x0)选取N个粒子,记为 i=

1,2,···,N,所述N为正整数,每个粒子对应的权重为S2,计算优化的混合提议分布;

S3,在该提议分布中采样粒子;

S4,计算并更新权重;

S5,计算有效粒子数Neff,当有效粒子数Neff小于预先设定的阈值Nth时,进行重采样;否则直接执行步骤S6;

S6,更新地图,返回步骤S2。

2.根据权利要求1所述的同步定位与地图构建方法,其特征在于,混合提议分布的计算方法为:利用退火参数α来优化控制里程计运动模型 和观测模型之间的比例,此时,混合提议分布的表示形式为:其中α为退火参数,取值范围[0,1]; 表示第i个粒子在t时刻的状态,由该粒子在t-1时刻的状态和t-1[1,t-1]时刻的里程计的控制输入u决定;

表示在t时刻的观测信息,由第i个粒子在t-1时刻的携带的地图信息和该粒子在t时刻的状态决定。

3.根据权利要求2所述的同步定位与地图构建方法,其特征在于,当提议分布由里程计运动模型起主导作用时,设置退火参数α为0.6;当融入激光测距仪的观测模型更接近真实状态分布时,则增加观测模型的比率,设置α为0.02。

4.根据权利要求1所述的同步定位与地图构建方法,其特征在于,权重的计算方法为:其中 表示第i个粒子在t时刻的状态,由该粒子在t-1时间段的状态和t-1时刻的里程计的控制输入u决定; 表示在t时刻的观测信息,由第i个粒子在t-1时刻的携带的地图信息和该粒子在t时刻的状态决定; 表示第i个粒子在t-1时刻的权重。

5.根据权利要求1所述的同步定位与地图构建方法,其特征在于,有效粒子数Neff的计算方法为:其中N为粒子数目个数, 为归一化重要性权重,即 为第i个粒子在t时刻的权重。

6.根据权利要求1所述的同步定位与地图构建方法,其特征在于,重采样的计算方法包括以下步骤:a.设置高阈值权重 和低阈值权重 所述H为大于L的正数,根据粒子权重与门限值的大小关系将粒子分成两部分:I部分为高权重粒子域和低权重粒子域:

II部分为中等权重粒子域:

其中NHL=NH+NL表示高权重粒子域与低权重粒子域的粒子数量之和,N-NHL表示中等权重粒子域的粒子数量, 表示第i个粒子在t时刻的状态, 表示第i个粒子在t时刻的权重;

b.决定第i个粒子被复制的次数ni,对于II部分中的粒子,直接复制;对I部分的粒子,根据权重由高到低给粒子排序,依次设定粒子的序号为1、2、3、……NHL,设置每个粒子被选择的概率:其中rank(i)为某一粒子排序后的序号,αrank和βrank为系数,当粒子数确定时,αrank=2-βrank,1≤βrank≤2,取值为:*

如果第i个粒子的概率小于其被选择的概率,即p(i)=(1/NHL)<p(i),则该粒子被*舍弃;如果第i个粒子的概率大于或者等于其被选择的概率,即p(i)=(1/NHL)≥p(i),则该粒子被复制,被复制的次数ni由以下决定:

表示舍余取整,

如果粒子被复制的总次数小于采样前的高权重和低权重的粒子总数,则依次增加由最高到低权重粒子被复制的次数,使得粒子被复制的总次数等于采样前的高权重和低权重的粒子总数;如果粒子被复制的总次数大于采样前的高权重和低权重的粒子总数,则依次减少由最低到高权重粒子被复制的次数,使得粒子被复制的总次数等于采样前的高权重和低权重的粒子总数;

复制后高权重的各粒子的权重为 为高权重粒子的权重,ni*为对应各粒子增加或者减少后实际被复制的次数;其余粒子权重保持不变。

7.根据权利要求6所述的同步定位与地图构建方法,其特征在于,H为2,L为0.5。

8.根据权利要求1所述的同步定位与地图构建方法,其特征在于,更新地图的计算方法为:根据描述机器人轨迹的粒子的位姿 和历史观测信息z1:t来更新计算对应的地图的后验概率 其中 为第i粒子在[1,t]时间段的状态,z1:t为[1,t]时间段的观测信息, 为第i粒子的地图信息由第i粒子在[1,t]时间段的状态和[1,t]时间段的观测信息决定。