發(fā)布時間：2020-04-11 08:22

【摘要】：本論文關(guān)注立體視覺里程計的定位技術(shù)研究,旨在實現(xiàn)地下鏟運(yùn)機(jī)的自主定位算法。自主定位能力是智能鏟運(yùn)機(jī)實現(xiàn)導(dǎo)航的基本要求之一,也是鏟運(yùn)機(jī)感知能力和智能水平的重要標(biāo)志。視覺里程計是從設(shè)備運(yùn)動過程中獲取環(huán)境圖像,然后根據(jù)圖像信息來估計相機(jī)運(yùn)動的一種相對定位方法。本文以國家863高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(2011AA060408)為依托,針對基于立體相機(jī)的視覺里程計方法進(jìn)行了深入研究。具體內(nèi)容如下:針對基于特征點法的雙目視覺里程計方法進(jìn)行了研究。對比了 ORB特征不同初始參數(shù)時的計算效率和匹配效果,確定了適合的初始參數(shù);對于不同區(qū)域中重新提取的ORB特征,分析其響應(yīng)值的分布規(guī)律;結(jié)合分布規(guī)律提出了基于不同紋理區(qū)域權(quán)重的計算方法。針對鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行速度慢的特點,提出了在特征跟蹤過程中利用關(guān)鍵幀計算預(yù)估運(yùn)動模型的方法。在上述研究的基礎(chǔ)上,以開源數(shù)據(jù)集作為測試平臺,驗證了算法的正確性和有效性。對于特征較少的人造環(huán)境,僅僅使用點特征通常會導(dǎo)致圖像中提取不到足夠的特征而使計算出現(xiàn)很大偏差甚至失敗。針對人造環(huán)境中存在豐富的線特征的特點,在上述特征點法視覺里程計的基礎(chǔ)上,使用ORB特征和LSD線特征結(jié)合的雙目視覺里程計。提出了一種新的線特征重投影誤差的計算方法,并對新的線特征重投影誤差進(jìn)行了詳細(xì)的雅克比矩陣推導(dǎo)。本文分別用開源數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)作為測試平臺,驗證了算法的正確性和有效性。針對視覺里程計在地下巷道環(huán)境中航向角測量不夠精確的問題,本文補(bǔ)充介紹了基于UWB定位技術(shù)的鏟運(yùn)機(jī)姿態(tài)測量方法,提出了基于UWB定位信息獲取鏟運(yùn)機(jī)航向角的方法。詳細(xì)分析了獲取航向角過程中存在的理論誤差,并通過工業(yè)試驗驗證了理論分析的正確性。對直接法的雙目視覺里程計方法進(jìn)行了研究。地下巷道中充斥粉塵的特點,會造成環(huán)境圖像的模糊和噪點問題,針對這一問題,提出了改進(jìn)的Census變換用于代替LK光流計算中的像素灰度值。針對直接法中提取的特征點響應(yīng)值,提出了基于不同紋理區(qū)域權(quán)重的最小化光度誤差計算方法。并使用開源數(shù)據(jù)集驗證了算法的正確性和有效性。
【圖文】：

１．２地下鏟運(yùn)機(jī)逡逑地下ｆ產(chǎn)運(yùn)機(jī)（Ｌｏａｄ邋Ｈａｕｌ邋Ｄｕｍｐ，ＬＨＤ）是一種集裝、運(yùn)、卸于一體的機(jī)、逡逑電、液復(fù)雜設(shè)備，如圖１－１，它是一種用于地下礦山和隧道工程的特種車輛，逡逑采用柴油機(jī)或電動機(jī)作為原動機(jī)、液壓或液力機(jī)械傳動、鉸接車架、輪胎行逡逑走【５］。逡逑圖１－１地下鏟運(yùn)機(jī)逡逑地下鏟運(yùn)機(jī)因具有高效、靈活、機(jī)動、多用途等突出優(yōu)點，成為了高效逡逑采礦的首選鏟裝設(shè)備。鏟運(yùn)機(jī)作為鉸接車不同于一般的車輛，其行走軌跡逡逑－２－逡逑

出車輪的角速度和方向盤旋轉(zhuǎn)的角度，然后根據(jù)每一步的定長和角度來確逡逑定當(dāng)前的位姿，這是一種航跡推算的方法。假設(shè)車輛在一個平面上做二維逡逑運(yùn)動，其位姿可以表示為八，４）。其運(yùn)動表示如圖１－２，航位推算逡逑采用絕對坐標(biāo)系，只要知道起始點的坐標(biāo)那么通過航跡推算，即可不斷跟逡逑蹤機(jī)器人的位置信息。逡逑Ｙ邋＇邋１邐．．．逡逑邐逡逑°邋（？？0．＞0）邐Ｘ逡逑圖１－２航跡推算定位方法逡逑當(dāng)前的位姿估計取決于上一時刻的位姿估計，當(dāng)之前的計算出現(xiàn)誤差逡逑時，就會造成累積誤差，隨著航程增大，，誤差越來越大，從而影響定位的準(zhǔn)逡逑確性。由于車輪出現(xiàn)打滑、不平的地面以及編碼器有限的解碼分辨率等引逡逑起的累積誤差，隨著車輛移動距離和轉(zhuǎn)向角的增加，誤差將越來越大。逡逑－７－逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TD632

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃金滔;;多功能自行車?yán)锍逃媅J];電子技術(shù);1987年02期

2 張友;;汽車電子里程表[J];汽車技術(shù);1989年11期

3 李尚培;;給自行車做一個“里程計”[J];農(nóng)村青少年科學(xué)探究;2012年04期

4 彭天博;王恒升;曾斌;;增強(qiáng)室內(nèi)視覺里程計實用性的方法[J];模式識別與人工智能;2017年03期

5 李紅;郭大群;;RFID技術(shù)在里程計時型比賽上的應(yīng)用[J];物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);2014年08期

6 肖p

本文編號：2623367