栅格地图中基于改进粒子滤波的SLAM 被引量：1

1

作者 苏丽颖 王琨 余跃庆 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期165-168,共4页

针对移动机器人在未知环境中导航时由于机器人本身位置不确定、所处环境不可预知等问题,提出了一种在栅格地图中基于改进粒子滤波的SLAM定位算法.首先利用贝叶斯规则更新环境信息;然后利用改进粒子滤波对机器人进行定位,地图更新和机器... 针对移动机器人在未知环境中导航时由于机器人本身位置不确定、所处环境不可预知等问题,提出了一种在栅格地图中基于改进粒子滤波的SLAM定位算法.首先利用贝叶斯规则更新环境信息;然后利用改进粒子滤波对机器人进行定位,地图更新和机器人定位交替进行,直到将整个环境探测完毕.仿真结果表明:该算法在SLAM中增强了实时性,比较精确地估计出机器人的位姿,同时创建的栅格地图具有较高的精度,为机器人定位与地图构建的研究提供了一种可行性方案. 展开更多

关键词 移动机器人 同步定位 地图构建 栅格地图 改进粒子滤波

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一种基于遗传算法的FastSLAM 2．0算法 被引量：20

2

作者 周武 赵春霞 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期25-32,共8页

FastSLAM 2.0算法的重采样过程会带来"粒子耗尽"问题,为了改进算法的性能、提高估计精度,将FastSLAM 2.0算法与遗传算法相结合,提出了一种解决SLAM问题的方法——遗传快速SLAM算法.针对FastSLAM 2.0算法的特点,设计了一种改... FastSLAM 2.0算法的重采样过程会带来"粒子耗尽"问题,为了改进算法的性能、提高估计精度,将FastSLAM 2.0算法与遗传算法相结合,提出了一种解决SLAM问题的方法——遗传快速SLAM算法.针对FastSLAM 2.0算法的特点,设计了一种改进的遗传算法来兼顾粒子权值和粒子集的多样性.遗传快速SLAM算法采用unscented粒子滤波器估计机器人的路径,地图估计则采用扩展卡尔曼滤波器.采用SLAM领域的标准数据集"car park dataset"对提出的算法进行了验证,实验结果表明遗传快速SLAM算法在估计精度和一致性方面都具有较好的性能,并且算法的计算复杂度能满足实时性要求. 展开更多

关键词 同时定位与地图创建 遗传算法 粒子滤波器 unscented卡尔曼滤波器 扩展卡尔曼滤波器

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一种改进的联合相容SLAM数据关联方法 被引量：12

3

作者 郭剑辉 赵春霞 石杏喜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2260-2265,共6页

数据关联是SLAM的难点之一。联合相容分枝定界算法(JCBB)虽能得到可靠的关联结果,但计算量随观测数目的增加而迅速提高,实时应用受到限制。通过给定联合相容配对个数的上限,对JCBB算法进行了改进,提出了一种快速JCBB算法(FJCBB)。FJCBB... 数据关联是SLAM的难点之一。联合相容分枝定界算法(JCBB)虽能得到可靠的关联结果,但计算量随观测数目的增加而迅速提高,实时应用受到限制。通过给定联合相容配对个数的上限,对JCBB算法进行了改进,提出了一种快速JCBB算法(FJCBB)。FJCBB与JCBB有相同的关联效果,但计算量随观测数目的增加变化缓慢。当观测数目较大时,FJCBB的计算时间大幅减小,优势十分明显。最后,通过大量实验,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 同时定位与地图创建(slam) 数据关联 联合相容分枝定界算法(JCBB)

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SLAM问题的一种优化数据关联算法 被引量：12

4

作者 周武 赵春霞 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期217-223,共7页

联合相容分支定界算法(JCBB)存在"计算复杂度高"等缺点.为了优化JCBB算法在准确度和计算复杂度方面的性能,对它进行了三处改进:一是采用互斥准则和最优准则来提高关联的准确度;二是根据机器人的位姿和传感器的测量范围将数据... 联合相容分支定界算法(JCBB)存在"计算复杂度高"等缺点.为了优化JCBB算法在准确度和计算复杂度方面的性能,对它进行了三处改进:一是采用互斥准则和最优准则来提高关联的准确度;二是根据机器人的位姿和传感器的测量范围将数据关联限定在局部可能区域中;三是自适应地进行分批数据关联.仿真实验结果表明,优化JCBB算法(OJCBB)在保证准确度的同时大大降低了计算复杂度.Victoria Park Dataset实验表明,OJCBB算法的数据关联结果是可信的,而且OJCBB算法的计算效率远远高于JCBB算法. 展开更多

关键词 同时定位与地图创建(slam) 数据关联 联合相容分支定界算法(JCBB) 准确度 计算复杂度

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Rao-Blackwellised粒子滤波SLAM的一致性研究 被引量：9

5

作者 郭剑辉 赵春霞 +1 位作者 陆建峰 康亮 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第23期6401-6405,共5页

Rao-Blackwellised粒子滤波SLAM(RBPF SLAM)算法的复杂度与特征个数呈线性关系,对于大规模SLAM有明显的计算优势,但是该算法不能长时间满足一致性要求,必须进行改进。采用归一化估计方差NEES对算法的一致性进行了分析,得出粒子耗尽是造... Rao-Blackwellised粒子滤波SLAM(RBPF SLAM)算法的复杂度与特征个数呈线性关系,对于大规模SLAM有明显的计算优势,但是该算法不能长时间满足一致性要求,必须进行改进。采用归一化估计方差NEES对算法的一致性进行了分析,得出粒子耗尽是造成算法不一致的原因,并分别采用辅助粒子滤波及正则粒子滤波对算法进行改进,以得到一致的RBPF SLAM。最后,通过大量的Monte-Carlo仿真实验,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 一致性 同时定位与地图创建(slam) Rao-Blackwellised粒子滤波(RBPF) 辅助粒子滤波 正则粒子滤波

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一种新的粒子滤波SLAM算法 被引量：9

6

作者 郭剑辉 赵春霞 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期853-860,共8页

粒子滤波SLAM算法的复杂度与特征个数呈线性关系,对于大规模SLAM有明显的计算优势,但是这些算法不能长时间满足一致性要求.将边缘粒子滤波技术(marginal particle filtering,MPF)运用到SLAM技术中,并利用Unscented Kalman滤波(UKF)来计... 粒子滤波SLAM算法的复杂度与特征个数呈线性关系,对于大规模SLAM有明显的计算优势,但是这些算法不能长时间满足一致性要求.将边缘粒子滤波技术(marginal particle filtering,MPF)运用到SLAM技术中,并利用Unscented Kalman滤波(UKF)来计算提议分布,得到了一种新的粒子滤波SLAM算法.新算法避免了从不断增长的高维状态空间采样,非常有效地提高了算法中的有效粒子数,大大降低了粒子的权值方差,保证了粒子的多样性,同时也满足一致性要求.该算法克服了一般粒子滤波SLAM算法的缺点,性能优势十分明显. 展开更多

关键词 同时定位与地图创建 边缘粒子滤波 unscented KALMAN滤波 有效粒子数 权值方差 一致性

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尺度Unscented变换在同时定位与地图创建算法中的应用研究 被引量：3

7

作者 郭剑辉 赵春霞 +1 位作者 石杏喜 康亮 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期859-863,共5页

同时定位与地图创建(SLAM)问题中运动及观测模型都是非线性的,当采用常用的扩展卡尔曼滤波(EKF)处理时需要通过Jacobian矩阵来线性化,由此带来的线性化误差影响了算法的一致性。本文将scaled unscented变换(scaled unscented transforma... 同时定位与地图创建(SLAM)问题中运动及观测模型都是非线性的,当采用常用的扩展卡尔曼滤波(EKF)处理时需要通过Jacobian矩阵来线性化,由此带来的线性化误差影响了算法的一致性。本文将scaled unscented变换(scaled unscented transformation,SUT)以两种不同的方式运用到SLAM算法中,一是将整个状态方程进行SUT变换,用UKF完全代替EKF进行状态估计;二是只对状态向量中的机器人位姿进行SUT变换,地图特征的预测及整个状态的更新还是用EKF处理,以一种混合的方式进行状态估计。最后通过大量的Monte-Carlo仿真实验表明,两种方法都能有效地降低EKF的线性化误差,且第二种方法计算效率更高。 展开更多

关键词 人工智能 同时定位与地图创建(slam) 扩展卡尔曼滤波(EKF) scaled unscented 变换(SUT) 线性化误差

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稀疏扩展信息滤波SLAM算法的稀疏规则研究 被引量：5

8

作者 郭剑辉 赵春霞 石杏喜 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第24期6673-6677,6682,共6页

稀疏规则是扩展信息滤波性能的关键。在现有的稀疏规则中,精确稀疏扩展信息滤波(ESEIF)的稀疏规则有较优的性能,但有其适用上的缺陷。通过将稀疏扩展信息滤波(SEIF)与精确稀疏扩展信息滤波(ESEIF)的稀疏规则结合起来,提出了一种组合的... 稀疏规则是扩展信息滤波性能的关键。在现有的稀疏规则中,精确稀疏扩展信息滤波(ESEIF)的稀疏规则有较优的性能,但有其适用上的缺陷。通过将稀疏扩展信息滤波(SEIF)与精确稀疏扩展信息滤波(ESEIF)的稀疏规则结合起来,提出了一种组合的稀疏规则。该组合规则能适用于任何的探索环境,还充分利用了ESEIF稀疏规则的性能优势。最后,通过大量的Monte-Carlo仿真实验,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 稀疏规则 同时定位与地图创建(slam) 稀疏扩展信息滤波(SEIF) 精确稀疏扩展信息滤波(ESEIF)

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基于非结构化海底复杂环境的SLAM研究综述 被引量：5

9

作者 杨放琼 彭高明 谭青 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第4期216-219,共4页

由于观测信号的高度不确定性,在海底环境下的导航无疑是各类机器人导航问题中最困难的。首先对基于非结构化海底环境的SLAM问题的复杂性进行了阐述,然后介绍了海底环境的描述及特征的提取的方法,对当前基于海底环境下SLAM问题的基本算... 由于观测信号的高度不确定性,在海底环境下的导航无疑是各类机器人导航问题中最困难的。首先对基于非结构化海底环境的SLAM问题的复杂性进行了阐述,然后介绍了海底环境的描述及特征的提取的方法,对当前基于海底环境下SLAM问题的基本算法进行了归纳,并进行了比较。最后分析了数据相关、地图的创建、计算复杂度等关键问题,探讨了还需解决的问题及发展方向。 展开更多

关键词 slam 非结构化环境 数据相关 导航

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一种基于AMPF和FastSLAM的复合SLAM算法 被引量：3

10

作者 周武 赵春霞 张浩峰 《模式识别与人工智能》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期718-725,共8页

为了改进快速同时定位和地图创建(FastSLAM)算法的粒子集性能、提高估计精度,提出基于AMPF和FastSLAM的复合SLAM算法.将辅助边缘粒子滤波器(AMPF)与FastSLAM架构相结合,用AMPF估计机器人位姿,单个粒子的位姿提议分布用无轨迹卡尔曼滤波... 为了改进快速同时定位和地图创建(FastSLAM)算法的粒子集性能、提高估计精度,提出基于AMPF和FastSLAM的复合SLAM算法.将辅助边缘粒子滤波器(AMPF)与FastSLAM架构相结合,用AMPF估计机器人位姿,单个粒子的位姿提议分布用无轨迹卡尔曼滤波估计.设计与AMPF和FastSLAM架构均兼容的采样方法和粒子数据结构,在FastSLAM框架下用扩展卡尔曼滤波递归估计地图.实验表明,该算法的粒子集性能比FastSLAM2.0算法好,并且它的位姿估计精度高于FastSLAM2.0算法.此外,粒子数较少时,该算法的估计精度较高,从而可适当减少粒子数目来提高算法的计算效率. 展开更多

关键词 同时定位与地图创建(slam) 辅助边缘粒子滤波器(AMPF) 快速同时定位和地图创建(Fastslam) 无轨迹卡尔曼滤波器(UKF) 扩展卡尔曼滤波器(EKF)

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基于差分进化的Unscented FastSLAM2.0算法 被引量：5

11

作者 吴迎国 于春梅 《井冈山大学学报（自然科学版）》 2016年第6期48-54,共7页

针对Fast SLAM2.0算法中重采样过程带来的"粒子耗尽"问题,将差分进化引入进来,提出一种基于差分进化的无迹Fast SLAM2.0算法。首先采用unscented粒子滤波器估计机器人的路径后验概率,然后采用扩展卡尔曼滤波器对环境路标进行... 针对Fast SLAM2.0算法中重采样过程带来的"粒子耗尽"问题,将差分进化引入进来,提出一种基于差分进化的无迹Fast SLAM2.0算法。首先采用unscented粒子滤波器估计机器人的路径后验概率,然后采用扩展卡尔曼滤波器对环境路标进行估计和更新,最后引入改进的差分进化算法代替重采样过程来优化粒子。仿真实验表明,与Fast SLAM2.0算法相比,该方法提高了机器人在路径估计和路标估计上的精度,验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 同时定位与地图构建 移动机器人 粒子滤波器 unscented卡尔曼滤波器 差分进化算法

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基于GPU的实时三维点云数据配准研究 被引量：4

12

作者 荆锐 赵旦谱 台宪青 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第23期198-202,共5页

在三维重建中,不同摄像机坐标系下点云配准耗时过多。为此,提出一种基于图形处理单元(GPU)的实时三维点云数据配准算法。利用投影映射法获取匹配点对,使用点到切平面距离最小化方法计算变换矩阵,通过GPU多线程并行处理大规模图像数据。... 在三维重建中,不同摄像机坐标系下点云配准耗时过多。为此,提出一种基于图形处理单元(GPU)的实时三维点云数据配准算法。利用投影映射法获取匹配点对,使用点到切平面距离最小化方法计算变换矩阵,通过GPU多线程并行处理大规模图像数据。实验结果表明,对于分别包含307 200个数据的2帧点云,在保持原有配准效果的基础上,该算法的最优耗时仅为基于CPU的最近邻迭代算法的11.9%。 展开更多

关键词 图形处理单元 3D重建 摄像机跟踪 同时定位与地图构建 并行处理

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SLAM问题中特征相关性研究 被引量：2

13

作者 郭剑辉 赵春霞 康亮 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1541-1544,共4页

结合SLAM算法及不确定性分析,对SLAM问题中的特征相关性进行了研究。并在对相关性进行详细深入分析的基础上,得到了特征稀疏的两个标准,进而提出了相关优先的特征稀疏策略,可利用较少的相关性强的特征从而减少大量的计算负担,计算误差... 结合SLAM算法及不确定性分析,对SLAM问题中的特征相关性进行了研究。并在对相关性进行详细深入分析的基础上,得到了特征稀疏的两个标准,进而提出了相关优先的特征稀疏策略,可利用较少的相关性强的特征从而减少大量的计算负担,计算误差却和一般传统方法相当。最后,采用EKF滤波对SLAM进行了仿真,通过多次Monte-Carlo仿真实验结果表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 同时定位与地图创建(slam) 环境特征 相关性 不确定性 计算复杂度

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一种利用模糊逻辑改进FastSLAM 2.0的方法 被引量：1

14

作者 夏益民 杨宜民 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第33期233-235,238,共4页

FastSLAM算法采用固定样本数目,当移动机器人状态不确定性很高时,算法效率较低,并且重采样步骤容易导致样本耗尽的问题,采用模糊逻辑来动态调整粒子数目,并采用自适应重采样只在需要时才采样。理论分析和仿真结果表明,改进后的算法具有... FastSLAM算法采用固定样本数目,当移动机器人状态不确定性很高时,算法效率较低,并且重采样步骤容易导致样本耗尽的问题,采用模糊逻辑来动态调整粒子数目,并采用自适应重采样只在需要时才采样。理论分析和仿真结果表明,改进后的算法具有更高的估计精度和更好的连贯性。 展开更多

关键词 快速同步定位与地图创建(Fastslam) 重采样 模糊逻辑

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