基于差分GPS的室外移动机器人导航与自主避障技术研究开题报告

 2021-12-31 19:48:37

全文总字数:8800字

1. 研究目的与意义(文献综述)

在工业4.0背景下,人工智能与大数据的蓬勃发展带动了一系列的新兴产业,其中人们对智能车辆系统与人工智能技术,计算机技术,自动控制技术的结合方向投入了较大的精力,谷歌无人车和百度无人车的出现标志着无人驾驶技术迈入了一个新的阶段。环境感知能力、自主决策能力更强的自主移动机器人近年来逐渐成为国内外学者的研究焦点,并且正在逐渐深入影响着人们的生产生活。所谓自主移动机器人(autonomous mobile robot, amr),是指在不具备周围环境先验信息的前提下,能够基于对周围复杂环境的感知结果增量式地构建导航环境地图,进行动态决策与路径规划并在最终实现实时自主运动的智能化装置,具备高度自动化程度。作为一种复杂的智能系统,自主移动机器人的研究涉及且不仅限于计算机视觉、模式识别、多传感器感知与信息融合技术、人工智能、自动控制等诸多学科的理论和技术,融合了精密机械、计算机技术、 控制科学以及人工智能的最新成果。 机器人自主性主要体现在对未知环境的认知与理解、行为动作的主动规划以及自我学习、 调整的能力等方面。正是这种与传统机器人的根本区别,使其在灾区搜寻、矿物采集、空天探索等诸多场合有超强的适应性,应用价值巨大。目前,自主移动机器人已在各个领域初露锋芒, 如无人驾驶汽车(轮式移动机器人)能够感知并规划路径最终实现在无人驾驶情况下到达指定目标点,目前已经在美国加州立法获批试运行;还有日本研发的海底探测机器人,依靠锂电池供电,能够在海底复杂环境下自行定位通过使用声传感器自主勘测稀有资源。

自主移动机器人的技术核心在于导航, 导航指的是移动机器人利用传感器对环境与自身位姿进行感知,从而在存在障碍的环境中面向目标点自行移动与避障。根据要实现的目标,导航的研究内容涵盖定位技术、环境地图构建技术和路径规划技术。在自主移动机器人的导航问题上,定位问题和地图描绘问题相互关联,彼此作用。针对地图信息已存在的前提下要实现定位或已知自身位置要创建地图两种情况都已有众多研究成果与相关理论,解决方案已相对完善。然而伴随移动机器人应用领域的日益扩张,应用环境的逐步复杂与非结构化,某些环境中,无法事先完成对机器人的准确定位,因此在各种环境中实验对智能机器人的精确定位是很有必要的。

本文拟从差分gps定位与路径规划这两个方向出发,研究智能小车在室外环境下的自主导航与避障的功能。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容和目标

论文所要进行的研究的基本内容主要包括以下四个方面。

(1) 查阅gps定位相关文献,分析不同环境下gps信号抖动产生的原因,研究gps定位精度对移动机器人导航控制产生的影响及解决方案。

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3. 研究计划与安排

时间

周数

内容

要求

2月18日-3月6日

2.5

文献阅读、开题报告

外文文献至少5篇,参考文献至少15篇

3月7日-3月20日

1.5

相关思路的确定

参照相关论文方案确定思路查阅

3月21日-4月1日

4

进行系统的整体设计

按照开题报告和相关思路进行相关计算

4月2日-5月14日

2

论文初稿

字数字数至少1.5万

5月14日-5月22日

1

论文修改、打印、装订

向老师请教,对论文进行修改

5月23日-5月31日

1

论文送审

上交论文,并准备答辩

6月

3

论文答辩

4. 参考文献(12篇以上)

[1]段优,陈登峰,王彦柱,姜翔. 基于差分gps的无人机群小范围定位方法研究[j].2011

[2]胡方强,吕涛,包亚萍. 改进的自适应kalman滤波在sins/gps组合导航中的应用[j].2007

[3]雷明东. gps高动态接收机跟踪算法研究[d].2011

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