王殿君、魏洪興、任福君所著的《移動機器人自主定位技術》主要介紹基於多信息融合的移動機器人自主定位系統的相關理論基礎與前沿技術，是根據作者所帶領的研究團隊近年來依託國家863專項課題所取得的學術研究和技術實踐成果整理、撰寫而成的。 書中對移動機器人自主定位的相關理論、方法以及關鍵技術問題作了較為深入而系統的論述，不僅包含對視覺定位、無線網路、射頻識別定位等基礎理論的闡述，同時提出一種新的基於無線區域網路、射頻識別、視覺定位信息融合的機器人定位技術，以及移動機器人軌跡規劃等內容作了詳細介紹，力求設計理念符合國內外先進技術的發展要求，設計內容與國內外最新研究成果同步。 《移動機器人自主定位技術》可供機械設計及理論、控制理論與控制工程、機械電子工程等相關專業的研究生閱讀，也可作為機器人研究及自動化方向的科研人員及工程技術人員的參考用書。
基本介紹
- 中文名：移動機器人自主定位技術
- 書名：移動機器人自主定位技術
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：161頁
- 開本：16
- 定價：49.00
- 作者：王殿君 魏洪興
- 出版日期：2013年6月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7111420357
- 品牌：機械工業出版社
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
基本介紹
內容簡介
王殿君、魏洪興、任福君所著的《移動機器人自主定位技術》主要研究基於多信息融合的定位技術。在對機器人驅動模式深入討論的基礎上，採用輪式驅動模式，選擇PC104板卡標準，選用英特爾公司XScale架構的PXA270ARM微處理器，設計機器人硬體控制系統，開發相關驅動程式。在機器人定位過程中，WLAN定位確定機器人在實驗環境中的大致範圍，利用無線路由器及無線網卡構建了移動機器人定位網路。通過實驗對三邊定位法和機率法進行比較，採用機率法作為WLAN的定位方法，進行大量測試實驗，確定機率法合適的定位參數，並消除無線網路定位時存在的誤差躍變點。針對有源RFID技術在室內定位的特點，使用有源射頻模組，基於Visual C++6．0平台開發出一種室內移動機器人定位系統。
作者簡介
王殿君，男，漢族，1973年9月出生於黑龍江省勃利縣；中國機械工程學會高級會員、中國電子學會高級會員。1995年獲工學學士學位；2000年獲工學碩士學位；2004年獲工學博士學位；2006年12月進入清華大學機械工程博士後流動站工作，2008年12月獲博士後證書。2004．年3月開始在北京石油化工學院從事教學和科研工作，2006年9月被晉升為高級工程師，2007年11月被晉升為副教授。現任北京石油化工學院機械工程學院機電工程系主任，碩士生導師。
先後主持或參與完成北京市教委科技發展計畫項目、北京市優秀人才培養計畫項目、國家“十一五”863計畫專題項目等各級各類科研課題近10項；迄今在清華大學學報、哈爾濱工業大學學報等期刊發表論文60餘篇；獲得1項實用新型專利授權；參編教材1部。
先後主持或參與完成北京市教委科技發展計畫項目、北京市優秀人才培養計畫項目、國家“十一五”863計畫專題項目等各級各類科研課題近10項；迄今在清華大學學報、哈爾濱工業大學學報等期刊發表論文60餘篇；獲得1項實用新型專利授權；參編教材1部。
圖書目錄
前言
第1章 緒論1
1.1 無線網路定位技術現狀1
1.2 射頻識別定位技術現狀2
1.3 視覺定位技術研究現狀3
1.4 信息融合技術研究現狀4
第2章 移動機器人系統結構5
2.1 移動機器人本體結構5
2.1.1 機械系統5
2.1.2 控制系統8
2.2 移動機器人定位系統10
第3章 機器人控制系統設計12
3.1 基於功能構件的機器人模組化體系結構12
3.1.1 體系結構簡介12
3.1.2 功能構件的特點12
3.1.3 控制器功能構件的特點13
3.2 系統需求分析14
3.3 方案設計14
3.3.1 平台的選擇14
3.3.2 結構框架15
3.3.3 板級硬體設計原則16
3.3.4 板級功能劃分16
3.3.5 具體技術路線17
3.4 系統硬體設計19
3.4.1 CPU板的設計19
3.4.2 接外掛程式板的設計31
3.4.3 協處理器板的設計33
3.4.4 按鍵板的設計39
3.5 各部分電路的調試40
3.5.1 總體調試流程40
3.5.2 CPU板調試步驟40
3.5.3 單片機系統調試步驟41
3.5.4 CPLD系統調試步驟41
3.6 協處理器功能實現42
3.6.1 CPLD及其開發流程42
3.6.2 CPLD系統各功能實現44
3.6.3 單片機及其開發流程49
3.6.4 單片機系統程式設計50
3.7 基於嵌入式Linux的軟體設計54
3.7.1 嵌入式Linux作業系統及其開發流程54
3.7.2 設備驅動程式設計54
3.7.3 應用程式設計57
第4章 無線網路定位技術62
4.1 無線網路定位技術概述62
4.2 無線信號強度63
4.2.1 無線信道探測63
4.2.2 網路驅動程式NDIS63
4.3 室內環境定位因素64
4.4 無線信號64
4.4.1 無線信號RSSI值的獲取64
4.4.2 無線信號強度的分布66
4.5 無線定位算法67
4.5.1 信號傳播模型公式68
4.5.2 三邊定位法68
4.5.3 機率法69
4.6 無線網路定位實驗系統70
4.6.1 實驗平台構建71
4.6.2 實驗環境73
4.6.3 定位實驗73
第5章 射頻識別室內定位技術77
5.1 射頻識別技術概況77
5.1.1 射頻識別的基本組成77
5.1.2 射頻識別的基本工作原理78
5.1.3 射頻識別的分類及套用78
5.2 基於射頻識別的室內機器人定位系統79
5.2.1 射頻識別系統技術參數79
5.2.2 射頻識別硬體資源平台80
5.3 射頻識別閱讀器與上位機的串口通信80
5.4 信號強度與幾何距離的映射關係82
5.4.1 無線信號強度測距原理82
5.4.2 信號傳播損耗模型參數的確定83
5.4.3 測距精度分析84
5.5 定位估計理論85
5.5.1 極大似然估計法85
5.5.2 定位中的極大似然估計法(Maximum Likelihood Estimation)86
5.5.3 最小二乘估計法86
5.6 定位算法87
5.6.1 讀取四個標籤定位87
5.6.2 讀取三個標籤定位88
5.6.3 讀取三個以下標籤定位89
5.6.4 定位實驗89
5.6.5 定位精度分析90
5.6.6 實時定位誤差91
5.7 基於射頻識別的機器人系統設計與實驗分析93
5.7.1 基於射頻識別的機器人參數標定系統設計93
5.7.2 基於射頻識別的機器人定位識別系統設計93
5.7.3 機器人定位系統定位實驗分析94
第6章 視覺定位技術97
6.1 SIFT算法概述97
6.1.1 經典SIFT算法簡介97
6.1.2 改進的SIFT算法99
6.2 特徵點匹配101
6.2.1 匹配算法101
6.2.2 kd-tree和BBF算法102
6.3 改進SIFT算法實驗102
6.3.1 特徵點維數對圖像匹配效率影響的實驗102
6.3.2 維數對圖像匹配效率影響的實驗103
6.4 匹配圖像像素大小對圖像匹配效率影響的實驗108
6.4.1 僅背景圖變化的影響108
6.4.2 僅目標圖變化的影響109
6.5 SIFT特徵匹配實驗110
6.5.1 實驗平台構建110
6.5.2 SIFT特徵匹配110
第7章 機器人的網路遙操作112
7.1 基於網際網路的機器人遙操作技術簡介112
7.2 機器人的網路遙操作體系結構114
7.2.1 遙作業系統結構114
7.2.2 遙操作套用模式115
7.2.3 Helix軟體流媒體視頻服務直播介紹116
7.3 機器人遙操作的實施119
7.3.1 遙操作網路通信119
7.3.2 遙操作本地控制程式的建立121
7.3.3 建立遠端控制程式122
7.3.4 機器人導航網頁設計123
7.4 機器人遙操作實驗分析124
第8章 機器人路徑規劃125
8.1 路徑規劃簡介125
8.2 A*算法125
8.2.1 A*算法原理簡介125
8.2.2 A*算法的實現步驟126
8.3 基於A*算法的改進算法及實驗129
8.3.1 基於A*算法的改進算法129
8.3.2 基於A*算法的改進算法實驗132
第9章 系統定位實驗138
9.1 多信息融合定位系統138
9.2 定位信息的卡爾曼濾波139
9.2.1 卡爾曼濾波簡介139
9.2.2 卡爾曼濾波算法140
9.2.3 中值濾波與卡爾曼濾波的比較141
9.3 系統定位實驗142
9.3.1 實驗平台構建142
9.3.2 機器人定位環境144
9.3.3 機器人定位實驗145
9.3.4 定位誤差分析及誤差補償155
參考文獻157
第1章 緒論1
1.1 無線網路定位技術現狀1
1.2 射頻識別定位技術現狀2
1.3 視覺定位技術研究現狀3
1.4 信息融合技術研究現狀4
第2章 移動機器人系統結構5
2.1 移動機器人本體結構5
2.1.1 機械系統5
2.1.2 控制系統8
2.2 移動機器人定位系統10
第3章 機器人控制系統設計12
3.1 基於功能構件的機器人模組化體系結構12
3.1.1 體系結構簡介12
3.1.2 功能構件的特點12
3.1.3 控制器功能構件的特點13
3.2 系統需求分析14
3.3 方案設計14
3.3.1 平台的選擇14
3.3.2 結構框架15
3.3.3 板級硬體設計原則16
3.3.4 板級功能劃分16
3.3.5 具體技術路線17
3.4 系統硬體設計19
3.4.1 CPU板的設計19
3.4.2 接外掛程式板的設計31
3.4.3 協處理器板的設計33
3.4.4 按鍵板的設計39
3.5 各部分電路的調試40
3.5.1 總體調試流程40
3.5.2 CPU板調試步驟40
3.5.3 單片機系統調試步驟41
3.5.4 CPLD系統調試步驟41
3.6 協處理器功能實現42
3.6.1 CPLD及其開發流程42
3.6.2 CPLD系統各功能實現44
3.6.3 單片機及其開發流程49
3.6.4 單片機系統程式設計50
3.7 基於嵌入式Linux的軟體設計54
3.7.1 嵌入式Linux作業系統及其開發流程54
3.7.2 設備驅動程式設計54
3.7.3 應用程式設計57
第4章 無線網路定位技術62
4.1 無線網路定位技術概述62
4.2 無線信號強度63
4.2.1 無線信道探測63
4.2.2 網路驅動程式NDIS63
4.3 室內環境定位因素64
4.4 無線信號64
4.4.1 無線信號RSSI值的獲取64
4.4.2 無線信號強度的分布66
4.5 無線定位算法67
4.5.1 信號傳播模型公式68
4.5.2 三邊定位法68
4.5.3 機率法69
4.6 無線網路定位實驗系統70
4.6.1 實驗平台構建71
4.6.2 實驗環境73
4.6.3 定位實驗73
第5章 射頻識別室內定位技術77
5.1 射頻識別技術概況77
5.1.1 射頻識別的基本組成77
5.1.2 射頻識別的基本工作原理78
5.1.3 射頻識別的分類及套用78
5.2 基於射頻識別的室內機器人定位系統79
5.2.1 射頻識別系統技術參數79
5.2.2 射頻識別硬體資源平台80
5.3 射頻識別閱讀器與上位機的串口通信80
5.4 信號強度與幾何距離的映射關係82
5.4.1 無線信號強度測距原理82
5.4.2 信號傳播損耗模型參數的確定83
5.4.3 測距精度分析84
5.5 定位估計理論85
5.5.1 極大似然估計法85
5.5.2 定位中的極大似然估計法(Maximum Likelihood Estimation)86
5.5.3 最小二乘估計法86
5.6 定位算法87
5.6.1 讀取四個標籤定位87
5.6.2 讀取三個標籤定位88
5.6.3 讀取三個以下標籤定位89
5.6.4 定位實驗89
5.6.5 定位精度分析90
5.6.6 實時定位誤差91
5.7 基於射頻識別的機器人系統設計與實驗分析93
5.7.1 基於射頻識別的機器人參數標定系統設計93
5.7.2 基於射頻識別的機器人定位識別系統設計93
5.7.3 機器人定位系統定位實驗分析94
第6章 視覺定位技術97
6.1 SIFT算法概述97
6.1.1 經典SIFT算法簡介97
6.1.2 改進的SIFT算法99
6.2 特徵點匹配101
6.2.1 匹配算法101
6.2.2 kd-tree和BBF算法102
6.3 改進SIFT算法實驗102
6.3.1 特徵點維數對圖像匹配效率影響的實驗102
6.3.2 維數對圖像匹配效率影響的實驗103
6.4 匹配圖像像素大小對圖像匹配效率影響的實驗108
6.4.1 僅背景圖變化的影響108
6.4.2 僅目標圖變化的影響109
6.5 SIFT特徵匹配實驗110
6.5.1 實驗平台構建110
6.5.2 SIFT特徵匹配110
第7章 機器人的網路遙操作112
7.1 基於網際網路的機器人遙操作技術簡介112
7.2 機器人的網路遙操作體系結構114
7.2.1 遙作業系統結構114
7.2.2 遙操作套用模式115
7.2.3 Helix軟體流媒體視頻服務直播介紹116
7.3 機器人遙操作的實施119
7.3.1 遙操作網路通信119
7.3.2 遙操作本地控制程式的建立121
7.3.3 建立遠端控制程式122
7.3.4 機器人導航網頁設計123
7.4 機器人遙操作實驗分析124
第8章 機器人路徑規劃125
8.1 路徑規劃簡介125
8.2 A*算法125
8.2.1 A*算法原理簡介125
8.2.2 A*算法的實現步驟126
8.3 基於A*算法的改進算法及實驗129
8.3.1 基於A*算法的改進算法129
8.3.2 基於A*算法的改進算法實驗132
第9章 系統定位實驗138
9.1 多信息融合定位系統138
9.2 定位信息的卡爾曼濾波139
9.2.1 卡爾曼濾波簡介139
9.2.2 卡爾曼濾波算法140
9.2.3 中值濾波與卡爾曼濾波的比較141
9.3 系統定位實驗142
9.3.1 實驗平台構建142
9.3.2 機器人定位環境144
9.3.3 機器人定位實驗145
9.3.4 定位誤差分析及誤差補償155
參考文獻157
