多机器人系统的定位技术是确保机器人协同任务 和自主导航的核心组成部分。为了满足不同应用场景 的需求,研究者采用了多种定位方法,并结合不同传感 器技术来提高定位精度、鲁棒性和适应性。常用定位 技术包括视觉SLAM、激光SLAM、超宽带(UWB) 定位、 GPS/IMU融合定位等。
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定位技术
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特点
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适用场景
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核心公式
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视觉SLAM
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传感器成本低,提供丰 富图像信息,适合室内 外环境
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无人机导航、AR设 备、室内外定位
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利用相机投影模型,将三维点X投影到图像平面像素点 u:u=π(RX+t),其中,R,t为相机旋转和平移矩阵,
π( ·)表示投影函数
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激光SLAM
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高精度测距、不受光照 影响,适合弱光和夜间
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自动驾驶、室内机 器人导航
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利用ICP算法优化当前激光扫描S和地图点云M之间
的变换(R,):1 其中,s,和m
分别为对应点对
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UWB定位
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无漂移绝对距离测量,抗干扰能力强
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室内定位、多机器 人编队、GPS信号 弱区域
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多基站测距构成定位方程组:d=(p-p)+e,其中,
d是机器人与第i个基站的测距,p为机器人位置,pI 为基站位置,∈为测量误差
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GPS定位
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全天候定位,适合 开阔区域
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农田、物流配送、城
市道路测绘
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基于伪距测量模型:p₁=(p-s;)+cδt+e,其中,p:是伪 距,s;为第i颗卫星位置,c为光速,δ,是接收机时钟误差
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IMU定位
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提供高频率加速度和 角速度,无需外部信
号,适合无信号环境
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无GPS环境、飞行 姿态稳定
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离散时间下,状态预测:Vk+1=V+a△t,PA+1=PA+
,其中,p和v分别为位置和速度,ag是
加速度
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