基于支持向量机的自恢复自适应蒙特卡洛定位算法

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作者 乔恩保 高向阳 程俊 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第10期3246-3251,共6页

机器人定位技术对智能机器人的高效、精确和安全运行至关重要,然而在实际的定位过程中,机器人常面临“绑架”问题。为了应对这一难题,提出一种基于支持向量机(SVM)的自恢复自适应蒙特卡洛定位(SVM-SRAMCL)算法。首先,构建用于识别机器... 机器人定位技术对智能机器人的高效、精确和安全运行至关重要,然而在实际的定位过程中,机器人常面临“绑架”问题。为了应对这一难题,提出一种基于支持向量机(SVM)的自恢复自适应蒙特卡洛定位(SVM-SRAMCL)算法。首先,构建用于识别机器人“绑架”状态的检测模型——基于SVM的绑架检测模型(SVM-KDM);其次,通过自适应蒙特卡洛定位(AMCL)算法所得的粒子集计算粒子特性值,并作为SVM-KDM的输入,一旦检测到“绑架”事件,使用扩展卡尔曼滤波器(EKF)融合惯性测量单元(IMU)和里程计(Odom)的数据估计机器人的新位姿;最后,使用AMCL算法进行粒子预测、更新和重采样,最终实现机器人的重新定位。相较于自恢复蒙特卡洛定位(SR-MCL)算法,绑架后恢复定位所需的更新减少了4.1次,重定位的成功率提高了3个百分点。实验结果验证了所提算法在解决移动机器人的定位“绑架”问题方面具有更高的效率和成功率。 展开更多

关键词 移动机器人 拓展卡尔曼滤波器 支持向量机 定位恢复 自适应蒙特卡洛定位

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基于自适应多提议分布粒子滤波的蒙特卡洛定位算法 被引量：14

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作者 罗元 庞冬雪 +1 位作者 张毅 苏琴 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2016年第8期2352-2356,共5页

针对基于Cubature粒子滤波的蒙特卡罗定位(CMCL)算法存在的计算量大、实时处理能力较差的问题,提出一种基于自适应多提议分布粒子滤波的蒙特卡罗定位(AMPD-MCL)算法。该算法利用Cubature卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波改进提议分布,融入当... 针对基于Cubature粒子滤波的蒙特卡罗定位(CMCL)算法存在的计算量大、实时处理能力较差的问题,提出一种基于自适应多提议分布粒子滤波的蒙特卡罗定位(AMPD-MCL)算法。该算法利用Cubature卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波改进提议分布,融入当前观测信息,减弱粒子退化现象;重采样部分采用Kullback-Leibler距离(KLD)采样,根据粒子在状态空间的分布状况,在线调整下一次滤波迭代所需粒子数,从而减小计算量。仿真实验验证了自适应多提议分布粒子滤波(AMPD-PF)的有效性;同时在机器人操作系统(ROS)上进行实验,结果表明改进算法的平均定位精度达到19.891 cm,定位所需粒子数稳定在60,定位时间为45.543 s,较CMCL算法在定位精度上提高了71.03%,时间缩短了63.10%。实验结果表明,AMPD-MCL算法减小了定位误差,能实时在线调整粒子数,有效减少了算法计算量,提高了实时处理能力。 展开更多

关键词 蒙特卡洛定位 多提议分布 Cubature卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波 Kullback-Leibler距离采样 机器人操作系统

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融入二维码信息的自适应蒙特卡洛定位算法 被引量：13

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作者 胡章芳 曾林全 +2 位作者 罗元 罗鑫 赵立明 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第4期989-993,共5页

蒙特卡洛定位(MCL)算法存在计算量大、定位精度差的问题,由于二维码具有携带信息的多样性、二维码识别的方便性与易用性的特点,提出一种融入二维码信息的自适应蒙特卡洛定位算法。首先,利用二维码提供的绝对位置信息修正里程计模型的累... 蒙特卡洛定位(MCL)算法存在计算量大、定位精度差的问题,由于二维码具有携带信息的多样性、二维码识别的方便性与易用性的特点,提出一种融入二维码信息的自适应蒙特卡洛定位算法。首先,利用二维码提供的绝对位置信息修正里程计模型的累计误差后进行采样;然后,采用激光传感器提供的观测模型确定粒子的重要性权重;最后,因为重采样部分采用固定样本集会导致大计算量,所以利用Kullback-Leibler距离(KLD)进行重采样,根据粒子在状态空间的分布情况自适应调整下一次迭代所需粒子数,从而减小计算量。基于移动机器人进行的实验结果表明,改进算法与传统蒙特卡洛算法相比定位精度提高了15.09%,时间缩短了15.28%。 展开更多

关键词 蒙特卡洛定位 里程计运动模型 观测模型 二维码 Kullback-Leibler距离采样

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基于频谱感知的蒙特卡洛定位算法 被引量：2

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作者 马明明 张永辉 陈真佳 《计算机工程与设计》 北大核心 2020年第10期2701-2706,共6页

为在未知信号源参数的情况下,仅根据接收到的观测信号对信号进行定位,结合频谱感知得到的接收信号强度(RSSI),提出一种分布式蒙特卡洛定位算法,从无线电信号传播损耗特性的物理层面出发,结合RSSI定位和蒙特卡洛方法,将传统的测距定位转... 为在未知信号源参数的情况下,仅根据接收到的观测信号对信号进行定位,结合频谱感知得到的接收信号强度(RSSI),提出一种分布式蒙特卡洛定位算法,从无线电信号传播损耗特性的物理层面出发,结合RSSI定位和蒙特卡洛方法,将传统的测距定位转换为概率学问题,利用不同检测节点的RSSI值的比较和四分法对信号源位置进行预测,缩小采样空间,增加更多的粒子滤波要求,达到提高定位精度的目的。仿真结果表明,相比于传统定位算法,该算法定位精度高,容错性好,能够减少由RSSI测量精度不高、检测节点频繁离开或加入引起的定位误差。 展开更多

关键词 频谱感知 协同检测 接收信号强度 蒙特卡洛定位 信号源盲检测

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基于时序蒙特卡洛的WSN节点定位算法 被引量：8

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作者 田浩杉 李翠然 +1 位作者 谢健骊 梁樱馨 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1724-1730,共7页

针对无线传感器网络(WSN)中的移动节点定位问题,提出了一种将反馈时间序列与蒙特卡洛相结合的定位算法TSMCL(Feedback Time Series-Based Monte Carlo)。该算法基于目标节点1跳范围内的邻居锚节点(至少3个)反馈信号的先后顺序,构建了节... 针对无线传感器网络(WSN)中的移动节点定位问题,提出了一种将反馈时间序列与蒙特卡洛相结合的定位算法TSMCL(Feedback Time Series-Based Monte Carlo)。该算法基于目标节点1跳范围内的邻居锚节点(至少3个)反馈信号的先后顺序,构建了节点可能的初始采样区域R1,并以区域R1与蒙特卡洛采样区域R2的重叠区作为新的采样区域R,以进一步缩小采样范围、提高采样效率。仿真结果表明:与蒙特卡洛定位算法相比,提出的TSMCL算法能够减少约38%的定位误差,尤其当节点移动速度较高时,算法的收敛速度也得到了显著提升。 展开更多

关键词 无线传感器网络 时序排列 蒙特卡洛定位 定位算法

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基于LIO-SAM建图和激光视觉融合定位的温室自主行走系统 被引量：15

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作者 孙国祥 黄银锋 +2 位作者 汪小旵 袁云鹏 陈光宇 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期227-239,共13页

为解决传统导航方案在温室内无法应对光照变化大、作物行间距窄、接收GPS信号差等问题,该研究提出了基于即时定位与地图构建技术的激光视觉融合式自主导航算法。该系统利用三维激光雷达VLP-16(Velodyne LiDAR,VLP-16)和惯性测量单元获... 为解决传统导航方案在温室内无法应对光照变化大、作物行间距窄、接收GPS信号差等问题,该研究提出了基于即时定位与地图构建技术的激光视觉融合式自主导航算法。该系统利用三维激光雷达VLP-16(Velodyne LiDAR,VLP-16)和惯性测量单元获取温室环境信息,采用基于紧耦合的雷达惯导定位建图(tightly-coupled lidar inertial odometry via smoothing and mapping,LIO-SAM)算法构建导航地图,基于轮式里程计和视觉里程计采用扩展卡尔曼滤波器算法实现局部定位,融合激光点云配准算法和自适应蒙特卡洛定位算法实现全局定位。同时,在自主行走系统应用A*算法规划全局路径和动态窗口算法规划局部路径,从而实现自主导航。试验结果表明,LIO-SAM算法构建的温室导航地图最大相对误差、最大绝对误差和均方根误差分别为9.9%、0.081和0.063 m,在温室内改进后的定位算法横向偏差小于0.020 m,纵向偏差小于0.090 m;当自主行走系统以0.15、0.30和0.50 m/s的速度运行时,横向偏差、纵向偏差和航向偏角的平均值分别小于0.120 m、0.10 m和8.5°,标准差分别小于0.070 m、0.140 m和6.6°。该导航方案满足自主行走系统在温室内高精度建图、定位和导航的需求,可为自主移动平台提供理论与技术支撑。 展开更多

关键词 温室 自主导航 视觉里程计 即时定位与地图构建 自适应蒙特卡洛定位 卡尔曼滤波

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基于萤火虫算法改进移动机器人定位方法研究 被引量：21

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作者 朱奇光 肖亚昆 +2 位作者 陈卫东 倪春香 陈颖 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期323-329,共7页

针对传统蒙特卡洛定位中粒子退化以及粒子贫乏造成的移动机器人定位精度下降问题,提出了利用萤火虫算法改进蒙特卡洛定位的方法。利用改进后的萤火虫算法优化粒子的采样过程,使粒子在权值更新前趋向高似然区域,并且改进了重采样策略,新... 针对传统蒙特卡洛定位中粒子退化以及粒子贫乏造成的移动机器人定位精度下降问题,提出了利用萤火虫算法改进蒙特卡洛定位的方法。利用改进后的萤火虫算法优化粒子的采样过程,使粒子在权值更新前趋向高似然区域,并且改进了重采样策略,新的重采样可以使粒子的多样性更好。将改进后的新算法用于机器人定位实验中,结果表明新算法相比扩展卡尔曼粒子滤波在粒子数分别为10、30、50的情况下性能分别提高了20%、34%、29%,并且使用的时间更少。 展开更多

关键词 移动机器人 蒙特卡洛定位 粒子滤波 萤火虫算法 重采样

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GNSS失锁下融合描述子与粒子滤波的LiDAR定位方法研究 被引量：1

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作者 李昂 钟若飞 +3 位作者 刘正军 谢东海 吴伟 张琰 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2023年第8期84-90,共7页

在GNSS失锁情况下,如何基于三维激光雷达进行定位,是值得关注的问题。通过点云匹配或蒙特卡洛定位(MCL)的方法进行定位,存在初值敏感、计算时间长和搜索空间大的问题。本文提出了一种定位方法,首先利用描述子初始化,确定粗略的位姿,缩... 在GNSS失锁情况下,如何基于三维激光雷达进行定位,是值得关注的问题。通过点云匹配或蒙特卡洛定位(MCL)的方法进行定位,存在初值敏感、计算时间长和搜索空间大的问题。本文提出了一种定位方法,首先利用描述子初始化,确定粗略的位姿,缩小搜索空间,然后使用MCL进行精定位。通过给定描述子初值,预先计算三维网格概率,达到了缩小搜索空间、减少计算时间的效果。初步的试验结果表明,该方法在GNSS失锁情况下定位精度保持较好。 展开更多

关键词 LIDAR 描述子 蒙特卡洛定位 GNSS失锁

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基于PMCL方法的大规模无线传感器网络移动定位机制

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作者 吕春峰 朱建平 陶正苏 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第10期28-31,共4页

针对传统的蒙特卡洛(MC)移动定位方法迭代次数较多、样本数量易衰减、观测值多样性差等缺点,提出了改进的群蒙特卡洛定位(PMCL)机制:采用两重限制手段降低迭代次数;采用蒙特卡洛群对重采样进行精确匹配。基于节点密度、锚节点分布比例... 针对传统的蒙特卡洛(MC)移动定位方法迭代次数较多、样本数量易衰减、观测值多样性差等缺点,提出了改进的群蒙特卡洛定位(PMCL)机制:采用两重限制手段降低迭代次数;采用蒙特卡洛群对重采样进行精确匹配。基于节点密度、锚节点分布比例、样本数量等参数,对PMCL机制进行理论分析和实验仿真。PMCL机制与其他的基于序列蒙特卡洛(SMC)机制进行性能比较。结果表明:PMCL机制的延时性能得到了较大提高,且在节点移动速度较低、节点密度较大的情况下,其定位准确度也优于其他的定位机制。 展开更多

关键词 无线传感器网络 移动定位机制 隐藏终端耦合机制 群蒙特卡洛定位机制

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基于爬山粒子群优化的移动传感网络定位算法 被引量：4

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作者 吉小洪 魏开平 胡文杰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第5期84-88,共5页

针对蒙特卡洛定位(Monte Carlo Localization,MCL)采样效率不高,定位精度较低的问题,提出一种新的基于爬山法优化策略的移动无线传感网络定位算法HCPSO-MCL(Hill Climbing Particle Swarm Optimization-MCL),将节点定位问题转化为全局... 针对蒙特卡洛定位(Monte Carlo Localization,MCL)采样效率不高,定位精度较低的问题,提出一种新的基于爬山法优化策略的移动无线传感网络定位算法HCPSO-MCL(Hill Climbing Particle Swarm Optimization-MCL),将节点定位问题转化为全局优化问题。HCPSO-MCL算法采用基于爬山策略的混合粒子群优化算法对MCL的估计值进行修正,从而实现节点快速准确定位。实验仿真结果表明,HCPSO-MCL较之于MCL算法在定位精度上有很大改进,而且比PSO-MCL(Particle Swarm Optimization-MCL)算法有更快的收敛性。 展开更多

关键词 无线传感网络 蒙特卡洛定位 爬山粒子群算法

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无里程计移动机器人多传感器融合定位算法 被引量：4

11

作者 张礼睿 孙勇智 +2 位作者 刘力铭 李津蓉 许垚 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第2期109-112,共4页

为解决无里程计移动机器人室内定位问题,提出一种不依赖里程计数据的多传感器融合定位算法。首先,使用RF2O算法从激光雷达信息中获取移动机器人的运动数据;其次,使用扩展卡尔曼滤波融合IMU数据和RF2O算法计算的数据得到初步的定位数据;... 为解决无里程计移动机器人室内定位问题,提出一种不依赖里程计数据的多传感器融合定位算法。首先,使用RF2O算法从激光雷达信息中获取移动机器人的运动数据;其次,使用扩展卡尔曼滤波融合IMU数据和RF2O算法计算的数据得到初步的定位数据;最后,使用自适应蒙特卡洛定位算法对定位数据进行修正,解决误差累计问题,得到精确的定位结果。结果表明,本文提出的定位算法可以有效降低测量误差、缩短算法运行时间,具有定位精度高且计算量小的优点,可以满足无里程计的移动机器人的定位需求。 展开更多

关键词 室内定位 多传感器融合 RF2O算法 扩展卡尔曼滤波 自适应蒙特卡洛定位

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基于激光扫描测距的机器人粒子滤波定位技术研究 被引量：3

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作者 戈广双 李子龙 +1 位作者 杨凯 马瑞鑫 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第12期36-39,共4页

传统的粒子滤波即时定位与地图构建(SLAM)算法在构建地图和目标进行自主定位时,粒子数量大,占用的内存高,重采样之后容易出现粒子匮乏现象,为了提高机器人自主定位的效率,提出了一种改进的重采样策略和粒子更新策略,融入系统模型。在装... 传统的粒子滤波即时定位与地图构建(SLAM)算法在构建地图和目标进行自主定位时,粒子数量大,占用的内存高,重采样之后容易出现粒子匮乏现象,为了提高机器人自主定位的效率,提出了一种改进的重采样策略和粒子更新策略,融入系统模型。在装有机器人操作系统(ROS)的旅行家移动机器人上进行测试,实验结果表明:方法能够有效提升粒子滤波定位的效率。 展开更多

关键词 即时定位与地图构建 粒子滤波 蒙特卡洛定位算法 机器人操作系统

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基于路标的机器人自定位方法 被引量：6

13

作者 刘俊承 原魁 +1 位作者 周庆瑞 彭一准 《科学技术与工程》 2005年第17期i0001-i0001,1266-1270,共6页

介绍了一种基于路标的移动机器人自定位方法。为了解决仅仅利用视觉系统得到的路标信息使用蒙特卡洛自定位(MCL)算法进行机器人自定位时存在较大误差的问题,提出了一种将MCL算法与unscented卡尔曼滤波器相结合进行自定位的方法,将从机... 介绍了一种基于路标的移动机器人自定位方法。为了解决仅仅利用视觉系统得到的路标信息使用蒙特卡洛自定位(MCL)算法进行机器人自定位时存在较大误差的问题,提出了一种将MCL算法与unscented卡尔曼滤波器相结合进行自定位的方法,将从机器人视觉系统获取的路标信息,从驱动轮码盘获取的位置信息,以及从电子罗盘获取的机器人方位信息进行有效融合,从而提高了机器人的自定位精度。实验结果表明,该方法不但可以提高机器人的自定位精度,而且具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 蒙特卡洛自定位(MCL) UNSCENTED卡尔曼滤波 机器人自定位 数据融合

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移动机器人定位算法研究与仿真 被引量：4

14

作者 姜毅 唐善政 《农业装备与车辆工程》 2019年第7期50-54,共5页

在蒙特卡罗定位的理论基础上,对于已知全局地图下移动机器人概率定位问题,提出基于高阶共轭粒子滤波的蒙特卡罗算法,主要利用高阶共轭无迹粒子滤波器精确设计滤波器的提议分布,使移动机器人的位置状态估计达到高阶精度;同时,结合移动机... 在蒙特卡罗定位的理论基础上,对于已知全局地图下移动机器人概率定位问题,提出基于高阶共轭粒子滤波的蒙特卡罗算法,主要利用高阶共轭无迹粒子滤波器精确设计滤波器的提议分布,使移动机器人的位置状态估计达到高阶精度;同时,结合移动机器人自身的航迹推算,来验证基于高阶共轭粒子滤波的蒙特卡罗算法的有效性。 展开更多

关键词 粒子滤波 蒙特卡洛定位 航迹推算 无迹变换

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变电站故障预警巡检机器人自主运动规划 被引量：26

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作者 郑亚红 于雪庭 +2 位作者 马少华 韩子娇 董雁楠 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2021年第1期6-11,共6页

针对当前变电站巡检无人化的场景需求,结合变电站的内部环境特征、巡检机器人运动学与动力学模型,提出智能巡检机器人自主运动规划方法与故障诊断方法.为克服传统蒙特卡洛算法中机器人绑架和粒子数固定问题,提出自适应蒙特卡洛定位算法... 针对当前变电站巡检无人化的场景需求,结合变电站的内部环境特征、巡检机器人运动学与动力学模型,提出智能巡检机器人自主运动规划方法与故障诊断方法.为克服传统蒙特卡洛算法中机器人绑架和粒子数固定问题,提出自适应蒙特卡洛定位算法,对巡检机器人位置实时定位,并与故障阈值的异常温度检测与报警算法相结合.通过真实场景下的路径规划与多种电力器件温度监测实验,证明了提出的方法能有效规划最优巡检路径与温度巡检任务. 展开更多

关键词 巡检无人化 巡检机器人 自主运动规划 实时定位 自适应蒙特卡洛定位 故障阈值 温度检测 报警算法

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