室内机器人导航系统的设计及仿真验证

高腾腾，李彩虹，刘国名，郭娜，王迪

(山东理工大学 计算机科学与技术学院, 山东 淄博 255049)

移动机器人是一种在复杂环境下工作，具有自规划、自组织、自适应能力的智能系统[1]。在移动机器人的相关技术研究中，自主导航是其核心问题，也是实现智能化和自主移动的关键技术，具有重要的研究意义。简单来说，自主导航系统能够确定机器人当前位姿，控制机器人沿一条高效、通畅的路线移动到指定目标位置。

自主导航系统中，应用最广泛的是GPS定位导航[2-4]与INS惯性导航[5-7]。其中GPS导航通过GPS实时接收卫星信息调整机器人位姿，促使机器人完成既定路线的智能化追踪。这种方式在室外空旷环境有比较好的导航效果，但在室内环境中，由于建筑物等对GPS信号的干扰，极易使机器人造成定位误差，无法追踪规划好的路线。惯导系统通过计算传感器数据的方式推算机器人航迹，实现定位与导航。这种方式在短时间内，导航精度比较高，但随着时间的增长，因漂移现象积累的误差将会使机器人逐渐丧失导航能力。文献[8-11]针对GPS导航系统与惯导系统的缺点，提出INS/GPS组合导航系统，在一定程度上提高了导航精度。但在室内场景下，其提升效果并不理想。文献[12]提出地面铺设交变磁场轨道与读取IC卡定位的方式进行导航系统设计，成本较大且导航点无法自由调节。文献[13]提出一种多惯性导航系统信息融合方法，有效提高了传统单惯性导航系统的导航精度。文献[14-15]提出结合惯导系统与视觉导航系统，有效发挥两种导航技术的优势，进而提高导航精度。……