纯方位角目标跟踪及移动平台可观性控制方法

作     者：伍明 李广宇 魏振华 汪洪桥 WU Ming;LI Guangyu;WEI Zhenhua;WANG Hongqiao

作者机构：西安高技术研究所信息系统室陕西西安710025 陕西广播电视大学教学科陕西西安710023 

出 版 物：《智能系统学报》 (CAAI Transactions on Intelligent Systems)

年 卷 期：2022年第17卷第5期

页      面：919-930页

核心收录：

学科分类：081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61503389) 陕西省自然科学基金项目(2015JM6313,2020JM358) 

主　　题：目标跟踪 纯方位角观测 机器人同时定位与地图构建 机器人导航控制 单目视觉导航 可观性控制 自主移动平台 单目视觉 

摘      要：为了解决未知环境下的单目视觉移动机器人目标跟踪问题,提出了一种将目标状态估计与机器人可观性控制相结合的机器人同时定位、地图构建与目标跟踪方法。在状态估计方面,以机器人单目视觉同时定位与地图构建为基础,设计了扩展式卡尔曼滤波框架下的目标跟踪算法;在机器人可观性控制方面,设计了基于目标协方差阵更新最大化的优化控制方法。该方法能够实现机器人在单目视觉条件下对自身状态、环境状态、目标状态的同步估计以及目标跟随。仿真和原型样机实验验证了目标状态估计和机器人控制之间的耦合关系,证明了方法的准确性和有效性,结果表明:机器人将产生螺旋状机动运动轨迹,同时,目标跟踪和机器人定位精度与机器人机动能力成正比例关系。