精确定位是移动机器人的关键技术,也是移动机器人领域的基础.采用路标定位方法,提出了一种地图构建方法及路标检测方法,利用路标之间的距离为匹配特征,将检测路标与实际路标进行匹配,从而实现移动机器人的精确定位.该方法大大提高了定位精度,同时降低了传统路标检测算法的复杂性,提高了算法应用的灵活性.工业用激光雷达定位算法封装严密,保密性很强,定位系统的附加值很高,甚至超过了激光雷达的本体价格.通过理论分析,针对采用激光雷达定位的移动机器人,提出一种基于反射板精确定位的算法,为激光雷达定位系统的大规模开发提供了理论基础.

随着铁路货车状态检修项目的深入推进,迫切需要一种应用于铁路货车检测领域的智能机器人系统,代替人工完成部分货车检测工作,提高检修效率。针对铁路货车检修问题,设计了一种智能机器人系统,详细阐述了关键技术,实现了铁路货车的自动巡检。该机器人可监控货车各个部件外观技术状态,确保货车行车安全,最大程度避免了人为失误造成的误判,对列车安全形成“双保险”。

针对城区自动驾驶车辆定位问题,提出一种基于LiDAR与IMU融合的激光惯性里程计。LiDAR通过帧间点云配准进行定位,但对非线性运动的鲁棒性不足;IMU通过对加速度和角速度积分进行定位,但长距离定位误差大。基于此,根据无迹卡尔曼滤波原理对积分位姿和配准位姿进行融合。将积分位姿作为LiDAR配准的初始位姿;同时利用配准位姿修正积分位姿,从而实现长距离持续定位。在某城市道路对所提方法进行实车实验,结果表明所提方法有效提高了里程计的整体定位性能。

在复杂的交通环境中,针对激光雷达应用于无人驾驶车辆的障碍检测的问题,提出了一种基于神经网络的前方车辆检测方法。首先,采用直通滤波算法对原始点云进行分割处理;其次,提出了一种端到端单阶段检测的深度神经网络,该网络利用空洞卷积对RetinaNet网络结构进行优化,增强该网络对车辆的准确性以及鲁棒性;最后,在KITTI数据集上进行了训练以及测试实验。结果显示,经过滤波处理后大幅度降低点云数量,更加精准的标记出检测范围。通过在测试KITTI数据集中测试不同检测算法处理结果对比得出,所提方法在精度提高的基础上,具有更快的检测速度,达到了预期效果,有较高的应用潜力。

针对移动机器人在复杂环境中使用单一传感器进行同时定位与建图存在的精度不足、扫描范围有限等问题,提出一种将激光雷达与Kinect深度相机两种传感器数据融合的方法。首先对Kinect深度数据进行降维处理,然后使用卡尔曼滤波对激光数据与Kinect深度数据进行融合,在建图阶段使用贝叶斯估计将激光雷达与Kinect各自生成的二维局部栅格地图进行融合。通过实验表明,该方法获得的地图包含更加丰富的环境信息,有助于后续的导航避障工作。

根据移动机器人的定位和建图需求,设计并构建了基于ROS操作系统和激光雷达的移动机器人系统。移动机器人系统采用小型工控机作为上位机,stm32单片机作为下位机,利用RPLIADR A2激光雷达获取环境信息,在ROS机器人系统分布式框架下进行开发,实现基于cartographer算法的同步定位与建图功能。仿真实验及实际环境测试结果表明,该移动机器人具有良好的建图精度和系统性能,具有拓展方便、模块化等优点。

报道了新研制的一种便携式激光测云仪,该设备由光学、电子和机械三部分组成,采用单片机处理回波信号、识别云底高度,并给出了该激光测云仪的相关参数.将回波斜率突增点作为云底定义点,利用云回波在上升斜率、脉冲宽度和幅度上与大气回波及噪声脉冲间的差异,识别反演出云底高度.另外,同一位置连续测量数次,可以剔除干扰噪声.与计数式激光测云仪进行了实测比较,数据基本吻合.结果表明便携仪的云高识别算法基本合理、可行,便携仪中所采用的剔除大气回波伪信号算法能提高系统的测低云性能,智能识别算法能滤除干扰噪声.最后,需要对算法进行进一步的优化.

简要介绍了时幅转换技术［1］的原理、实现方法以及在激光测距系统中的应用。 给出了实际时幅转换特性的试验数据及精度分析。 利用时幅转换器测量时间的精度和分 辨率可以分别达到几十皮秒和几皮秒的量级。 将这一技术应用于传统的激光测距系统后， 可以将测距精度和分辨率由原来的分米级分别提高到厘米级和毫米级。

采用同时测量Rayleigh散射和Mie散射混合信号的多普勒频移的单边缘技术,探测低空中(<12 km)的大气风速.由于大气后向散射比Rb值的变化,导致测量结果有很大的误差.详细分析了Rb值的变化对风速测量灵敏度及测量结果的影响,并做出了在不同Rb值情况下的风速测量校正曲线.结果表明随着Rb值的增大,风速测量灵敏度有升高的趋势;随着Rb值偏差的增大,测量的风速误差有增大的趋势;同时,在相同的Rb值偏差情况下,随着径向风速的增大,测量的风速误差也有相应的增大.

在对流层(小于12km),由于大气中气深胶的存在,传统的利用大气中瑞利散射光谱测量大气温度的方法具有一定的局限性.借助傅里叶分析方法对不同高度的大气后向散射光谱通过碘吸收池所产生的不同透过率曲线进行处理,同时考虑了对流层中气深胶的影响,可得到对流层中不同高度、不同大气后向散射比条件下的温度轮廓线.