论文题目: 全自主机器人足球比赛系统的通信与多传感器信息融合技术
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 谢云
导师: 杨宜民
关键词: 足球机器人,无线通信,多传感器信息融合,单目视觉,偏最小二乘回归法,可编程片上系统,灰色融合,地图创建
文献来源: 广东工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 机器人足球比赛系统是多机器人组成的分布式系统,是一个多学科多领域系统的集成,其目的在于促进分布式人工智能和机器人领域及其各相关学科的发展。机器人足球比赛主要解决分散存在的多智能体,在复杂的动态环境下,通过相互通信和协作,以实时方式进行的知识处理问题。 全自主机器人足球比赛系统是典型的分布式多智能体系统。每个机器人由独立的环境感知子系统、无线通信子系统、行为决策子系统及运动控制子系统组成。并且通过无线通信交换信息实现多机器人之间的协作。因此,研究和开发全自主机器人足球系统是最具挑战的一个研究项目,具有很高的理论研究价值和实际应用价值。 本文主要研究机器人足球比赛系统的无线通信子系统,以及自主足球机器人的环境感知子系统。主要研究内容如下: (1)半自主机器人足球比赛系统通信子系统的设计与实现。分析了半自主足球机器人通信子系统的设计要求;从系统的干扰源分析入手,提出了高可靠、高数率、高性价比、可编程选频的系统设计方法;实现了单工广播式频率可选的无线数据通信系统。实验证明,它可以满足半自主机器人足球系统对通讯子系统的设计要求。 (2)全自主机器人足球比赛系统通信子系统的设计与实现。研究了多机器人通信的多径干扰问题;采用基于CSMA/CA的无线局域网,避免传输媒介访问时的冲突产生;建立了基于C/S模式的对话管理,实现了系统内各机器人之间的点到点和广播式的对话方式,以及可靠的对话连接;为多机器人系统的协作问题求解和信息共享提出了一套可操作的对话协议。该协议提供“队长ID机制”和“应答机制”,实现队长的动态变更并保证可靠的命令下达与系统自恢复。实验证明,它可以满足自主机器人足球比赛系统对信息实时交互的需要。 (3)基于单目视觉的全自主足球机器人几何自定位。这种自定位方法在已经由视觉识别出了场地色标信息的前提下,标定摄像机的内部参数。并且通过单目视觉测量场地特征点与机器人之间的距离,用几何的方法实现全自主足球机器人的自定位。对可能引起误差的因素进行了较为详细的分析,并
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
CONTENTS
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 机器人足球比赛系统的研究意义
1．3 机器人足球比赛系统的历史与发展
1．4 论文的研究内容与结构安排
第二章 全自主机器人足球比赛系统的研究综述
2．1 引言
2．2 机器人足球比赛系统的分类
2．3 全自主机器人足球比赛系统的研究现状及分析
2．3．1 车体结构设计
2．3．2 实时无线通信
2．3．3 视觉及多传感器信息融合
2．3．4 机器学习与路径规划
2．3．5 多机器人协作
2．4 小结
第三章 半自主机器人足球比赛系统的通信子系统
3．1 引言
3．1．1 微型机器人足球比赛系统(MiroSOT)简介
3．1．2 通信子系统的设计要求
3．2 半自主机器人足球比赛系统的通信原理
3．3 通信子系统的干扰源的分析和处理
3．3．1 随机噪声
3．3．2 多径(同频道)干扰
3．3．3 系统内部干扰
3．4 通信子系统的硬件设计
3．4．1 有线接收模块的设计与实现
3．4．2 无线发射和无线接收模块的设计与实现
3．4．3 天线的设计与实现
3．5 通信子系统的软件设计
3．5．1 通信协议
3．5．2 收发器的软件设计
3．6 实验结果与分析
3．7 小结
第四章 全自主机器人足球比赛系统的通信子系统
4．1 引言
4．2 多机器人通信原理
4．3 多机器人通信的多径问题研究
4．3．1 多机器人通信多径干扰的基本模型
4．3．2 多机器人通信系统的多径干扰分析
4．3．3 多径干扰下多机器人通信的间断率分析
4．3．4 多径干扰的分集处理
4．4 通信平台的设计与实现
4．4．1 IEEE802．11标准简介
4．4．2 无线网卡的选择
4．5 基于C/S的对话管理的设计与实现
4．6 对话协议的设计与实现
4．6．1 相关通信内容的定义
4．6．2 相关通信内容的格式
4．7 实验结果与分析
4．7．1 通信子系统的实时性实验结果
4．7．2 通信子系统实验结果
4．8 小结
第五章 全自主足球机器人的单目视觉自定位
5．1 引言
5．2 全自主足球机器人的视觉及其处理系统
5．2．1 RoboCup中型组场地的颜色标志
5．2．2 自主足球机器人视觉的分类及应用
5．2．3 视觉系统的总体结构和处理流程
5．2．4 CCD摄像机与图像采集卡
5．3 视觉测距原理
5．3．1 计算机视觉测距技术
5．3．2 摄像机成像模型及参数标定
5．3．3 摄像机镜头畸变的数学模型
5．3．4 单目视觉空间坐标测量模型
5．4 全自主足球机器人的单目视觉定位模型
5．4．1 机器人的单目视觉几何自定位模型
5．4．2 机器人的摄像机动态标定
5．5 系统测量误差分析及其偏最小二乘回归处理
5．5．1 摄像机CCD像面的量化误差
5．5．2 镜头的非线性畸变误差
5．5．3 内部参数标定误差及其偏最小二乘回归处理
5．6 仿真结果与分析
5．7 小结
第六章 全自主机器人足球比赛系统的非视觉多传感器子系统
6．1 引言
6．2 常用传感器及其选型
6．2．1 超声传感器
6．2．2 电子罗盘
6．2．3 红外传感器
6．3 SOPC技术概述
6．3．1 NIOS软核处理器简介
6．3．2 SOPC Builder简介
6．3．3 DSP Buildler简介
6．4 基于SOPC的非视觉多传感器子系统的设计
6．4．1 超声测距误差与干扰的分析及其处理
6．4．2 非视觉多传感器数据处理子系统的硬件设计
6．4．3 非视觉多传感器数据处理子系统的软件设计
6．5 实验结果与分析
6．6 小结
第七章 全自主机器人足球比赛系统的协作地图创建
7．1 引言
7．2 机器人地图的表示方法
7．3 传感器不确定信息的描述方法
7．3．1 基于概率理论的不确定性信息描述方法
7．3．2 基于模糊理论的不确定性信息描述方法
7．3．3 基于灰色系统理论的不确定性信息描述方法
7．4 全自主机器人足球系统的协作地图创建
7．4．1 单个机器人子栅格地图的创建
7．4．2 基于灰色系统理论的环境信息融合
7．4．3 多机器人协作地图的创建
7．5 仿真结果与分析
7．5．1 仿真实验
7．5．2 实时性分析
7．6 小结
总结
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-07-27
参考文献
- [1].基于视觉的机器人足球比赛系统研究[D]. 张祺.广东工业大学2003
标签：足球机器人论文; 无线通信论文; 多传感器信息融合论文; 单目视觉论文; 偏最小二乘回归法论文; 可编程片上系统论文; 灰色融合论文; 地图创建论文;