机器人杂志 1687 - 9619 1687 - 9600 Hindawi出版公司 506245年 10.1155 / 2011/506245 506245年 研究文章 一种自适应内存模型长期自主移动机器人的导航 Hentschel M。 瓦格纳 B。 迪亚斯 豪尔赫•曼努埃尔• 实时系统的部门 系统工程研究所 汉诺威莱布尼兹汉诺威大学,30167 德国 uni-hannover.de 2011年 12 1 2012年 2011年 14 07年 2011年 09年 10 2011年 2011年 版权©2011 m . Hentschel和瓦格纳。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

介绍了自主移动机器人的环境表示,随着时间的推移不断适应。提出的方法是受人类记忆信息处理和存储当前和过去的知识环境。摘要内存模型应用于时变信息障碍和引擎在自主机器人的工作空间和用于解决机器人的导航循环。这包括定位和路径规划以及车辆控制。提出的方法是评估在实际实验中改变室内环境。结果表明,环境表现稳定,改善其质量随着时间的推移,和适应变化。

1。介绍</t我tle> <p> <sc> T</年代c>他环境中的导航能力是最重要的一个要求自主移动机器人。一般来说,这种导航任务可以定义为三种基本能力的组合:定位、路径规划、车辆控制。本地化表示机器人的能力来确定自己的位置和姿态(称为<我talic> 构成</我talic>)在全球参考框架。路径规划定义适当的运动序列的计算命令从当前机器人位置达到目的地。由于其规划组件,路径规划通常是运动前执行。计划路径是紧随其后的是机器人使用运动控制和无功避障。一个障碍是反动地避免,全球执行路径重新规划。</p> <p>为了解决导航任务,之前关于环境的知识是必需的。这知识包括地标特性可以用于定位、几何和语义信息路线可能应用于路径规划,和障碍配置必须绕过安全。在机器人的社区,环境知识通常是事先给定的(<xref ref-type="bibr" rid="B14"> 1</xref>)或从头开始建立之前操作通过使用大满贯的方法(<xref ref-type="bibr" rid="B11"> 2</xref>]。</p> <p>在这种情况下,它应该是,世界可以被假定为静态或机器人操作只在有限的一段时间。然而,未来服务机器人必须自主运行从几个星期到几年。在这长期的操作,这些机器人将与人分享他们的工作空间和与人类以及手动和自动操作车辆。通常,这些环境随时间变化的,不能假定为静态了。</p> <p>环境的变化可能出现逐渐或突然发生时机器人的感知范围之外。一般来说,我们区分三种类型的对象:<我talic> 动态</我talic>,<我talic> semistatic,</我talic>和<我talic> 静态</我talic>对象。对象喜欢车或人以一定速度运动方向被称为动态定义。机器人的感知范围内,速度和运动方向可以通过考虑后续估计感觉测量。对象,改变他们的姿势或物理维度没有直接的运动被称为semistatic,植树和停车等汽车以及机器人的感知范围外发生的变化。另一方面,对象是不变的变化表示为静态的。此外,改变可能不是永久:一扇门被打开,一个包在走廊里可能已经离开一段时间,等等。一般来说,它是未知的自主机器人的时候,在哪儿,这些变化会发生多久。一个安全的和安全的长期运行在这些环境中,移动机器人将不得不适应这些变化。此外,在让机器人有能力存储当前状态和记住过去环境的表象,他们将有能力从过去中学习。这些要求需要移动的环境表示系统的新概念。</p> <p>在本文中,自适应环境模型为长期的自主移动机器人导航。人类记忆的概念后,这种表示方法包括三个基本的商店:感觉记忆,短时记忆和长时记忆。感官记忆包含原始数据从传感器在短期记忆用于存储环境数据,为机器人是至关重要的。在短期记忆中,相关数据标识,然后转移到长期记忆。通过使用时间并行存储,提出了内存方法允许时变环境数据的时空造型。摘要内存模型应用于环境中的障碍和路线和用于对象跟踪、定位、路径规划和避障。因此,自适应记忆模型形式的基础解决自主机器人的导航任务在长期操作。</p> <p>剩下的论文结构如下。部分<xref ref-type="sec" rid="sec2"> 2</xref>讨论了以前的工作在变化环境中导航的方法。部分<xref ref-type="sec" rid="sec3"> 3</xref>介绍了自适应这项工作是基于内存模型。部分<xref ref-type="sec" rid="sec4"> 4</xref>介绍了代表性和部分更新的障碍<xref ref-type="sec" rid="sec5"> 5</xref>路线的更新内存中的数据模型。节<xref ref-type="sec" rid="sec6"> 6</xref>数据包含在内存模型用于自主机器人导航。在室内环境中真实的实验结果给出了部分<xref ref-type="sec" rid="sec7"> 7</xref>。最后,结论和讨论部分提出了未来的工作<xref ref-type="sec" rid="sec8"> 8</xref>。</p> </sec> <sec sec-type="section" id="sec2"> <title>2。相关工作</t我tle> <p>大多数现有的导航方法假设世界是静态的。应对不断变化的环境中,一些方法假设一个特定的感官的一部分数据是静态的,不变的,会随着时间而改变。例如Soika et al。<xref ref-type="bibr" rid="B10"> 3</xref>和沃尔夫等。<xref ref-type="bibr" rid="B18"> 4</xref>)从一个三维点云提取天花板特性。在扫描点,这些天花板特性被认为是由移动物体时不变和健壮的阻塞。提取的功能是用作定位具有里程碑意义的测量在工业大厅基于先验地图。</p> <p>其他方法试图明确区分从静态测量和动态检测和过滤移动对象。例如,福克斯等。<xref ref-type="bibr" rid="B5"> 5</xref>)使用一个熵过滤器来确定测量引起的动态对象。Thrun et al。<xref ref-type="bibr" rid="B13"> 6</xref>)为著名的密涅瓦导游机器人开发的过滤分离距离传感器读数对应已知对象从阅读动态障碍造成的。因此使用预装地图所有已知的对象。在大满贯方法中,王et al。<xref ref-type="bibr" rid="B15"> 7</xref>)采用基于启发式识别和过滤动态对象范围内测量。Hahnel et al。<xref ref-type="bibr" rid="B6"> 8</xref>)使用概率的方法来跟踪人们并过滤出相应的测量改进地图构建的过程。虽然这些过滤方法已经被证明是健壮的高度动态的环境中,他们无法检测semistatic对象。</p> <p>近年来,一些作者开始在长期定位研究和显式模型的变化的环境。Biber,从此之后<xref ref-type="bibr" rid="B2"> 9</xref>)提出一个时空地图环境同时在多个时间尺度表示。通过地图的补充部分新的传感器测量timescale-specific学习速度,动态地图适应不断随着时间的推移。表示用于定位通过选择地图的时间表,最适合当前的传感器数据。Stachniss和Burgard<xref ref-type="bibr" rid="B12"> 10</xref>]介绍了一种方法建模的典型配置动态环境中打开和关闭的门。地区检测到变化,这种方法创建本地网格地图(地图补丁)和估计为每个sub-map集群环境中可能的配置。这些补丁地图集成到一个蒙特卡罗定位。这项工作是延长Meyer-Delios et al。<xref ref-type="bibr" rid="B9"> 11</xref>)通过使用本地临时地图提高本地化semistatic环境中就像一个停车场。Dayoub,从此之后<xref ref-type="bibr" rid="B3"> 12</xref>)提出了一种方法长期拓扑基于全向摄像机视觉定位。当地从全景图像中提取的特征来表示一个节点在拓扑地图的外观。采用短期和长期记忆的概念,提出了方法更新的参考图像特征点的一个特定的地方。</p> <p>然而,所有现有的方法长期操作的移动机器人关注本地化的部分。到目前为止,自主导航的完整生命周期,包括定位、路径规划、车辆控制是不考虑。</p> </sec> <sec sec-type="section" id="sec3"> <title>3所示。自适应内存模型</t我tle> <p>在本文中所有关于环境的知识应该是时间的函数。假设一个平面的世界,环境的配置空间在空间和时间域往往在长期操作对无穷。代表现在以及过去知识的环境中自主移动机器人与有限的记忆能力,介绍了一种自适应内存模型(见图<xref ref-type="fig" rid="fig1"> 1</xref>)。内存模型是基于人类记忆的multistore模型提出在1968年由阿特金森和Shiffrin [<xref ref-type="bibr" rid="B1"> 13</xref>]。这个模型中,形成现代记忆理论的基础上,人类的记忆分为三个基本的存储:<我talic> 感官记忆</我talic>(SM),<我talic> 短期记忆</我talic>(STM)<我talic> 长期记忆</我talic>(中心思想)。</p> <fig id="fig1"> <label>图1</label> <p>提出了内存模型。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jr/2011/506245.fig.001"></graphic> </fig> <p>根据阿特金森和Shiffrin,感官记忆包含所有的原始数据通过感官得到的。虽然在SM编码数据,基本识别流程执行。巨大的数据量,存储数据衰减SM经过一段时间的约2秒。短期内或工作记忆形式心理信息处理的基础。选择性注意机制确定哪些数据从STM的感官记忆。短时记忆的容量是有限的,进一步抽象存储数据时执行。STM中的数据可以回忆一段被遗忘前几秒到一分钟。通过排练的过程中,数据在STM可以转移到长期记忆保留的时间更长。在中心在存储过程中,进一步抽象和解释以及结合编码的数据。作为回报,知识存储在中心思想影响感知和影响环境中的数据了。 In general, when new data moves from SM via STM to LTM, the amount of data is condensed with previous data and the level of abstraction arises.</p> <p>在本文中我们将这个人类记忆的概念应用于自主移动机器人。为此,我们让两个假设。首先,每个存储的内存(SM、STM和LTM)分为substores<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"> <mml:mrow> <mml:mi> ς</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>代表不同的数据(例如,障碍和路径数据)。其次,每个substore<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"> <mml:mrow> <mml:mi> ς</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>是在时间域分为<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"> <mml:mrow> <mml:mi> λ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>槽的长度<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M4"> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>。的时间内<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M5"> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>数据被认为是有效的。为此,每个substore能够记住的一段时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M6"> <mml:mi> λ</米米l:米我> <mml:mo> ·</米米l:米o> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>。颞表示被认为是一个循环的缓冲区中,覆盖第一个条目的操作时间超过<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M7"> <mml:mi> λ</米米l:米我> <mml:mo> ·</米米l:米o> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>。当前时间的<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M8"> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>,该指数<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M9"> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>当前时间在substore槽<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M10"> <mml:mrow> <mml:mi> ς</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>是通过应用模量计算的操作如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq1"> <label>(1)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M11"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mfrac> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> Δ</米米l:米我> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:mfrac> <mml:mi> 国防部</米米l:米我> <mml:mo> ⁡</米米l:米o> <mml:mi> λ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M12"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>表示操作的起始时间。的数量<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M13"> <mml:mrow> <mml:mi> λ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>时间槽/存储是预定义的,取决于类型的数据存储。一般来说,时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M14"> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>对于每一个时间槽增加从SM / STM LTM导致记忆广度的增加<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M15"> <mml:mi> λ</米米l:米我> <mml:mo> ·</米米l:米o> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>。</p> <p>在下面几节中,我们将介绍如何集成障碍以及路线知识在这个内存概念和使用记忆信息来提高机器人导航在变化的环境中(见图<xref ref-type="fig" rid="fig2"> 2</xref>概述)。</p> <fig id="fig2"> <label>图2</label> <p>数据流的长期导航方法。纯白色矩形表示槽底沟的内存模型中,为数据处理和虚线矩形表示算法。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jr/2011/506245.fig.002"></graphic> </fig> </sec> <sec sec-type="section" id="sec4"> <title>4所示。障碍表现</t我tle> <sec sec-type="subsection" id="sec4.1"> <title>4.1。感官记忆</t我tle> <p>环境感知传感器应该是2 d和3 d范围。只使用2 d导航方法,相关的3 d传感器数据降低到2 d平面通过应用技术<我talic> 虚拟的二维扫描</我talic>(<xref ref-type="bibr" rid="B16"> 14</xref>]。每一个2 d传感器测量<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M16"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>下面,名叫扫描点,定义如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq2"> <label>(2)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M17"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> α</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> r</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> </mml:mo> <mml:mtext> 与</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mi> α</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> r</米米l:米我> <mml:mo> ∈</米米l:米o> <mml:mi mathvariant="double-struck"> R</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mi> d</米米l:米我> <mml:mo> ∈</米米l:米o> <mml:mi> D</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M18"> <mml:mrow> <mml:mi> α</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>表示极角和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M19"> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的范围在robot-centred极坐标测量系统<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M20"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> CS</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。的元素<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M21"> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>代表估计动态类的扫描点,作为一个元素下列可能的设置:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq3"> <label>(3)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M22"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mi> D</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mtext> 动态</米米l:米text> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mtext> semistatic</米米l:米text> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mtext> 静态</米米l:米text> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mtext> 未知的</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mo> }</米米l:米o> </mml:mrow> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在定义部分<xref ref-type="sec" rid="sec1"> 1</xref>,<我talic> 动态</我talic>表明,属于一个移动物体而扫描点<我talic> semistatic</我talic>代表一个对象,没有移动和变化<我talic> 静态</我talic>表示对象变化时不变。<我talic> 未知的</我talic>表示没有可用动态分类。由于共同的范围传感器无法分类的动态扫描点,<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M23"> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>最初设置为<我talic> 未知的</我talic>为<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M24"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。</p> <p>由于极角<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M25"> <mml:mrow> <mml:mi> α</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和范围<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M26"> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>扫描点与一个真正的传感器,测量他们的精度是有限的。对于造型的错误,我们假设每个<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M27"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>一个正常的分布式错误使用以下协方差:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq4"> <label>(4)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M28"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:munderover> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:munderover> <mml:mrow> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="pmatrix"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mtable class="pmatrix"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> α</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> <mml:mi> α</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> α</米米l:米我> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="pmatrix"> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>注意,我们忽视了系统测量误差和模型的随机误差<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M29"> <mml:mrow> <mml:mi> α</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M30"> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。为进一步简化,我们假设动态分类<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M31"> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>“正确的。”</p> <p>最后,一个完整的二维扫描代表机器人周围的当地环境定义如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq5"> <label>(5)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M32"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:munderover> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:munderover> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo> }</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> <mml:mo> …</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>扫描<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M33"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>由<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M34"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>扫描点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M35"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和相关的协方差矩阵<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M36"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mo> ∑</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。每一个2 d扫描一个离散的时间步长有关<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M37"> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。在使用多个传感器,一个额外的转换将传感器数据转换成适用于机器人坐标系<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M38"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> CS</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。</p> <p>假设地面车辆、机器人的姿态被定义在每一个时间步<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M39"> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq6"> <label>(6)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M40"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> y</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> </mml:mo> <mml:mtext> 与</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mi> x</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> y</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> φ</米米l:米我> <mml:mo> ∈</米米l:米o> <mml:mi mathvariant="double-struck"> R</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M41"> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M42"> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>代表着地位和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M43"> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>表示机器人的方向(更准确地说,构成机器人的坐标系统<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M44"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> CS</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>)。姿势<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M45"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>给出的world-centered笛卡尔坐标系统<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M46"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> CS</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> W</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和定位的结果的方法(见部分<xref ref-type="sec" rid="sec6.1"> 6.1</xref>)。根据输入数据和定位方法,姿势估计有一定的不确定性。</p> <p>假设一个正常的分布位置以及姿态误差,相关的协方差矩阵被定义在每一个时间步<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M47"> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq7"> <label>(7)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M48"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:munderover> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:munderover> <mml:mrow> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="pmatrix"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mtable class="pmatrix"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> σ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="pmatrix"> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula></p> </sec> <sec sec-type="subsection" id="sec4.2"> <title>4.2。短期记忆</t我tle> <p>在短期记忆中,创建一个抽象对象表示的二维扫描<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M49"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。为此,相关的扫描分段和扫描点在空间域边界框被分组<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M50"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> o</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。每一个边界框定义如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq8"> <label>(8)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M51"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> o</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> y</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> φ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> l</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> w</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> v</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> ,</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M52"> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M53"> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>代表着地位和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M54"> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>代表中心的边界框的方向在笛卡尔坐标机器人坐标系<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M55"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> CS</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M56"> <mml:mrow> <mml:mi> l</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M57"> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>盒子的长度和宽度吗<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M58"> <mml:mrow> <mml:mi> l</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>指向<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M59"> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。绝对速度的方向<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M60"> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>用<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M61"> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和定义的动态分类的对象<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M62"> <mml:mi> d</米米l:米我> <mml:mo> ∈</米米l:米o> <mml:mi> D</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>。在每一个2 d扫描<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M63"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> </mml:mi> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> </inline-formula>还包括边界框表示,并由以下设置<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M64"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> O</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq9"> <label>(9)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M65"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> O</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> o</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo> }</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> <mml:mo> …</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula></p> <p>边界框表示用于估计物体的运动环境。因此,所有对象属于的姿势<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M66"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> O</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>及时跟踪。为此,常见应用卡尔曼滤波方法中描述(<xref ref-type="bibr" rid="B15"> 7</xref>]。通过预测根据线性运动对象运动模型,利用最近邻准则,每个对象的跟踪方法的同事<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M67"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> o</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M68"> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>一个相应的对象<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M69"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> o</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> k</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在以前的时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M70"> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> </mml:math> </inline-formula>。这些时间步骤之间,机器人的自我运动是使用轮测程法测量和补偿。从对象的变化位置之间的后续步骤,绝对速度<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M71"> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>以及移动的方向<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M72"> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在当前时间步<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M73"> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>估计。接下来,估计速度是用于分类的动态跟踪对象后,简单的度量:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq10"> <label>(10)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M74"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="cases"> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mtable class="cases"> <mml:mtr> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 动态</米米l:米text> </mml:mtd> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 如果</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ≥</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 用力推</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 静态</米米l:米text> </mml:mtd> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 如果</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> <</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 用力推</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 未知的</米米l:米text> </mml:mtd> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 其他的</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mtext> 对象</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mtext> 不</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mtext> 跟踪</米米l:米text> <mml:mo> 。</米米l:米o> <mml:mi> </mml:mi> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula></p> <p>如果速度<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M75"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>等于或超过阈值<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M76"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 用力推</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>假设,对象是动态的。否则,对象划分为静态的。如果没有数据关联当前和以前的对象是可能的,对象的动力学假设是未知的。</p> <p>接下来,使用跟踪对象分类的动态扫描点短期记忆。为此,每一个扫描点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M77"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ∈</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> </inline-formula>如果一个对象检查<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M78"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> o</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ∈</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> O</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> </inline-formula>存在,包括扫描点。以防<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M79"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>包含在一个对象,对象的动力学。否则,未知动力学假设:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq11"> <label>(11)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M80"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="cases"> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mtable class="cases"> <mml:mtr> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mtd> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 如果</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mtext> 是</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mtext> 内部</米米l:米text> <mml:mi> </mml:mi> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> o</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ,</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 未知的</米米l:米text> </mml:mtd> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mtext> 其他的</米米l:米text> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> </disp-formula></p> <p>在短期记忆,结果存储在一个二维扫描<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M81"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>对应于扫描<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M82"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>每一个扫描点的动态分类的跟踪方法。</p> </sec> <sec sec-type="subsection" id="sec4.3"> <title>4.3。长期记忆</t我tle> <p>障碍表示<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M83"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在长期记忆中假定作为占用网格地图。空间的占用网格是一个2 d镶嵌成离散的细胞,每个细胞存储概率估计的状态。工作后,精灵(<xref ref-type="bibr" rid="B4"> 15</xref>),国家<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M84"> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> C</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>与每一个细胞<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M85"> <mml:mi> C</米米l:米我> <mml:mo> ∈</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> </inline-formula>被定义为一个离散随机变量的两个州<我talic> 被占领的</我talic>(OCC)和<我talic> 空</我talic>(EMP)。这两个州是独家,详尽的概率遵循规则<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M86"> <mml:mi> P</米米l:米我> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mi> C</米米l:米我> <mml:mo stretchy="false"> )</米米l:米o> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mtext> OCC</米米l:米text> <mml:mo stretchy="false"> ]</米米l:米o> <mml:mo> +</米米l:米o> <mml:mi> P</米米l:米我> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mi> C</米米l:米我> <mml:mo stretchy="false"> )</米米l:米o> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mtext> 电磁脉冲</米米l:米text> <mml:mo stretchy="false"> ]</米米l:米o> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> </mml:math> </inline-formula>。</p> <p>更新一步的长期记忆<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M87"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>基于扫描表示吗<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M88"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在短期记忆和当前机器人位姿<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M89"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。决定哪些扫描点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M90"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ∈</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> </inline-formula>从短期到长期记忆,传输一个更新规则受到Biber,从此之后的工作<xref ref-type="bibr" rid="B2"> 9</xref>使用)。根据一个更新率<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M91"> <mml:mn> 0</米米l:米n> <mml:mo> ≤</米米l:米o> <mml:mi> u</米米l:米我> <mml:mo> ≤</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> </mml:math> </inline-formula>的更新过程,扫描点LTM随机选择通过执行以下步骤为每个新在STM 2 d扫描:<l是t> <list-item> <label>(我)</label> </list-item> </list></p> <p>选择所有<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M92"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mtext> 统计</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>扫描点与<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M93"> <mml:mrow> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>=在当前二维静态扫描<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M94"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>;</p> <list-item> <label>(2)</label> <p>选择<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M95"> <mml:mi> u</米米l:米我> <mml:mo> ·</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mtext> 统计</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> </inline-formula>随机选择从静态扫描点扫描点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M96"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>;</p> </list-item> <list-item> <label>(3)</label> <p>添加<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M97"> <mml:mi> u</米米l:米我> <mml:mo> ·</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mtext> 统计</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> </inline-formula>扫描点到临时设置<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M98"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mtext> 年代</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。</p> </list-item> <p></p> <p>对于每个新的2 d扫描在STM,集<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M99"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mtext> 年代</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>最初定义为<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M100"> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mtext> 年代</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mi> ∅</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>。</p> <p>中定义的部分<xref ref-type="sec" rid="sec4.1"> 4.1</xref>扫描是起源于机器人坐标<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M101"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> CS</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。更新障碍表示<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M102"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在世界坐标<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M103"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mtext> CS</米米l:米text> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> W</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>,一个坐标变换<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M104"> <mml:mi> F</米米l:米我> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的坐标,以及每一个扫描点的不确定性。的姿势<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M105"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>机器人的扫描点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M106"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在世界坐标系中计算如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq12"> <label>(12)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M107"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mi> F</米米l:米我> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="pmatrix"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mtable class="pmatrix"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> +</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ⋅</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 因为</米米l:米我> <mml:mo> ⁡</米米l:米o> </mml:mrow> <mml:mo> ⁡</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> +</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> α</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> +</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo> ⋅</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 罪</米米l:米我> <mml:mo> ⁡</米米l:米o> </mml:mrow> <mml:mo> ⁡</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> +</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> α</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="pmatrix"> )</米米l:米o> </mml:mrow> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>根据(<xref ref-type="disp-formula" rid="EEq4"> 4</xref>)和(<xref ref-type="disp-formula" rid="EEq7"> 7</xref>),扫描点以及机器人的姿态受到不确定性的影响。因此,得到的协方差矩阵的扫描点在世界坐标系中计算如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq13"> <label>(13)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M108"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:munderover> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:munderover> <mml:mrow> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mo> ∇</米米l:米o> <mml:mi> F</米米l:米我> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> <mml:munderover> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:munderover> <mml:mrow> <mml:mo> ∇</米米l:米o> <mml:mi> F</米米l:米我> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在这里,<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M109"> <mml:mo> ∇</米米l:米o> <mml:mi> F</米米l:米我> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的雅可比矩阵线性化的位置转换扫描点吗<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M110"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mo> ∑</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>定义了组合协方差矩阵的构成和扫描点:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq14"> <label>(14)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M111"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:munderover> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:munderover> <mml:mrow> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="pmatrix"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mtable class="pmatrix"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:munder> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:munder> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:mn> 0</米米l:米n> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mn> 0</米米l:米n> </mml:mtd> <mml:mtd> <mml:munderover> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:munderover> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mrow> <mml:mo symmetric="false" class="pmatrix"> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula></p> <p>扫描点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M112"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和协方差矩阵<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M113"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mo> ∑</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在全局坐标,由此产生的概率分布为每一个扫描点的定义如下:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq15"> <label>(15)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M114"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd columnalign="right"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mtd> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mfrac> <mml:mrow> <mml:mn> 1</米米l:米n> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msqrt> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:米n> <mml:mi> π</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mi> 依据</米米l:米我> <mml:mo> ⁡</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mo> ∑</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:msqrt> </mml:mrow> </mml:mfrac> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd columnalign="right"></mml:mtd> <mml:mtd columnalign="left"> <mml:mo> </mml:mo> <mml:mo> ×</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 经验值</米米l:米我> <mml:mo> ⁡</米米l:米o> </mml:mrow> <mml:mo> ⁡</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:mfrac> <mml:mrow> <mml:mn> 1</米米l:米n> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn> 2</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:mfrac> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> ⃗</米米l:米o> </mml:mover> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:munderover> <mml:mstyle displaystyle="true"> <mml:mo> ∑</米米l:米o> </mml:mstyle> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:munderover> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> ⃗</米米l:米o> </mml:mover> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 年代</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> ′</米米l:米我> <mml:mi> ′</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula></p> <p>这个概率分布是用于更新障碍表示如精灵所述<xref ref-type="bibr" rid="B4"> 15</xref>使用贝叶斯推理)。</p> </sec> <sec sec-type="subsection" id="sec4.4"> <title>4.4。Semistatic分类</t我tle> <p>更新步骤后的长期障碍表示,<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M115"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>用于分类semistatic在短期记忆障碍。因此,对于每一个扫描点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M116"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在短期记忆障碍表示<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M117"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>检查如果一个障碍是在扫描点的不确定性。如果没有找到相当于扫描点的地图,semistatic动态设置。分类存储在设置扫描点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M118"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> ̃</米米l:米o> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在短期记忆。</p> </sec> </sec> <sec sec-type="section" id="sec5"> <title>5。路线表示</t我tle> <p>可以用于自主导航的路线是由一组<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M119"> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M120"> <mml:mrow> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>可能的路线:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq16"> <label>(16)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M121"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mi> R</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo> }</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> <mml:mo> …</米米l:米o> <mml:mi> n</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula></p> <p>每一个路由<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M122"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>由一组<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M123"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>路点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M124"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq17"> <label>(17)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M125"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo> }</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> <mml:mo> …</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> l</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> Δ</米米l:米我> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> T</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> <mml:mo> }</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> j</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> <mml:mo> …</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula>在哪里<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M126"> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>全局笛卡尔坐标和路标的位置<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M127"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>定义了最大速度接近路标。两个后续中转地点之间的路线走廊的宽度<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M128"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M129"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>被定义为<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M130"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> l</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的垂直中线路由到边界的距离优势。<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M131"> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> </inline-formula>表示所需的后续路径点之间的旅行时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M132"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> <mml:mo> - - - - - -</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M133"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>,<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M134"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>代表的最后更新时间这条路线的任何参数。</p> <p>路由更新过程的表示是基于我们以前的工作。有关详细信息,请参考[<xref ref-type="bibr" rid="B8"> 16</xref>]。</p> <sec sec-type="subsection" id="sec5.1"> <title>5.1。短期记忆</t我tle> <p>在短期记忆中,路线段机器人目前的估计。因此,构成<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M135"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>机器人的相对路径表示<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M136"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在长期记忆中计算。这是通过计算相对于所有可用的路线<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M137"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和选择路线的横向距离是最小的地方。相对的姿势是边界内的路线,<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M138"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>是存储在短期记忆。</p> </sec> <sec sec-type="subsection" id="sec5.2"> <title>5.2。长期记忆</t我tle> <p>相对构成用于更新路线表示<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M139"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在长期记忆中。我们区分两种情况。如果姿势<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M140"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在一个给定的路线走廊,路径点的路由更新。旁边的坐标<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M141"> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> (</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> x</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> y</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false"> )</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>锚点的旅行时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M142"> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> </inline-formula>和时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M143"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> j</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>一旦更新路线段是通过机器人。以防造成<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M144"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> r</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>超出了现有路线表示,添加一个新路线<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M145"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。为此,一个新的路径添加到表示只要距离<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M146"> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:mi> d</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>或角的区别<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M147"> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:mi> φ</米米l:米我> </mml:math> </inline-formula>最后一个航点超过一个预定义的阈值。此外,在每次更新一步的长期记忆,路线的年龄被认为是知识。每当在长期记忆路线表示超过某个阈值没有被更新的机器人,路线从长期记忆和遗忘。</p> </sec> </sec> <sec sec-type="section" id="sec6"> <title>6。长期的导航</t我tle> <p>本文中提供的内存模型用于解决机器人的导航任务。因此,时空表示集成到定位、路径规划、车辆控制的自治系统。</p> <sec sec-type="subsection" id="sec6.1"> <title>6.1。本地化</t我tle> <p>定位,使用蒙特卡罗定位提出了(<xref ref-type="bibr" rid="B17"> 17</xref>]。本地化的感官输入二维扫描<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M148"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> ̃</米米l:米o> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>所有扫描点的时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M149"> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。在这个扫描,只有被归类为扫描点<我talic> 静态</我talic>被认为对本地化。作为定位参考地图,地图静态障碍<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M150"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>在长期记忆时间<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M151"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>使用。维护<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M152"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>,中心思想的所有障碍地图寻找适合最好的地图当前感觉输入<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M153"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> ̃</米米l:米o> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。这是通过计算每个障碍地图LTM预期范围的测量和选择地图的总体均方误差和测量之间的预期范围的测量是最小的。</p> </sec> <sec sec-type="subsection" id="sec6.2"> <title>6.2。路径规划</t我tle> <p>最优路径规划的路径从当前机器人位姿<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M154"> <mml:mrow> <mml:mi> p</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>给定的目的地是搜索。考虑路线中心中存储的数据,实际的路线表示<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M155"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> R</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>用于路径规划。在所有容许的表示方法<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M156"> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>,执行路径规划使用众所周知的<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M157"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> *</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>搜索算法。该算法计算代价最小的路径从开始对给定的目标最小化总旅行时间。估计每个路线的旅行费用,旅行时间存储在中心思想和启发式估计剩余的成本目标。启发式评估是基于直线距离的旅行时间除以最大机器人速度。</p> <p>路径规划算法的结果是一组<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M158"> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>的<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M159"> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>路点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M160"> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>:<d我年代p- - - - - -为米ula id="EEq18"> <label>(18)</label> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M161"> <mml:mtable class="split"> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mi> P</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo> {</米米l:米o> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> w</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo> }</米米l:米o> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> 我</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 1</米米l:米n> <mml:mo> …</米米l:米o> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> 。</米米l:米o> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math> </disp-formula></p> <p>这些路标点定义的基本轨迹合成路径以及走廊宽度沿路径。</p> </sec> <sec sec-type="subsection" id="sec6.3"> <title>6.3。车辆控制</t我tle> <p>预先计划的路径后<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M162"> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>是通过混合反馈控制器(Hentschel等人提出的<xref ref-type="bibr" rid="B7"> 18</xref>]。该控制器使精确跟踪计划的路径以及避障。避障由两部分组成,基于当前的感官数据反应避障<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M163"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mrow> <mml:mi> 年代</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mo> ̃</米米l:米o> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>和全球路径重新规划。无功避障是通过调整机器人的横向偏移量对基本路径的轨迹。每个路径段的侧向位移是由横向边界上有界的路径的走廊<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M164"> <mml:mrow> <mml:mi> l</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。避障,车辆速度的依赖减少距离感知障碍。此外,全球执行路径重新规划无法避免反动地绕过障碍。为全球路径重新规划,目前的障碍地图<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M165"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi> 米</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> τ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>被认为是。配置,在已知的障碍运动的最佳组合命令搜索尽可能快而绕开障碍并返回路径背后的障碍<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M166"> <mml:mrow> <mml:mi> P</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>。这种运动在障碍地图搜索完成<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M167"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi> *</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>算法。</p> </sec> </sec> <sec sec-type="section" id="sec7"> <title>7所示。实验结果</t我tle> <sec sec-type="subsection" id="sec7.1"> <title>7.1。实验装置</t我tle> <p>展示了内存模型的适用性为长期自主移动机器人导航,一个真实的室内实验。为此,一个<我talic> iRobot Roomba SE</我talic>吸尘器(见图<xref ref-type="fig" rid="fig3"> 3</xref>)作为机器人平台。测程法测量差动驱动接收和运动的命令发送的速度通过开放10赫兹<我talic> Roomba串行命令接口(SCI)</我talic>。环境感知,机器人配备了<我talic> Hokuyo URG-04LX</我talic>二维激光测距扫描仪的视野为240°的最大射程4 m和更新的速度10赫兹。导航所需的所有算法以及实时数据采集计算使用<我talic> AMD Geode LX800</我talic>嵌入式pc与<我talic> Linux / Xenomai</我talic>实时操作系统上的机器人。为评价目的所有感官数据记录。</p> <fig id="fig3"> <label>图3</label> <p>Roomba吸尘器用于实验结果。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jr/2011/506245.fig.003"></graphic> </fig> <p>实验是在公寓风格进行环境的维度8 m×10 m。工作区包括典型公寓家具橱柜、桌子、沙发、浴缸和花。机器人的初始知识环境提前给出(见图<xref ref-type="fig" rid="fig4"> 4</xref>)。这些知识包括墙的位置内环境以及一个预期的路线。</p> <fig id="fig4"> <label>图4</label> <p>初始环境知识的机器人。黑线显示本地化的地标,蓝色代表路径规划的路线,和红色方块表示反射器的位置标记为地面真理。箭头表示运动的方向。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jr/2011/506245.fig.004"></graphic> </fig> <p>障碍环境中事先是未知的,必须由自适应自动学习记忆模型。</p> <p>在这种环境下,机器人操作4周(28天)每天与一个完全自动运行。在第一周,环境是完全静态的而在第二周插入各种变化。这包括新的障碍以及配置变化的障碍。第三周,两个人正在进入环境,影响和遍历的路径机器人。上周的实验中,环境是静态的,但是在22天的部分道路完全被一个障碍。</p> <p>在这个实验中,内存模型参数化如下:<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M168"> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 0.1</米米l:米n> <mml:mo> </mml:mo> <mml:mtext> 年代</米米l:米text> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> </mml:mi> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> λ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> SM</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 10</米米l:米n> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 0.1</米米l:米n> <mml:mo> </mml:mo> <mml:mtext> 年代</米米l:米text> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> </mml:mi> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> λ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 扫描隧道显微镜</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> One hundred.</米米l:米n> <mml:mo> ,</米米l:米o> <mml:mi> </mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal"> Δ</米米l:米我> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> t</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 8640年</米米l:米n> <mml:mo> </mml:mo> <mml:mtext> 年代</米米l:米text> </mml:math> </inline-formula>,<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M169"> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi> λ</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 中心思想</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 10</米米l:米n> </mml:math> </inline-formula>。网格大小的障碍地图在长期记忆,选择50毫米50毫米。的更新率长期记忆设置<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M170"> <mml:mi> u</米米l:米我> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 0.05</米米l:米n> </mml:math> </inline-formula>。通过这种方式,5%的静态二维扫描点短期记忆是用来更新中心思想。在实验机器人的最高速度为0.2米/秒。阈值检测动态障碍定义为<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M171"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi> v</米米l:米我> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext> 用力推</米米l:米text> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo> =</米米l:米o> <mml:mn> 0</米米l:米n> <mml:mo> 。</米米l:米o> <mml:mn> 3</米米l:米n> <mml:mo> </mml:mo> <mml:mtext> 米</米米l:米text> <mml:mo> /</米米l:米o> <mml:mtext> 年代</米米l:米text> </mml:math> </inline-formula>。</p> </sec> <sec sec-type="subsection" id="sec7.2"> <title>7.2。地面实况</t我tle> <p>评估定位结果随着时间的推移,地面机器人位姿的真实数据是必需的。我们正在考虑一个自治机器人的完整的导航周期,地面实况数据必须在运动期间可用时机器人的路径可能不同。</p> <p>为此,15平方大小的人工反射器标记25毫米的25毫米。标记位于中心行上每隔一定距离理想的路径和调查了手动的位置。在运动过程中,检测到一个额外的反射镜<我talic> 生病的S300</我talic>二维激光扫描仪扫描前向地面机器人(见图<xref ref-type="fig" rid="fig3"> 3</xref>)。在一个横向的距离0.5米,机器人坐标测量反射镜的位置。构成的机器人定位、全球反射器位置计算并与地面真理反射器位置进行评估。</p> </sec> <sec sec-type="subsection" id="sec7.3"> <title>7.3。结果</t我tle> <p>在这个实验中,机器人旅行总距离为1225米完全自主,收购了37800 2 d扫描。从最初的表征图<xref ref-type="fig" rid="fig4"> 4</xref>,新的障碍学会并添加到长期表示。图<xref ref-type="fig" rid="fig5"> 5</xref>代表了LTM后第七天。</p> <fig id="fig5"> <label>图5</label> <p>在第七天环境表示。最初的知识是浓缩的感知障碍。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jr/2011/506245.fig.005"></graphic> </fig> <p>在短期记忆中,不属于动态对象的扫描点和不包括长期被归类为semistatic地图。凝结的障碍知识随着时间的推移,semistatic扫描点的平均数量包括在2 d扫描在第一天从23%下降到3%在7天(见图<xref ref-type="fig" rid="fig6"> 6</xref>)。在第二周,每天障碍的配置更改。因此,semistatic点包含在2 d的百分比扫描平均增加到9.5%。由于动态对象,动态扫描点的数量从平均0.5%到9.2%的第三周。上周的环境仍然是静态的,动态的百分比和semistatic扫描点相当类似于一周的结束。</p> <fig id="fig6"> <label>图6</label> <p>使用自适应动态分类的2 d扫描内存模型。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jr/2011/506245.fig.006"></graphic> </fig> <p>累积的知识环境的中心,位置的平均误差对地面实况在第一天从0.14减少到0.09天7(见图<xref ref-type="fig" rid="fig7"> 7</xref>)。作为中心思想没有等价的障碍表示,改变的障碍配置第二周造成位置误差越来越大。特别是在第九天的最大位置误差增加到0.48米。在这一天,一个大的障碍是插入点<我nl我ne-formula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M172"> <mml:mrow> <mml:mi> 一个</米米l:米我> </mml:mrow> </mml:math> </inline-formula>(见图<xref ref-type="fig" rid="fig5"> 5</xref>),阻挡大多数已知的障碍。在实验过程中,平均定位误差是0.11米。</p> <fig id="fig7"> <label>图7</label> <p>位置误差的变化随着时间的推移,使用自适应定位和静态定位相比。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jr/2011/506245.fig.007"></graphic> </fig> <p>为了证明我们提出的方法的好处,比较常见的静态位置错误蒙特卡罗定位方法。这是通过使用记录的感官数据后处理和最初的知识从图<xref ref-type="fig" rid="fig4"> 4</xref>随着环境表示。</p> <p>使用静态的恢复期,位置误差时注意到高于使用我们的自适应方法。此外,在天8,9,10,11,静态定位无法计算一个姿势估计由于障碍阻挡大部分的墙壁的配置环境。</p> <p>白天22日路线(见图被一个障碍<xref ref-type="fig" rid="fig8"> 8</xref>)。通过使用全局路径重新规划和中心思想的障碍表示,机器人绕开障碍和遵循最初的路线,适应在中心的路线。</p> <fig id="fig8"> <label>图8</label> <p>又一天22环境表示。路线表示是适应避免障碍阻止初始路径。</p> <graphic xlink:href="//www.newsama.com/downloads/journals/jr/2011/506245.fig.008"></graphic> </fig> </sec> </sec> <sec sec-type="section" id="sec8"> <title>8。结论</t我tle> <p>在本文中,自适应内存模型为长期的自主移动机器人导航变化的环境。拟议的内存模型包含三个基本存储:感觉记忆,短时记忆和长时记忆。通过使用时间并行存储,记忆方法允许的空间和时间表示时变环境数据。摘要障碍以及路线数据集成在内存中。通过分析存储的信息随着时间的推移,关于环境的知识浓缩并用于解决自主移动机器人的导航任务。</p> <p>未来的工作将集中在加强实验关于长期操作和扩展我们的活动,户外环境。此外,更多的环境信息,例如,对象表示,应该存储在内存模型。</p> </sec> <back> <ref-list> <ref id="B14" content-type="article"> <label>1</label> <nlm-citation publication-type="journal"> <person-group person-group-type="author"> <name> <surname> 厄姆森</年代urname> <given-names> C。</given-names> </name> <name> <surname> 安哈尔特</年代urname> <given-names> J。</given-names> </name> <name> <surname> Bagnell</年代urname> <given-names> D。</given-names> </name> <etal></etal> </person-group> <article-title> 在城市环境中自主驾驶:老板和城市的挑战</article-title> <source> <italic> 《机器人技术领域</我talic> <year> 2008年</year> <volume> 25</volu米e> <issue> 8</我年代年代ue> <fpage> 1556年</fpage> <lpage> 4959年</lpage> <pub-id pub-id-type="doi"> 10.1002 / rob.v25:8</pub-id> </nlm-citation> </ref> <ref id="B11" content-type="inproceedings"> <label>2</label> <nlm-citation 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自主机器人导航和三维激光测量</article-title> <conf-name> 机器人技术国际研讨会</conf-name> <conf-date> 2006年</conf-date> </nlm-citation> </ref> <ref id="B18" content-type="inproceedings"> <label>4</label> <nlm-citation publication-type="confproc"> <person-group person-group-type="author"> <name> <surname> 沃尔夫</年代urname> <given-names> O。</given-names> </name> <name> <surname> 硬粘土</年代urname> <given-names> D。</given-names> </name> <name> <surname> 瓦格纳</年代urname> <given-names> B。</given-names> </name> </person-group> <article-title> 健壮self-localization天花板在工业环境中基于3 d结构</article-title> <conf-name> 《IEEE / RSJ智能机器人和系统国际会议(——06年)</conf-name> <conf-date> 2006年10月</conf-date> <fpage> 1530年</fpage> <lpage> 1534年</lpage> <pub-id pub-id-type="other"> 2 - s2.0 - 34250645318</pub-id> <pub-id pub-id-type="doi"> 10.1109 / IROS.2006.281984</pub-id> </nlm-citation> </ref> <ref id="B5" content-type="article"> <label>5</label> <nlm-citation publication-type="journal"> <person-group person-group-type="author"> <name> <surname> 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