第19卷第13期系统仿真学报©Vol.19No.132007年7月JournalofSystemSimulationJuly,2007移动机器人未知环境地图构建仿真平台刘保龙，何波，王永清，鞠纯纯（中国海洋大学信息科学与工程学院,青岛266071）摘要：以matlab工具箱的形式给出了静态及动态未知环境下移动机器人地图构建的仿真研究平台。通过分析polaroid6500声纳、电子罗盘、编码器等传感器的工作原理建立了参数可调的传感器模型。这些传感器为机器人提供位姿及环境信息。在分析已有基于hough变换的线段提取算法的基础上提出了抑止“杂线段”现象的CIHT(ClusterInhibitingHoughTransform)算法。采用CIHT对声纳信息作环境特征提取，便于开展基于环境特征的未知环境地图构建算法方面的研究工作。关键词：移动机器人；SLAM；hough变换；特征提取；声纳中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1004-731X(2007)13-2940-04SimulationSystemofUnknownEnvironmentMappingforSonar-basedMobileRobotLIUBao-long,HEBo,WANGYong-qing,JUChun-chun(CollegeofInformationScienceandTechnology,OceanUniversityofChina,Qingdao266071,China)Abstract:Asimulationsystemofmappingforsonar-basedmobilerobotwasdevelopedbothinstaticanddynamicunknownenvironmentsinaformofmatlabtoolbox.Sensormodelswithtunableparameterswereestablishedbyinterpretingandsimulatingthemechanismofencoder,digitalcompass,andpolaroid6500sonar.Thesesensorsprovidetheinformationofrobotposeandenvironments.AnovelCIHT(ClusterInhibitingHoughTransform)algorithmforsonardatawasproposedbyanalyzingexistinglinesegmentsdetectionmethodsbasedonHoughTransform,whichwouldmaketheresearchoffeature-basedmappingofunknownenvironmentmoreconvenient.Keywords:mobilerobot;SLAM;houghtransform;featureextraction;sonarTardos[2]等人通过声纳与激光测距扫描仪对比发现声纳也可引言1实现精确的定位和地图构建。笔者采用matlab软件对静态环在未知环境下，构建环境地图[1]是移动机器人完成实时境、动态环境、机器人及车载传感器建模，利用CIHT变换避障、导航、目标跟踪、路径规划以及其他任务的基础。移对声纳信息进行环境特征提取，构建了基于环境特征提取的动机器人地图构建是“即时定位和地图构建(SLAM，地图构建仿真平台—S4MR(SimulationforMobileRobot)。与SimultaneousLocalizationAndMapping)”课题中的一部分。物理仿真不同(不确定因素不能完全再现)，S4MR所有数据SLAM问题可描述为：在未知环境下，移动机器人从未知的均可重现，因此便于比较各种地图构建算法的优缺点。起点开始，经过一系列位置，利用机载传感器信息构建增量1S4MR仿真平台建模式环境地图同时对自身位置定位[2]。SLAM问题被认为是移[3]1.1环境模型动机器人真正实现自治的关键。自从Cheeseman于1987年提出SLAM(又简称CML，ConcurrentMappingandS4MR采用人机交互的方式设置二维平面环境模型。通Localization)问题，该领域一直是机器人研究中的一个基础过鼠标左右键切换和拖放即可产生任意数量的任意大小的且重要的开放性研究热点[4]。静态矩形，这些大小不一的矩形可模拟室内和室外结构化环环境地图的表示方法主要有栅格图(grids)、拓扑图、特境。TimBailey[5]等人采用多个点来模拟环境实现EKF算法，征图及直接表征法(Appe