狀態(tài)估計(jì)在足球機(jī)器人中的應(yīng)用

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1、東北大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要狀態(tài)估計(jì)在足球機(jī)器人中的應(yīng)用摘要當(dāng)今，國(guó)際上對(duì)足球機(jī)器人的研究以及相應(yīng)的各種比賽取得了迅速的發(fā)展。足球機(jī)器人是一個(gè)交叉學(xué)科，并且足球機(jī)器人系統(tǒng)本身既是一個(gè)典型的多智能體系統(tǒng)，又是一個(gè)多機(jī)器人協(xié)作自治系統(tǒng)，同時(shí)又為它們的理論研究和模型測(cè)試提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本文簡(jiǎn)要介紹了足球機(jī)器人的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)的前景，分析了研究足球機(jī)器人的意義，說(shuō)明了它是富有活力的新興學(xué)科。并介紹了足球機(jī)器人的基本類型及其組成原理，對(duì)集控式足球機(jī)器人系統(tǒng)做了一定的闡述。本文著重講述了在足球機(jī)器人中使用卡爾曼濾波對(duì)視覺(jué)采集

2、回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于，視覺(jué)傳感器采集回來(lái)的數(shù)據(jù)不可避免的含有大量噪聲，而我們又為了準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)后幾個(gè)周期小球的速度、加速度和位置，所以我們必須濾波?？柭鼮V波是可以在線性離散隨機(jī)系統(tǒng)中使用的。而且，它具有簡(jiǎn)單的濾波結(jié)構(gòu)、非常好的收斂性和濾掉高頻噪聲的能力。卡爾曼濾波突出的優(yōu)點(diǎn)是它的數(shù)學(xué)公式是以狀態(tài)方程的形式給出的。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它有利于計(jì)算機(jī)的遞歸運(yùn)算，特別是在每次計(jì)算系統(tǒng)的狀態(tài)時(shí)，只需要系統(tǒng)上一個(gè)周期的狀態(tài)值和這個(gè)周期所新輸入的狀態(tài)值。所以，卡爾曼濾波非常適合用于在計(jì)算機(jī)上計(jì)算和用狀態(tài)空間表示的系統(tǒng)。實(shí)踐證明，此方法

3、是行之有效的。而且在今年北京的比賽上，我們用這種方法來(lái)處理守門員的預(yù)測(cè)問(wèn)題。結(jié)果守門員的表現(xiàn)比較理想，一些基本的射門都能被守門員撲出。這就證明了守門員對(duì)小球的預(yù)測(cè)是比較準(zhǔn)的，也同時(shí)證明了卡爾曼濾波的可行性和優(yōu)越性。我們還總結(jié)了東大“牛?！北荣悤r(shí)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在試驗(yàn)了多種算法之后改進(jìn)了一些決策函數(shù)，并增加了一些實(shí)戰(zhàn)效果良好的函數(shù)，對(duì)原有的決策程序做了一定幅度的修改、歸納和分類，完善和改進(jìn)了足球機(jī)器人決策子系統(tǒng)。改進(jìn)后的決策程序在實(shí)際比賽中取得了很好的成績(jī)。關(guān)鍵詞：足球機(jī)器人：卡爾曼濾波：線性離散隨機(jī)系統(tǒng)：高頻噪聲：狀態(tài)方程?hào)|北

4、大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractTheApplicationofParameterEst、imationinCentralizedRobot-soccerStrategySystemAbstractRecentyearssawallincreaseinresearchinterestsandkindsofcompetitionsinrobotsoccer-Thesoccerrobotisanewinterdisciplinaryresearcharea，atypicalmulti—agentsystemandamulti—

5、robotcooperativeautonomoussystem．Furthermore，itprovidesastandardtest·bedandtheoreticresearchmodelofthesefields．Thisthesisinbriefintroducestherobot．Soccerintheareasofhistory,actualsituationanddevelopmentinthefutureandanalysesitsgreatsignificanceinresearch．Alsoitpro

6、veditisanewpattemenergeticsubject．Thisthesisalsodescribedthebasictypesofrobot—socceranditsconstructionandthefurthersystemofcentralizedrobot—soccer．Thethesismainlypresentsasolutiontotheproblemofvisualtrackingsystemforthemovingballintherobotsystemusingthetimevarying

7、Kalmanfiltermethod．DuetothevisionSC=rlsorinherentlycontainsalotofnoise，inordertopredictthepositionofthemovingballatthenexttimestep，thevelocityestimation，theaccelerationestimationaswellaspositonestimationatthecurrenttimestepisneeded．TheKalmanfilterisdefinedasobserv

8、erforthelineardiseretestoehasticsystem．IthassimplefilterstructureandgoodconYergenceandabilitytoremovehighfrequencynoise(10w-passfilter)．Adistinctivefeat