多机器人系统的通信状况能够直接影响协作同时定位与地图创建(Cooperative simultaneous localization and mapping,CSLAM)算法的设计和实现.根据对多机器人通信状况所作出假设的侧重点不同,对多机器人CSLAM算法研究现状和进展进行综述.首先,简要介绍了基于完全连通通信条件的集中式CSLAM算法的特点和缺陷;其次,结合多机器人系统初始相对位姿关系未知的情况,从地图配准、数据关联和地图融合等三个方面,对基于通信范围或者带宽受限条件的分布式CSLAM算法的地图合并问题进行了分析和阐述;进而重点对考虑稀疏–动态通信状况的分布式CSLAM算法的最新研究成果进行了归纳总结.最后指出多机器人CSLAM研究领域今后的研究方向.
分布式无迹信息滤波(Distributed unscented information filter,DUIF)算法是一种有效的非线性分布式状态估计多源信息融合方法,然而当将该算法应用于稀疏无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSN)时,稀疏WSN中存在的无效节点会引起使滤波趋于发散的平均一致误差.针对该问题,本文提出一种改进DUIF算法.该算法不改变DUIF算法的级联结构,而是将其底层和上层滤波器分别改进为局部无迹信息滤波器(Local unscented information filter,LUIF)和加权平均一致性滤波器.LUIF对每个节点的局部多源观测信息进行局部融合,得到局部的后验估计信息向量和矩阵,进而将它们作为加权平均一致性滤波器的输入,最终得到不包含平均一致误差的分布式后验估计结果.其中,加权平均一致性滤波器是通过对由LUIF输出的局部后验估计信息向量和矩阵分别进行平均一致性滤波而得以在改进DUIF算法框架下实现的.同时,在此过程中,相邻节点之间的状态估计互相关信息也被引入改进DUIF算法的输出结果中,进一步增强了滤波的可靠性.仿真实验结果表明,改进DUIF算法能够在稀疏WSN中对机动目标进行有效跟踪,在估计精度和抑制滤波发散方面明显优于标准DUIF算法.
