第10章多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人中的應(yīng)用CONTENTS概述10.1多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用10.2多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用10.3多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人避障中的應(yīng)用10.4概述10.1概述14

多傳感器信息融合是針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)或多類傳感器問(wèn)題而展開(kāi)的一種信息處理方法。多傳感器信息融合實(shí)際上是對(duì)人腦綜合處理復(fù)雜問(wèn)題的一種功能模擬。

移動(dòng)機(jī)器人之所以能在部分未知或完全未知的環(huán)境中自主移動(dòng)去完成分配的任務(wù)，是因?yàn)槟軌蚶脗鞲衅鞲兄獠凯h(huán)境，然后進(jìn)行相應(yīng)決策。使用多種不同的傳感器可以獲得環(huán)境的多種特征，包括局部的、間接的環(huán)境知識(shí)。概述15多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及以下幾個(gè)方面：環(huán)境建模

為提高機(jī)器人自主感知環(huán)境的能力，機(jī)器人應(yīng)能利用傳感器獲得的外部信息，

建立環(huán)境模型。2.同時(shí)定位與地圖構(gòu)建

定位是確定移動(dòng)機(jī)器人在二維環(huán)境中相對(duì)于全局坐標(biāo)的位置和姿態(tài)，是移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航、路徑規(guī)劃和避障的基礎(chǔ)。3.目標(biāo)識(shí)別與避障機(jī)器人要順利地完成作業(yè)和避障，就要進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別和障礙物檢測(cè)。4.路徑規(guī)劃

根據(jù)環(huán)境模型進(jìn)行全局或局部路徑規(guī)劃。5.導(dǎo)航與運(yùn)動(dòng)控制

導(dǎo)航是移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。將里程計(jì)的測(cè)量信息與其他傳感器的測(cè)量信息相融合，以減少里程計(jì)的累積誤差，提高導(dǎo)航精度，是移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中常用方法。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用10.2多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用27（1）導(dǎo)航系統(tǒng)中采用的傳感器①里程計(jì)傳感器本例中采用的里程計(jì)傳感器采用的是增量式光電編碼器，它的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)脈沖輸出信號(hào)都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的增量位移，它的缺點(diǎn)是無(wú)法識(shí)別這個(gè)增量的位置。這種增量式光電編碼器能夠產(chǎn)生一組脈沖信號(hào)，這組脈沖信號(hào)與它的位移增量是等價(jià)的，通過(guò)提供一種對(duì)連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，來(lái)獲取相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)位置增量，不能夠直接檢測(cè)出軸的絕對(duì)位置信息。增量式光電編碼器主要由光源、碼盤、檢測(cè)光柵、光電檢測(cè)器件和轉(zhuǎn)換電路這幾部分組成，如圖所示。增量式光電編碼器多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用28②激光傳感器激光掃描傳感器是理想的傳感器。其優(yōu)點(diǎn)主要有測(cè)量范圍廣，掃描頻率高，精度高。右圖給出的是URG-04LX型激光測(cè)距傳感器實(shí)物圖。它可以通過(guò)激光束掃描周圍240°的環(huán)境，并得到精確的測(cè)距點(diǎn)云。測(cè)距的角分辨率為0.36°，掃描頻率為10Hz。其測(cè)距范圍為20mm～5m。掃描數(shù)據(jù)可用極坐標(biāo)表示為：

直角坐標(biāo)表示為：URG-04LX型激光傳感器多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用29③超聲波傳感器超聲波傳感器是一種基于TOF(TimeofFlight)，即脈沖飛行時(shí)間法的距離測(cè)量方法。超聲波傳感器聲波的傳播速度與當(dāng)前環(huán)境中的介質(zhì)、溫度和濕度有關(guān)，在空氣中傳播的速度c為：超聲波傳感器由發(fā)射裝置發(fā)射一組聲波并由接收裝置獲取反射回來(lái)的聲波，根據(jù)發(fā)射接收間的時(shí)間間隔以及聲波在介質(zhì)中的傳播速度就能夠得到超聲波傳感器與反射物之間的距離：SensComp公司生產(chǎn)Polaroid6500超聲波傳感器多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用210（2）移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了讓機(jī)器人完成不同的任務(wù)，因此任務(wù)規(guī)劃模塊和導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有密切的聯(lián)系。①模塊化軟件設(shè)計(jì)為了滿足智能服務(wù)機(jī)器人高效可靠運(yùn)行的需要，必須滿足下列條件：a.實(shí)時(shí)性。所謂“實(shí)時(shí)性”是指系統(tǒng)能夠在一定時(shí)間內(nèi)，快速的完成對(duì)整個(gè)事件的處理，并且完成對(duì)電機(jī)的控制。b.可靠性。所謂的“可靠性”是指系統(tǒng)能夠在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，以及一旦發(fā)生故障后如何找到故障并解決故障的能力。c.模塊化。由于機(jī)器人本身的空間有限，所以我們對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要盡可能的越小越好，越輕越好，并且將各個(gè)單元之間進(jìn)行明確的分工，形成模塊化系統(tǒng)，每個(gè)模塊都保持著相對(duì)的獨(dú)立性。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用211d.開(kāi)放性。另外，為了方便以后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，并且滿足系統(tǒng)多平臺(tái)之間的移植，這就要求系統(tǒng)具有更高的開(kāi)放性。同時(shí)系統(tǒng)需要具備良好的人機(jī)交互接口，滿足多模態(tài)人機(jī)交互的需求。設(shè)計(jì)的導(dǎo)航系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖所示，整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)軟件分為感知模塊、環(huán)境建模模塊、定位模塊與規(guī)劃模塊四個(gè)部分。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用212a.感知模塊感知模塊通過(guò)傳感器采集板或者USB和串口將各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)采集并且融合，生成環(huán)境建模模塊和定位模塊需要的數(shù)據(jù)，并將它們分別傳遞給對(duì)應(yīng)的模塊。b.環(huán)境建模模塊環(huán)境建模模塊收到感知模塊傳遞的數(shù)據(jù)，它需要將這些數(shù)據(jù)分別生成能夠適合路徑規(guī)劃的柵格地圖和適合定位的特征地圖。c.定位模塊對(duì)于典型的雙輪差分驅(qū)動(dòng)方式的移動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，采用里程計(jì)航位推算的方法對(duì)機(jī)器人的位姿進(jìn)行累加，得到相對(duì)定位信息。。d.規(guī)劃模塊規(guī)劃模塊按照功能不同可以分為全局路徑規(guī)劃子模塊和局部路徑規(guī)劃子模塊。全局路徑規(guī)劃模塊采用基于柵格地圖的A*搜索算法。局部路徑規(guī)劃模塊采用基于改進(jìn)的人工勢(shì)場(chǎng)法的路徑規(guī)劃方法。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用213②移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用在上述導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一種具有多目標(biāo)點(diǎn)路徑規(guī)劃功能的移動(dòng)機(jī)器人。多目標(biāo)點(diǎn)路徑規(guī)劃功能實(shí)現(xiàn)的流程如右圖所示。

多目標(biāo)點(diǎn)路徑規(guī)劃功能實(shí)現(xiàn)流程圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用10.3多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用315（1）系統(tǒng)中采用的多傳感器以MobileRobots公司生產(chǎn)的Pioneer3-DX型移動(dòng)機(jī)器人為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行多傳感器融合的障礙物測(cè)距實(shí)驗(yàn)研究，利用該移動(dòng)機(jī)器人的超聲波傳感器與視覺(jué)傳感器。①超聲波傳感器該移動(dòng)機(jī)器人前后各有一個(gè)聲納環(huán)，每個(gè)聲納環(huán)含有8個(gè)換能器，其工作頻率為25Hz，探測(cè)范圍為15cm～5m。該移動(dòng)機(jī)器人的超聲傳感器可以用于物體檢測(cè)、距離檢測(cè)和自動(dòng)避障，定位以及導(dǎo)航等功能。②視覺(jué)傳感器該移動(dòng)機(jī)器人的視覺(jué)傳感器為CannonVC-C50i攝像頭，該攝像頭具有PTZ攝像系統(tǒng)，即Pan-移動(dòng)鏡頭、Tilt-傾斜角度及Zoom-變焦三種主要操控功能，最大顯示分辨率為640×480，信噪比大于48dB，傾斜范圍為-30°～90°，26倍光學(xué)變焦，拍攝遠(yuǎn)距離的景物清晰準(zhǔn)確。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用316（2）攝像機(jī)模型的建立建立攝像機(jī)坐標(biāo)系的目的是為了描述目標(biāo)物體上的點(diǎn)與其像點(diǎn)的關(guān)系。在進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定時(shí)，共建立三個(gè)坐標(biāo)系：攝像機(jī)坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系。攝像機(jī)拍攝到的目標(biāo)圖像是模擬信號(hào)，此模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，就變?yōu)榱藬?shù)字圖像。計(jì)算機(jī)將這些數(shù)字圖像以一個(gè)M×N的矩陣形式存儲(chǔ)。如右圖所示，坐標(biāo)系U，V表示以像素為單位的坐標(biāo)系，U代表列數(shù)，V代表行數(shù)，(U,V)

即表示圖像上某點(diǎn)的像素坐標(biāo)。為了恢復(fù)圖像在三維空間中的信息，必須使用實(shí)際距離單位表示該點(diǎn)位置，因此，需將像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為距離坐標(biāo)。如右圖所示，圖像坐標(biāo)系為xo1y。圖像坐標(biāo)系多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用317

攝像機(jī)坐標(biāo)系同世界坐標(biāo)系的關(guān)系多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用318（3）攝像機(jī)標(biāo)定常見(jiàn)攝像機(jī)標(biāo)定方法主要有：最優(yōu)化算法變換矩陣標(biāo)定法雙平面標(biāo)定法攝像機(jī)自標(biāo)定方法基于平面模板標(biāo)定多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用319標(biāo)定過(guò)程及結(jié)果選定張氏標(biāo)定方法標(biāo)定攝像機(jī)的內(nèi)外部參數(shù)。借助Matlab仿真軟件對(duì)攝像機(jī)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定并計(jì)算出結(jié)果。a.制作實(shí)驗(yàn)用標(biāo)定模板。制作一個(gè)8*8黑白棋盤格，棋盤格的每個(gè)邊長(zhǎng)設(shè)定為30mm，將該棋盤格粘貼在一個(gè)表面平整的平板上，作為實(shí)驗(yàn)使用的標(biāo)定模板。

b.利用移動(dòng)機(jī)器人的前置攝像頭拍攝9幅圖像。為了提高標(biāo)定精度，減小隨機(jī)誤差的大小，獲取的圖像應(yīng)盡可能在視場(chǎng)各個(gè)范圍內(nèi)均勻分布，各個(gè)距離的標(biāo)定圖像都有，如右圖所示。

標(biāo)定模板多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用320c.抽取角點(diǎn)特征。后續(xù)程序在處理時(shí)，將第一個(gè)點(diǎn)取的角點(diǎn)設(shè)定為世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)并自動(dòng)建立世界坐標(biāo)系。d.應(yīng)用標(biāo)定程序計(jì)算內(nèi)參數(shù)。當(dāng)基于曲率空間的角點(diǎn)提取算法提取成功時(shí)，結(jié)果如右圖所示。默認(rèn)像元兩軸垂直。張氏標(biāo)定利用角點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定計(jì)算。攝像頭在拍攝圖像時(shí)使用640*480分辨率。被標(biāo)定攝像頭在x軸和y軸方向的焦距基本相等，但是圖像中心點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中偏差較大，特別是u方向上，相差將近8個(gè)像素。攝像頭的畸變參數(shù)整體較小，在精度要求不高的情況下，可予以忽略。角點(diǎn)提取多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用321

外參數(shù)模型圖模板相對(duì)于攝像機(jī)的位置多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用322（4）基于單目視覺(jué)的測(cè)距方法單目視覺(jué)測(cè)量是通過(guò)一臺(tái)CCD攝像機(jī)獲得障礙物圖像信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到障礙物的距離信息。單目視覺(jué)的優(yōu)點(diǎn)有很多：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、無(wú)需立體匹配計(jì)算。單目視覺(jué)測(cè)量的方法主要有：幾何光學(xué)法、結(jié)構(gòu)光法、幾何形狀約束法、幾何相似法等。①幾何光學(xué)法幾何光學(xué)法可以分為：聚焦法、離焦法兩種。聚焦法是通過(guò)調(diào)整焦距，使障礙物處于聚焦位置，可計(jì)算障礙物與攝像機(jī)之間的距離。缺點(diǎn)是計(jì)算速度慢、硬件復(fù)雜、成本高，測(cè)量焦距位置。離焦法需先確定離交模型，再計(jì)算障礙物與攝像機(jī)之間的距離，無(wú)需使攝像機(jī)保持在聚焦位置，離焦法不必確定精確焦距，但是離焦模型的確定比較困難。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用323②結(jié)構(gòu)光法結(jié)構(gòu)光法在利用圖像信息的同時(shí)，也對(duì)可控光源進(jìn)行了利用。該方法利用了可控光源與障礙物之間的幾何關(guān)系?？煽毓庠纯梢允褂眉す饣虬坠?，組成點(diǎn)、線、網(wǎng)等形狀。光源照射到物體表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光條紋，通過(guò)檢測(cè)光條紋的形狀與間斷性，即可得到障礙物表面與攝像機(jī)之間的距離關(guān)系。結(jié)構(gòu)光法測(cè)量示意圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用324③幾何形狀約束法幾何形狀約束主要針對(duì)特殊形狀的障礙物，如：球體、長(zhǎng)方體、平行線等。該方法充分利用障礙物形狀，以幾何特點(diǎn)為約束條件。常用的約束條件示例：球體的約束條件，即是球體在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的圓形投影，從而計(jì)算獲得圓的半徑、圓心坐標(biāo)等信息，即可獲得球體的三維信息；對(duì)平行線進(jìn)行測(cè)距時(shí)，約束條件為兩條平行線之間的距離。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算平行線的斜率，還可以獲得攝像機(jī)的俯仰角。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用325④幾何相似法

當(dāng)障礙物的幾何參數(shù)在同一平面，且該平面與光軸垂直，此時(shí)適用幾何相似法，障礙物平面與成像平面平行，因此，障礙物與其圖像符合相似定理，只要已知圖像坐標(biāo)，即可求得障礙物尺寸。

如下圖所示，攝像機(jī)坐標(biāo)系建立在光軸中心處，其Z軸與光軸中心線方向平行，以攝像機(jī)到障礙物的方向?yàn)檎较?，其X軸方向取圖像坐標(biāo)沿水平增加的方向，在障礙物的質(zhì)心處建立世界坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸與攝像機(jī)坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸平行。幾何相似法測(cè)量示意圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用326（5）基于幾何空間約束視覺(jué)測(cè)量方法

考慮了算法的復(fù)雜性、測(cè)距精確性、計(jì)算實(shí)時(shí)性等因素，采用幾何約束方法對(duì)障礙物上的點(diǎn)進(jìn)行視覺(jué)測(cè)距。

如右圖所示為中心透視投影模型，以及其圖像坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系。中心透視投影模型示意圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用327

考慮世界坐標(biāo)系中的平面與攝像機(jī)的光軸之間的約束關(guān)系。根據(jù)立體幾何知識(shí)以及中心透視投影模型，世界坐標(biāo)系中的一平面與其像平面的關(guān)系如右圖所示。平面測(cè)距模型示意圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用328如果已知投影矩陣H，則可由圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值求得該點(diǎn)的世界坐標(biāo)值。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用329在獲得了障礙物的角點(diǎn)之后，移動(dòng)機(jī)器人的主要任務(wù)是測(cè)量這些角點(diǎn)的信息。在已知攝像機(jī)與地面之間的幾何關(guān)系時(shí)，可簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，獲得地面目標(biāo)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的位置。下圖為對(duì)地面上的目標(biāo)點(diǎn)測(cè)距時(shí)的垂直視圖。垂直視場(chǎng)圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用330成像透視模型圖

右圖為成像模型的立體幾何透視圖地平面為S，且攝像機(jī)光心在地平面的投影點(diǎn)為世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)；H為成像平面；點(diǎn)P為障礙物與地平面交線上的點(diǎn)。多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用331

根據(jù)幾何空間約束法，障礙物到攝像頭的距離，如表1所示，實(shí)驗(yàn)中計(jì)算障礙物中心點(diǎn)到攝像頭的距離，測(cè)量結(jié)果如下：幾何約束法測(cè)距(cm)真實(shí)距離(cm)誤差%33.39859.27888.467121.156150.83430609012015011.31.31.70.90.57表

幾何約束方法測(cè)距多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用332（6）視覺(jué)與超聲傳感器信息融合①自適應(yīng)加權(quán)融合算法加權(quán)融合算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法相比較，無(wú)需訓(xùn)練樣本，因而計(jì)算過(guò)程直接、簡(jiǎn)單。只要已知傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，就可以依據(jù)本算法的均方差公式求得最優(yōu)估計(jì)值。當(dāng)傳感器測(cè)量結(jié)果是常數(shù)時(shí)，本算法的精確度更高。當(dāng)n個(gè)傳感器共同測(cè)量同一個(gè)目標(biāo)時(shí)，如下圖所示，不同的傳感器，其加權(quán)因子也各不相同。自適應(yīng)加權(quán)融合算法的基本思想是：根據(jù)傳感器的測(cè)量值，尋找均方誤差最小的加權(quán)因子，從而以自適應(yīng)方式求得最優(yōu)融合解。

加權(quán)融合算法示意圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距中的應(yīng)用333融合結(jié)果與分析利用自適應(yīng)加權(quán)融合算法，將Pioneer3-DX移動(dòng)機(jī)器人的前聲納傳感器采集的距離信息和通過(guò)前置攝像頭所采集的圖像計(jì)算求得的距離信息，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，融合結(jié)果如表所示。表

融合結(jié)果多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人避障中的應(yīng)用10.4多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人避障中的應(yīng)用435（1）具有障礙物的環(huán)境類型通常機(jī)器人運(yùn)行空間中具有障礙物的環(huán)境類型分為以下8種情況。移動(dòng)機(jī)器人感知的環(huán)境類型多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人避障中的應(yīng)用436（2）多傳感器在移動(dòng)機(jī)器人上的布置攝像機(jī)安裝在移動(dòng)機(jī)器人的上方,獲取障礙物的三維圖像。超聲波傳感器組安裝在移動(dòng)機(jī)器人的前方(攝像機(jī)的正下方),獲取障礙物與移動(dòng)機(jī)器人之間的距離信息。

多傳感器布置圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人避障中的應(yīng)用437（3）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的多傳感器信息融合利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行視覺(jué)和超聲波傳感器信息融合,并輸出到下一級(jí),識(shí)別出障礙物的類型,這樣使移動(dòng)機(jī)器人在不確定的環(huán)境中行走時(shí)能夠避障,提高其導(dǎo)航能力。圖的節(jié)點(diǎn)分為兩類,即輸入節(jié)點(diǎn)與計(jì)算單元。每個(gè)計(jì)算單元可有任意個(gè)輸入,但只有一個(gè)輸出，而輸出可耦合到任意多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)的輸入。前饋網(wǎng)絡(luò)通常分為不同的層,第i層的輸入只與第i-1層的輸出相連,這里認(rèn)為輸入節(jié)點(diǎn)為第一層。因此,所謂具有單層計(jì)算單元的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一個(gè)兩層網(wǎng)絡(luò)。輸入和輸出節(jié)點(diǎn)由于可與外界相連,直接受環(huán)境影響,稱為可見(jiàn)層,而其他的中間層則成為隱層。

前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖多傳感器信息融合在移動(dòng)機(jī)器人避障中的應(yīng)用438（4）障礙物識(shí)別過(guò)程障礙物識(shí)別的過(guò)程主要有以下幾步:①在機(jī)器人行進(jìn)的同時(shí),測(cè)距系統(tǒng)每隔一個(gè)很短的時(shí)間段就發(fā)射一次超聲波。根據(jù)超聲波測(cè)距原理,獲得了3×3個(gè)有關(guān)障礙物的距離信息,并可判斷是否需從CCD攝像機(jī)取樣。②CCD攝像機(jī)獲取有關(guān)障礙物的二維圖像并計(jì)算其形心,根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)抽取8個(gè)特征點(diǎn),計(jì)算這些特征點(diǎn)的邊心距。③超聲波陣列的安排使這