19、地磁与状态空间MPC在机器人控制中的应用

地磁与状态空间MPC在机器人控制中的应用

地磁矢量场SLAM方法对比

地磁场SLAM（同时定位与地图构建）在机器人领域有着重要的应用价值，其优势主要体现在以下几个方面：
- 成本与资源优势 ：测量地球磁场和无线电信号强度等矢量场的传感器价格大多较为低廉，并且传感器数据可以在有限的计算资源下进行处理，这使得地磁场SLAM能够应用于商业服务机器人。
- 环境适应性强 ：在室内环境中，移动障碍物或光照条件的变化对地球磁场和无线电信号强度几乎没有影响，因此地磁场SLAM表现出很强的鲁棒性。
- 地图信息应用 ：该方法可以提供地球磁场或WiFi信号强度的地图，这些地图信息可用于基于位置的服务。

为了分析地磁矢量场SLAM的性能，我们对基于双三次插值的地磁SLAM和基于双传感器的矢量场SLAM（DV - SLAM）进行了性能比较。
- 基于双三次插值的地磁SLAM ：该算法利用双三次插值对地球磁场观测模型进行建模。由于地球磁场信号强度随空间的变化是平滑连续的，双三次插值满足信号强度分布平滑的条件，即其一阶导数至少连续。这种方法通过总共十六个节点值来估计观测值，相比双线性插值方法，能够更准确地估计地磁场。
- 双传感器矢量场SLAM（DV - SLAM） ：DV - SLAM是为了提高基于矢量场SLAM框架的定位精度而提出的。通过基于Fisher信息矩阵（FIM）的可观测性分析，发现至少需要两个地磁传感器才能使系统完全可观测，并提出了一种布置两个地磁传感器的方法。两个传感器应并