Scientific and Technical Aspects of Applying the Method of Principal Components in the Processing of Lidar Data

Abstract

Процесс обработки экспериментальных данных с целью последующего принятия решений в области управления мобильным роботом является одним из сложных процессов, требующих применения современных алгоритмов и математических методов. Наиболее часто данные о позиционировании мобильного робота формируются с помощью систем технического зрения. Одной из проблем управления мобильными роботами является своевременное определение координат местоположения мобильного робота и препятствий его движению. Рассматриваемая система технического зрения на основе LIDAR не только осуществляет пространственную ориентацию мобильного робота, но и формирует единый технический модуль. Указанный модуль обладает рядом преимуществ при обработке экспериментальных данных производственных помещений, имеющих значительную площадь и представленных множеством динамических и статических объектов. В работе предложено использование алгоритма агломеративной иерархической кластеризации с применением метода главных компонент для обработки данных о местоположении робота, полученных при помощи лазерного дальномера Hokuyo UTM-30LN. Статья посвящена разработке системы сканирования и последующего формирования маршрутной карты с использованием двух параметров системы технического зрения - расстояния и интенсивности. В работе приведено математическое описание алгоритма кластеризации, реализован процесс построения маршрутной карты мобильным роботом с использованием данных, полученных при помощи LIDAR-системы. Указаны результаты обработки действительных данных, доказывающих эффективность применения модифицированного алгоритма с использованием LIDAR-параметров: расстояния до объекта и интенсивности светового излучения.