机器人学状态估计:SLAM与AI基础

需积分: 10 1 下载量 18 浏览量 更新于2024-07-19 收藏 4.49MB PDF 举报
"《机器人状态估计》是一本关于机器人学数学基础和SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,同时定位与建图)的书籍,适合AI初学者和对机器人学感兴趣的读者。作者是Timothy D. Barfoot,由剑桥大学出版社于2017年正式出版。此书在不断更新修订,提供了对机器人状态估计领域的深入理解和实践指导。" 本书旨在介绍机器人状态估计的基础知识,这是机器人学和人工智能领域中的关键概念。状态估计是让机器人理解其自身位置和环境的重要手段,对于自主导航和感知至关重要。书中涵盖了概率理论、传感器测量、问题定义以及与其他相关书籍的对比。 Part I - "Estimation Machinery" 部分,作者首先介绍了概率论的基础知识,这是理解状态估计算法的基石。概率密度函数(PDFs)的定义、贝叶斯规则及其在推断中的应用、矩的计算,以及样本均值的概念,这些都为后续的统计推断和滤波算法打下基础。 2.1.1节详细阐述了概率密度函数的定义,它是描述随机变量概率分布的关键工具。2.1.2节讲解了贝叶斯规则,它是处理不确定性信息的核心方法,特别是在状态估计中,通过结合先验知识和观测数据来更新对机器人状态的估计。2.1.3节则讨论了矩的概念,它们用于描述分布的形状和中心趋势。最后,2.1.4节介绍了样本均值,它是估计总体均值的常用统计量。 随着这些基础知识的铺垫,读者可以逐渐进入更复杂的主题,如滤波算法(如卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波和粒子滤波),这些算法在处理实时传感器数据和解决定位问题时扮演着核心角色。书中还会涉及误差分析、传感器融合、系统模型建立以及优化理论等内容,这些都是构建精确和鲁棒的机器人状态估计系统的关键。 此书不仅对理论进行了深入探讨,还提供了实例和练习,帮助读者将理论应用于实际问题,这对于初学者来说是非常宝贵的。通过对《机器人状态估计》的学习,读者将能够掌握机器人自主导航所需的关键技术,从而在AI和机器人学的道路上更进一步。