一直對一些基礎的概念不清楚，不知道很多專業術語代表著什么層次的意思。

對于機器人導航而言，可以參考導航最初的概念和經典概念。

參考北斗衛星官網科普的幾個鏈接

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http://www.beidou.gov.cn/zy/kpyd/201710/t20171011_4610.html

最初的導航概念

　　人類早期，從石器時代算起，人們要穿越叢林、沙漠、草原，去往目的地或回歸宿營處，所用的導航工具便是疊起的石堆、刻痕的樹木和參照的山頭。這些石堆、樹木和山頭便是早期人類出行認路的“參考點”。

　　如今，如果你到西部地區去旅游，導游常常會帶你去一個石頭堆砌的圓丘，中間立一根高桿，以桿為中心向四周拉著一根根繩子，上面拴滿經幡和五顏六色的布塊，飄飄灑灑，隨風卷揚，煞是壯觀，這叫做經幡塔。據分析，它可能就是石頭參考點演變過來的，后來漸漸變成了受人頂禮膜拜的圣物。

　　石器時代的導航概念，雖然并沒有很深奧的理論和專門的科學術語，但已經很清楚了：導航的關鍵是尋找、識別并記住作為參考點的物體和標志。

　　隨著時代的進步和人們需求的變化，導航的技術、方法、手段和儀器均變得日益完善。但是人們要是細心的話，會發現這種原始方法仍然在人們的日常生活中應用。如常常將城市中某個高樓大廈、電視塔、立交橋作為參考物，甚至一塊商店招牌、一把公園座椅、一根電線桿都可成為朋友約會見面的參考點。

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http://www.beidou.gov.cn/zy/kpyd/201710/t20171011_4603.html

導航是將載體從一個位置引導到另一個位置的過程。人類在生產和生活實踐中發明了多種定位和定向方法，如根據夜空中的北斗七星確認方向，利用“司南”和羅盤等裝置確定方位。隨著科技的發展，出現了許多新的導航技術。例如，慣性導航、天文導航、無線電導航以及多種方法的組合導航。

　　——慣性導航。利用慣性測量單元測量載體相對于慣性空間的運動參數，并經計算后實施導航任務。

　　——天文導航。通過觀測天體位置來測定位置和航向的技術，用于航海、航空、航天導航。天文導航系統是自主式系統，無需地面發射設備，不受電磁場的干擾，隱蔽性好，定向定位精度高。

　　——無線電導航。利用無線電導引載體沿規定航線、在規定時間達到目的地的技術。利用無線電波的傳播特性可測定物體的導航參量（方位、距離和速度），計算出與規定航線的偏差，由駕駛者或自動駕駛儀操縱載體消除偏差以保證正確航線。無線電導航設備或系統有無線電羅盤、伏爾導航系統、塔康導航系統、羅蘭C導航系統、多普勒導航系統以及衛星導航系統等。

　　——衛星導航。利用衛星播發的無線電信號進行導航定位的技術。衛星導航以衛星為空間基準點，向用戶終端播發無線電信號，從而確定用戶的位置、速度和時間，不受氣象條件、航行距離的限制，且導航精度高。

　　——組合導航。兩種或兩種以上導航技術組合的系統。組合系統多以慣性導航系統作為主要分系統，如慣性—多普勒導航系統、慣性—奧米伽導航系統、慣性—天文導航系統、慣性—衛星導航系統等。

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導航古已有之，感受古人智慧

http://www.beidou.gov.cn/zy/kpyd/201710/t20171011_4707.html

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人們在長途跋涉中，為許多野生動物具有遷徙本領贊嘆不已，同時夢想著人類也能擁有這樣的能力。實際上，人們在自己的生產勞動和生活中，早已把導航概念融入在日常生活里，用星星和地形地物來判斷行進方向與所在位置。

　　遠古時黃帝戰蚩尤時就發明了第一種定向工具“指南車”。在其后漫長的生產實踐和科學實踐中，尤其是航海和天文學的發展，大大推進導航技術的發展，人類相繼發明了磁羅盤、六分儀、牽星板、地基無線導航系統和慣性導航系統。

　　過洋牽星術是中國古代的一種航海定位技術，對天文導航科學作出重大貢獻。其最早出現在明代，鄭和下西洋時就使用了一整套成熟的?“過洋牽星”的航海術。用牽星板測量所在地的星辰高度，然后計算出該處的地理緯度，進而明確船舶在海上的位置，以此測定船只的具體航向。至今仍有一些漁民會利用這一種方法，根據經驗馬上判斷出自己的方位。雖然它比不上現在的雷達、GPS等高科技設備，但卻是很實用的判斷方式。

　　盡管由于其定位精度、導航作用范圍，以及易受環境氣候等條件的限制，這些導航設備工具或者系統已不能完全現代滿足人們的需要，但我們仍能從其中感受到古人的智慧。

古人利用牽星術規劃航海路線

六分儀

過洋牽星板

羅盤

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石器時代的導航概念

http://www.beidou.gov.cn/zy/kpyd/201710/t20171011_4708.html

　所謂導航自古有之，咱們從“北京人”回家說起。60余萬年前的一天，北京人石頭和他的弟弟小牛兩人出獵，走出很遠，才見到一只兔子，緊追慢趕，越過一片樹林，奔向草地，兔子卻在草叢中消失了。誰知天無絕人之路，偏巧遇到一只離群獨行的山羊，弟兄倆前堵后追地終于把山羊逮住了。兩人坐下來，用隨身帶的石斧將羊頭敲開，美美地喝了頓山羊血，還隨手扯了幾片山羊肉大嚼起來，等填飽了肚子，伸了個懶腰，這才想起該回家了。此時，問題出現了，一是他們在什么地方和家在什么地方；二是回家的路怎么走。這就是我們所說的定位和導航問題，即既要確定起點和終點（家）的所在位置，又要解決怎樣到達終點的問題。他們記得在來的路上經過一片樹林，于是背上大半只山羊，往樹林方向走去，在林中又循著在樹上用石斧砍出的新痕尋覓歸路，沿途又將來時留在林中小徑上的幾塊石頭撿起來，以作后用。當穿過樹林后便見到了龍骨山，直奔山頭方向，一路行來，最終回到山頂洞。正是夕陽西下時，媽媽已站在洞口眺望，盼著兒子們歸來。

　　這個故事包含著完整的導航基本概念，即要確定出發點和目的地，要利用沿途的地物地標或參考點（見下圖）指路。用現代的科學語言就是：

　　定位+制導（指路）=導航，這是一個簡明表達式。

　　定位的概念是確定目的地的地理經度、緯度、高度和時間，以及它們的變化，制導是尋求從出發點至目的地的最佳路線。兩者加起來，就稱為“導航”。

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“北京人”及石器時代的導航寓意

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在移動機器人領域（非工業機械臂，類似于輪式移動機器人，商用服務送餐這種）

室外版的移動機器人，可以用衛星定位（GPS或北斗）等為主，基站定位系統為輔，激光雷達，相機圖像等為輔助的方式進行定位和導航。

室內版的移動機器人，以前用的黑白線循跡，電磁線循跡， 或者二維碼貼在地上，或者RFID標簽在地上等， 此類叫做 人工信標，需要人為地預先在環境中添加信標（beacon）。

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目前流行的方法，是非人工信標，由機器人身上的傳感器 如 2D激光雷達 或者攝像頭 主動探測環境信息進行定位。

在移動機器人領域，導航一般分成：預先構建地圖、使用過程中參考地圖和傳感器觀測值的定位、路徑規劃、以及運動控制（機器人速度、轉向、避障等）。

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2D激光雷達作為探測傳感器的情況下：

第一次構建地圖時的技術 是 激光SLAM， 代表方法 gmapping、cartographer等，可以構建2D的概率柵格地圖， occupancy grid map， 這種地圖方便用于 路徑規劃。

再次來到環境中，機器人根據已知地圖，自身的輪式里程計（電機編碼器）以及 激光雷達觀測數據，聯合定位，目前主流的方法是 AMCL 基于蒙特卡洛的粒子濾波方案。

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攝像頭（相機）作為探測傳感器的情況下：

相機分成：單目相機、雙目相機、RGB-D相機、魚眼相機、全景相機、事件相機等等

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第一次構建地圖時用的是 視覺SLAM, 代表方案 ORB-SLAM系列 以及其他 基于特征點、線、邊、面、物體級、文本級等特征的地圖。

再次來到環境中，機器人根據視覺特征地圖，查找當前圖像特征是否與地圖中的某個關鍵幀的特征相似，進行定位。（和激光方案有點區別；? 光照變化、無紋理區域等會影響視覺特征提取）

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B站視頻??https://www.bilibili.com/video/BV1q4411P7u3/?spm_id_from=333.788.videocard.10

淺談機器人導航與避障

總結

以上是生活随笔為你收集整理的机器人学习--导航的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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