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在视觉算法对目标物识别的基础上，对两轮移动机器人运动模型进行分析，提出将其作为扩展卡尔曼滤波的系统状态方程，并应用到视觉导航系统中。仿真实验及实际测试表明，方法能较好地对两轮移动机器人的运动实现预测和估计，减轻环境干扰影响、降低处理计算量并提高系统实时性，满足了机器人在复杂环境下视觉导航的要求。