[發明專利]一種基于無線傳感器網絡的移動機器人自動定位算法

無效

• 申請號: 201410261581.4
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104035067A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 魏善碧;屈劍鋒;陸震宇;倪政;林哲明;周展
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01S5/00
• 分類號: G01S5/00;H04W64/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于移動機器人自動定位領域，涉及一種基于無線傳感器網絡的移動機器人自動定位算法。?

背景技術

隨著計算機技術、傳感技術等的發展,機器人也從最初在工業流水線上執行簡單、重復的作業到具有更高的智能，能夠完成更復雜的任務,從靜止走向了移動。隨著機器人性能不斷地完善，移動機器人的應用范圍大為擴展，不僅在工業，農業，國防，醫療，服務等行業中得到廣泛的應用，而且在排雷，搜捕，救援，輻射和空間領域等有害與危險場合得到很好的應用。因此，移動機器人技術已經得到世界各國的普遍關注。自動定位技術是其研究核心，也是實現真正智能化和完全自主移動的關鍵技術。目前，移動機器人常用的定位方法主要有航跡推算、信號燈定位、基于地圖的定位、路標定位、基于視覺的定位等。各種定位方法的研究無非是為了高精度的定位結果，這就要求機器人在沒有人的干預下自行分析推算出自己的精確位置，將自己的位置和速度信息顯示并存儲。?

目前，移動機器人的自動定位方面存在著以下的困難：?

(1)定位精度有限；?

(2)外部環境對定位的影響；?

(3)材料成本較高；?

(4)缺乏完備的自主性；?

隨著無線傳感器網絡的不斷發展，如何將無線傳感器網絡與移動機器人技術相結合成為當今科學家的熱門課題之一。步入21世紀以來，通過無線傳感器網絡對移動機器人定位涌現了許多方法，但是已提出的理論和方法仍然存在許多不足，需要進一步完善。?

移動機器人自動定位算法實際上主要解決數據來源和數據處理兩個問題：如何獲取位置信息并對其處理，無線傳感器網絡為其提供了一個很好地途徑。無線傳感器網絡定位技術具有自主性及可靠性高、成本低、使用靈活、易于安排等特點，但在實際應用中無線傳感器網絡所得的數據信息或多或少會受到外部溫度、噪聲等因素的影響，那么濾波方法及信息融合對于移動機器人定位的精度就起著至關重要的作用。?

發明內容

為解決移動機器人自動定位存在的上述技術問題,，本發明的目的在于提供一種基于無線傳感器網絡的移動機器人自動定位算法。利用融合--反饋式的聯邦卡爾曼濾波對傳感器節點的信息進行濾波、融合、加權，從而實現對移動機器人的定位。該方法在移動機器人定位的精度方面明顯優于傳統無線傳感器網絡濾波方法。?

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：?

一種基于無線傳感器網絡的移動機器人自動定位算法。包括以下步驟：?

步驟一：在給定空間中均勻安裝無線傳感器節點，從而將空間分割為多個等大小的矩形柵格，每個節點均知道其標定的位置，移動機器人在行進過程中，其所在矩形柵格的臨近4個傳感器節點通過無線通信將其位置告知機器人；?

步驟二：移動機器人接收傳感器節點的位置及速度信息后，對各節點的信息進行局部卡爾曼最優估計，同時得到估計誤差協方差矩陣；?

步驟三：采用融合—反饋模式聯邦卡爾曼濾波器，將各局部濾波器的局部最優估計送入全局濾波器，進行信息融合，得到全局最優融合；?

步驟四：全局濾波器的過程信息按照一定的分配準則與局部濾波器進行信息分配，同時利用信息分配因子分別對各局部濾波器進行加權；?

步驟五：移動機器人將最終位置顯示在顯示屏上，并把自己的位置信息存入數據庫。?

本發明的有益技術效果為：本發明中采用融合--反饋式的聯邦卡爾曼濾波器，將各局部濾波器的局部最優估計送入全局濾波器，進行信息融合，得到全局最優融合，提高了定位精度；通過全局濾波器按照分配準則與局部濾波器進行信息分配并利用信息分配因子對局部濾波器的數據進行加權，有效地減小了局部卡爾曼濾波的誤差影響，并且在不改變測量噪聲協方差矩陣的情況下，通過改變分配因子來達到間接改變各子系統估計誤差的目的，從而達到全局最優濾波,大幅提高定位精度。?

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：?

圖1為本發明所述自動定位方法的流程圖?

圖2為移動機器人在無線傳感器網絡中的移動軌跡圖?

圖3為基于無線傳感器網絡的移動機器人聯邦卡爾曼定位算法的流程圖?

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。?