[發明專利]基于RFID的機器人室內定位方法

有效

• 申請號: 201710739683.6
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107560618B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 史進;董瑤;董永峰;劉洪普;張亞娟;李煒;于晟;許鵬
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G06K7/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰;張國榮

本發明涉及基于RFID的機器人室內定位方法，該方法對原RFID讀寫器的信號采集系統進行二次開發，使其能讀到電子標簽對應的位置坐標和RSSI平均值，克服了現有讀寫器只能讀到電子標簽基本信息和信號即時強度指示值的技術缺陷。本發明在設定電子標簽鋪于地面的方式時，采用電子標簽交叉分布的策略，即在實驗環境中每隔相同距離放置一個縱向電子標簽，再在每四個縱向標簽中間放置一個橫向電子標簽，解決了電子標簽對于讀寫器的接收信號具有方向性的問題。將現有的煙花算法利用在本發明關于機器人位置計算上，通過實驗結果分析，這樣的改進使得應用極大似然估計定位法進行定位的精度大大提高。

技術領域

本發明的技術方案涉及機器人室內定位的方法，具體地說是基于RFID的機器人室內定位方法。

背景技術

在室內定位研究方面，隨著無線通信技術的快速發展，現在能夠應用在室內定位的無線信號的媒介越來越多。但是室內環境復雜，遮蔽物不可測，信號傳播極易受到影響，這也極大的增加了定位的難度。因此需要根據不同的室內定位成本和需求來選擇合適的信號媒介。

如今，常用的定位系統的信號媒介有超聲波、無線局域網(Wireless Local AreaNetworks，WLAN)、紅外線、超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)和RFID(射頻識別)等。所以，室內定位系統主要有：基于紅外線的室內定位系統、基于WLAN的室內定位系統、基于超聲波的室內定位系統、基于UWB的室內定位系統、基于RFID的室內定位系統。通過各種室內定位技術性能的比較得出：紅外線定位系統擁有很強的抗電磁干擾能力、對硬件要求低；但是它容易受到陽光直射的影響，非視距關系很差，通信范圍有限，定位精度很差。超聲波定位的精度很高，但是收發設備需精心選址對位進行部署，要求視距關系，而且造價昂貴。超寬帶定位的精度在幾種定位技術中最高，非視距關系也好，但是成本也是最高的。也可以通過立體攝像機抓拍目標影像，再利用圖像處理技術來確定位置，但是這樣的話就需要特殊的硬件支持，部署起來也非常麻煩。WLAN和RFID定位對視距沒有要求，價格也很低廉，大規模部署也非常容易。

現有的基于RFID機器人室內定位采用的方法大多存在定位精度不足的缺點，對現有的定位技術從設備的投入、定位精度以及對外界環境的干擾的適應程度等方面對比后發現，以下的一些基于RFID定位方法存在不足主要有：

(1)TOA(Time of Arrival)：需要涉及定位的節點之間能夠精確的時間同步，這對時鐘等設備精度要求非常高，購置設備費用較大。所以，針對電磁波設計的系統投入實際應用有一定困難。比如，就是一個典型的應用，但其投入非常巨大。對于中短距離的定位應用中，產生的誤差較大并且很難通過誤差補償的方式提高定位精度。

(2)TDOA(Time Difference of Arrival)：受限于超聲波傳播距離，所使用的超聲波信號通常傳播距離僅為一，因而網絡需要密集部署和問題對超聲波信號傳播的影響。

(3)AOA(Angle of Arrival)：也會受到外界環境影響，而且需要額外硬件，對天線陣列的尺寸、數量和功耗有比較高的要求，需要天線對信號方向有較高的靈敏度。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于RFID的機器人室內定位方法。該方法由計算RSSI的時值改為計算RSSI的均值，利用煙花算法優化極大似然定位法進行定位計算，同時采用標簽的交叉分布策略，顯著提高了室內定位的準確度。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于RFID的機器人室內定位方法，該方法的步驟如下：

第一步，安裝并初始化RFID系統：在待定位室內的地面上鋪設若干數量的電子標簽，在機器人身上安裝讀寫器及天線，讀寫器和上位機連接；以待定位室內為定位區域，建立邏輯坐標系，將邏輯坐標系下的每個電子標簽的位置坐標存儲于電子標簽的內存中；

第二步，讀取電子標簽的RSSI平均值及對應的位置坐標：