[發明專利]基于無線傳感器網絡實現移動機器人最大范圍定位的方法

在審

• 申請號: 201810184013.7
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108414969A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 馮晟;沈士根;黃龍軍;彭華
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 郭云梅

本發明涉及一種基于無線傳感器網絡實現移動機器人最大范圍定位的方法，包括：根據信標節點之間的測距數據分別計算得出第一信標節點與移動機器人之間的第一實際距離以及第二信標節點與移動機器人之間的第二實際距離；以第一信標節點的坐標信息為圓心，以相應的第一實際距離為半徑做圓；以第二信標節點的坐標信息為圓心，以相應的第二實際距離為半徑做圓；根據兩個圓的交點數得到移動機器人的最大實際坐標信息；排除無效的最大實際坐標信息。采用本發明的基于無線傳感器網絡實現移動機器人最大范圍定位的方法，減小定位誤差，提高定位精度，算法簡單可靠，降低對硬件的要求，節省了網絡成本，可擴展性強，適用性強，成本低廉，具有廣泛的應用價值。

技術領域

本發明涉及機器人定位領域，尤其涉及無線傳感器網絡中移動機器人定位的領域，具體是指一種基于無線傳感器網絡實現移動機器人最大范圍定位的方法。

背景技術

定位技術是移動機器人研究中的一項關鍵技術,對于一個自主的機器人系統，精確的空間定位是其實現自主導航的前提.目前有很多方法可以得到機器人的位置信息，主要分為以下兩類：①通過碼盤、電子陀螺儀、加速度計等傳感器記錄機器人自己的移動過程，通過累計計算出當前時刻的位置；②通過雷達、激光測距儀、圖像匹配等確定機器人與環境的相對位置進而獲得自己的位置信息。但是由于移動機器人機動性強、自身建模困難，第一種方法積分累計誤差對定位精度影響較大，第二種方法成本較高，需要增加昂貴的附屬設備。

近年來，隨著無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)技術研究的興起，將移動機器人與無線傳感器網絡結合，實現機器人全區域定位和跟蹤。WSN中通常含有大量隨機散布的傳感器節點，可以采用人為標定的定位方式或利用傳感器自身攜帶的全球定位系統(Global Positioning System，GPS)來實現。隨著WSN布網的日益規模化，人工標定的難度和成本也在不斷提高，致使每個傳感器節點裝載GPS變得不再切合實際。目前節點定位方法主要采用的有基于多個錨節點的三邊定位法、DV-HOP法、蒙特卡洛法等，但這些定位方法的實現大多是基于多個固定錨節點實現的，要想實現高精度的動態定位，對錨節點的部署及數量具有較高的要求，數量的增加還會致使計算負荷增加，影響定位的可靠性。并且，無線信號干擾也造成傳感器之間測距數值變化，系統的測距誤差非常嚴重。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種結構簡單、動態定位精確的基于無線傳感器網絡實現移動機器人最大范圍定位的方法。

無線傳感器網絡包含數個通信半徑相同的信標節點，移動機器人在其通信半徑內只與無線傳感器網絡中的兩個信標節點建立通信連接，移動機器人的通信半徑外存在數個未建立通信連接的信標節點，為了實現上述目的，本發明的基于無線傳感器網絡實現移動機器人最大范圍定位的方法包括以下步驟：

(1)對所述的無線傳感器網絡建立二維直角坐標系，在二維直角坐標系內分布數個信標節點，將與所述的移動機器人建立通信連接的兩個信標節點設置為第一信標節點和第二信標節點；

(2)根據所述的信標節點之間的測距誤差分別計算得出所述的第一信標節點與所述的移動機器人之間的第一實際距離以及所述的第二信標節點與所述的移動機器人之間的第二實際距離；

(3)以所述的第一信標節點的坐標信息為圓心，以相應的第一實際距離為半徑做圓；

(4)以所述的第二信標節點的坐標信息為圓心，以相應的第二實際距離為半徑做圓；

(5)根據兩個圓的交點數得到所述的移動機器人的最大實際坐標信息；

(6)排除無效的最大實際坐標信息。

進一步地，所述的步驟(1)和(2)之間，還包括如下步驟：

將原坐標系以第一信標節點的坐標信息或第二信標節點的坐標信息為圓點進行坐標系變換，建立新的坐標系。