[發明專利]定位追蹤系統、基于線性趨勢預測的時延補償方法

有效

• 申請號: 202010050793.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN113134828B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 高策;董經緯;唐伯浩;楊帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本申請提供了一種定位跟蹤系統、基于線性趨勢預測的時延補償方法，發送端將捕獲目標的初始目標位置信息、目標實時位置偏差信息發送至控制端；對象端將對象端原始位置信息發送至控制端；控制端根據初始目標位置信息、目標實時位置偏差信息進行實時時延擬合，確定網絡總延遲時間；并根據對象端的原始位置信息、目標實時位置偏差信息、網絡總延遲時間，進行線性預測外推，確定對象端的實時前饋預測位置信息，并發送至對象端。本申請采用三種方法共同對網絡時延進行數據采集，并對各項誤差通過多元線性回歸的方法進行數據擬合，有效消除任意長度的時延；對時延部分的跟蹤信息進行線性趨勢預測外推法進行前饋補償，使目標圖像數據與跟蹤數據同步。

技術領域

本申請屬于機器人控制領域，尤其涉及一種定位追蹤系統、基于線性趨勢預測的時延補償方法。

背景技術

機器人定位跟蹤系統主要由發送端、控制端與對象端組成，發送端采集目標位置信息至控制端，控制端進行對象端跟蹤系統進行同步跟蹤。在信息的傳輸過程中，在發送端至控制端、控制端與對象端的通信鏈路的傳輸過程中會產生網絡時延的存在，當發送端采集的圖像數據傳輸至控制端后，控制端接收到的目標位置數據已經不再是最新的目標數據；同理，對象端跟蹤分系統位置數據傳輸至控制端后，控制端接收到的跟蹤數據也不是最新的跟蹤數據。同時，信號的各個處理階段也會產生較大的處理時延，從而導致信號不能實時的得到傳輸和利用。所以需要控制端進行處理運算來對對象端跟蹤系統的跟蹤數據進行外推預測，以消除網絡時延對對象端實時跟蹤所造成的影響。而現有的數據同步與時延消除所采用的算法控制精度相對較低，不能實時精確計算外推預測位置以及對目標位置進行修正。

因此有必要設計先進的控制策略對時延進行補償，保證信號的實時傳輸，克服時延對機器人定位跟蹤系統的影響。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種定位追蹤系統、基于線性趨勢預測的時延補償方法，通過采集不同類型的網絡時延，并通過擬合算法有效消除任意長度的時延，并對時延部分的跟蹤信息進行前饋補償外推，使目標圖像數據與跟蹤數據同步。

本申請提供一種定位跟蹤系統，包括：發送端、控制端、對象端，所述發送端與所述控制端單向通信，所述控制端與所述對象端雙向通信；

所述發送端獲取捕獲目標的圖像數據，并將捕獲目標的初始目標位置信息、目標實時位置偏差信息發送至控制端；

所述對象端將對象端原始位置信息發送至控制端；

所述控制端根據捕獲目標的初始目標位置信息、目標實時位置偏差信息進行實時時延擬合，確定網絡總延遲時間；并根據所述對象端的原始位置信息、目標實時位置偏差信息、網絡總延遲時間，進行線性預測外推，確定對象端的實時前饋預測位置信息，并發送至對象端。

優選的，所述發送端采用雙目視覺探測器，所述控制端采用主控分系統，所述對象端采用機械臂跟蹤分系統；所述雙目視覺探測器與所述主控分系統通過網線直連，所述主控分系統與所述機械臂跟蹤分系統通過網線直連。

本申請還提供了一種基于線性趨勢預測的時延補償方法，采用所述的定位跟蹤系統，包括：

獲取捕獲目標的初始目標位置信息、目標實時位置偏差信息、對象端的原始位置信息，并進行三維坐標投影處理；

根據控制端、對象端接收到數據報文的當前時鐘信息，以及數據報文的發送時間戳信息，確定第一網絡時延；

測試控制端與發送端、對象端的模擬網絡通信時延，確定第二網絡時延；

測量發送時延、傳播時延、處理時延，確定第三網絡時延；

根據第一網絡時延、第二網絡時延、第三網絡時延，實時進行多元線性擬合，確定網絡總延遲時間；

根據網絡總延遲時間、對象端的原始位置信息、目標實時位置偏差信息、XYZ方向的設定速度，進行線性預測外推，確定對象端的實時前饋預測位置信息。