[發明專利]一種基于UWB與IMU融合的多機器人協同定位方法

有效

• 申請號: 202210177993.4
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114554392B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 黃政杰;吳元清;席星;江向民;王維鋼;鐘文鍵;李俊;王堯欣
• 申請（專利權）人: 新基線（江蘇）科技有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 廣東省中源正拓專利代理事務所(普通合伙) 44748
• 代理人: 黨沖

本發明公開了一種基于UWB與IMU融合的多機器人協同定位方法，涉及室內定位技術領域。通過目標機器人和其它機器人的IMU模塊，獲取目標機器人和其它機器人的預測坐標，計算目標機器人與其它機器人之間的距離，作為第一距離；將目標機器人的UWB模塊作為定位標簽，將其它各個機器人的UWB模塊作為定位基站，測量目標機器人與其它機器人之間的距離，作為第二距離；針對第二距離和該第二距離對應的第一距離，確定目標距離；根據多個目標距離和預設定位算法確定目標機器人的位置信息。通過將機器人的UWB模塊作為定位基站，定位范圍可以隨著機器人運動而靈活變化，并使用實際測量距離和估計距離進行定位減少NLOS對定位的影響。

技術領域

本發明涉及室內定位技術領域，具體涉及一種基于UWB與IMU融合的多機器人協同定位方法。

背景技術

隨著傳感器與機器人技術的發展，人們對室內自主移動機器人定位的方案需求越來越高。近年來，在室內定位中應用比較廣泛的傳感器有激光雷達、攝像頭、IMU(InertialMeasurement?Unit，慣性測量單元)、編碼器、UWB(Ultra?Wide?Band，超寬帶技術)、超聲波等。UWB集無線通信與實時感知定位于一體，與其他室內定位技術相比，其具有傳輸速率高、帶寬極寬、功耗低、輻射小、抗干擾能力強、定位精度高等優點，而且其具有較高的性價比。

基于UWB的定位系統，通過安裝固定的UWB基站測量UWB基站與機器人上的UWB標簽之間的實時距離，進而對該機器人進行定位。而現有技術中，基于UWB的定位系統由于安裝固定的UWB基站導致可定位范圍非常局限，且由于NLOS(Non?Line?of?Sight，非視距)誤差，UWB標簽會在受到遮擋的時候造成數據丟失而無法定位。

發明內容

本發明的目的就在于解決上述背景技術的問題，而提出一種基于UWB與IMU融合的多機器人協同定位方法，通過將機器人的UWB模塊作為定位基站，使定位范圍可以隨著機器人運動而靈活變化，并使用實際測量距離和估計距離進行定位減少NLOS對定位的影響。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

本發明實施例提供了一種基于UWB與IMU融合的多機器人協同定位方法，應用于多機器人協同定位系統的多個機器人中的目標機器人，所述目標機器人為多個機器人中任意一個機器人，所述目標機器人包括UWB模塊和IMU模塊，所述方法包括：

通過所述目標機器人的IMU模塊和其它各個機器人的IMU模塊，獲取所述目標機器人的預測坐標和其它各個機器人的預測坐標，根據預測坐標計算所述目標機器人與其它各個機器人之間的距離，作為第一距離；

將目標機器人的UWB模塊作為定位標簽，將其它各個機器人的UWB模塊作為定位基站，測量所述目標機器人與其它各個機器人之間的距離，作為第二距離；

針對每一第二距離和該第二距離對應的第一距離，確定該第二距離對應的目標距離；

根據多個目標距離和預設定位算法確定所述目標機器人的當前的位置信息。

可選地，在通過所述目標機器人的IMU模塊和其它各個機器人的IMU模塊，獲取所述目標機器人的預測坐標和其它各個機器人的預測坐標，根據預測坐標計算所述目標機器人與其它各個機器人之間的距離，作為第一距離之前，所述方法還包括：

通過所述目標機器人的IMU模塊持續獲取所述目標機器人當前的運動動態信息；所述運動動態信息包括所述目標機器人的線速度和角速度；

通過預設航位推演算法、所述運動動態信息和所述目標機器人的初始位置，獲得所述目標機器人當前的估計位置；所述估計位置包括所述目標機器人當前的預測坐標和運動航向。

可選地，所述方法還包括：

根據所述目標機器人當前的位置信息，對所述目標機器人的IMU模塊進行累積誤差矯正。