[发明专利]一种基于地磁场和信号强度的定位跟随方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人导航技术领域，尤其是指一种基于地磁场和信号强度的定位跟 随方法。

背景技术

机器人技术在飞速发展，如今的管家机器人、骑行机器人等跟随性的机器人设备 都需要一种简单、有效的导航、跟随方法来指导机器人设备跟随着主人实现工作——管家 机器人在主人购物、旅游时可跟随主人负责看管、搬运行李物品，在需要照看家中婴儿时负 责跟随婴儿进行摄像头实时拍摄、照顾婴儿安全等工作；骑行机器人当主人需要到户外进 行运动、散步等活动时，先将主人运送到合适的场所，再跟随主人进行运动、散步等活动，还 可为主人提供拍照、递水等贴心服务。

发明内容

本发明针对现有技术中的机器人设备需要一种简单、有效的导航、跟随方法来指 导机器人设备跟随着主人完成工作的问题，提供一种基于地磁场和信号强度的定位跟随方 法，本发明采用如下技术方案：

该方法包括以下步骤：

步骤（1）：跟随者的设备与被跟随者的设备分别收集地磁信息，被跟随者的设备将收集 到的地磁信息传送到跟随者的设备；

步骤（2）：跟随者的设备分别处理自身收集到的地磁信息以及被跟随者传送来的地磁 信息，然后将处理后的跟随者的地磁信息和被跟随者的地磁信息进行比对，从而计算出跟 随者的前进方向；

步骤（3）：被跟随者根据与跟随者之间的连接信号的强弱计算出自身与跟随者的距离， 结合设定的时间，从而计算出跟随者的前进速度；

步骤（4）：跟随者根据步骤（2）和步骤（3）计算出的前进方向和前进速度进行运动。

其中，步骤（1）中收集的地磁信息包括地磁的X轴、Y轴和Z轴三轴信息以及偏角。

其中，步骤（2）中的处理地磁信息的过程包括以下步骤：

步骤（a）分解：将地磁信息分解；

步骤（b）过滤：将分解后的地磁信息进行过滤筛选；

步骤（c）降噪：芯片电路进行降噪处理；

步骤（d）矢量特征提取：保证数据的正确性。

其中，步骤（2）中还引入状态转移模型：在二维平面坐标系统下，k时刻跟随者与被跟随者的状态由坐标位置矢量X_k和速度矢量V_k来表示为，；所述状态转移模型中还引入随机行走模型、速度传感器模型和加速度传感器模型；所述随机行走模型表示为：，其中X_k-1表示上一时刻的移动坐标值，T_s表示时间间隔，v_k-1表示随机速度；所述速度传感器模型表示为：，其中V_k-1表示上一时刻由速度传感器测量得到的移动速度；所述加速度传感器模型表示为：，其中a_k-1表示上一时刻的加速度，v_k-1表示随机预测噪声。

其中，所述跟随者的设备和被跟随者的设备通过蓝牙连接。

进一步地，步骤（3）中引入蓝牙强度测距模型：，其中D表示两蓝牙接点间的距离，RSSI表示接收端接收到的蓝牙信号强度，A表示蓝牙发送节点和接收节点相隔1m时的RSSI绝对值，N表示环境衰减因子。

本发明的有益效果：为机器人提供一种跟随性的导航方法，收集和处理地磁场信 息以及与被跟随者之间的信号强度，从而计算出机器人的前进方向和前进速度。

附图说明

图1为本发明的实施示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说 明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述：

如图1所示：一种基于地磁场和信号强度的定位跟随方法，该方法包括以下步骤：

该方法包括以下步骤：

步骤（1）跟随者的设备与被跟随者的设备分别收集地磁信息，被跟随者的设备将收集 到的地磁信息传送到跟随者的设备；

步骤（2）跟随者的设备分别处理自身收集到的地磁信息以及被跟随者传送来的地磁信 息，然后将处理后的跟随者的地磁信息和被跟随者的地磁信息进行比对，从而计算出跟随 者的前进方向；

步骤（3）被跟随者根据与跟随者之间的连接信号的强弱计算出自身与跟随者的距离， 结合设定的时间，从而计算出跟随者的前进速度；