[发明专利]一种用于移动机器人对目标定位和跟踪的系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于移动机器人对目标定位和跟踪的系统，其包括设置在目标上的RFID标签，设置在移动机器人上的RFID天线，与RFID天线相连接的RFID阅读器，与RFID阅读器相连接的运动控制系统，以及与运动控制系统相连接的激光传感器。本发明利用RFID信号强度信息和相位信息对标签的位置和运动速度进行估算，同时移动机器人通过运动控制系统，实现动态RFID标签的实时跟踪，并通过激光传感器进行避障。系统通过粒子滤波器来实现相位信息和信号强度信息的融合从而实现动态RFID标签的快速追踪。

技术领域

本发明涉及物联网机器人领域，具体涉及一种用于移动机器人对目标定位和跟踪的系统及方法。

背景技术

随着物联网技术的发展，在互联网基础上，利用通信技术将传感设备、机器、人和物品连接起来，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)使用无线射频信号进行对象识别，RFID阅读器不需要与标签建立机械或光学接触；RFID标签可附着在物体上用于货物自动识别和跟踪，可克服传统视觉必须在视野内进行识别的缺点。另外，RFID无源标签识别距离可达7-10米，价格低廉、体积小巧，广泛应用于超市、机场、物流、零售等方面。机器人领域一直是前沿高技术研究最活跃的一部分，而机器人作为一个移动智能体在某些环境中感知标签，可为人类提供帮助和导航等服务。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种用于移动机器人对目标定位和跟踪的系统提供了一种智能化识别、定位和跟踪目标的系统。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种用于移动机器人对目标定位和跟踪的系统，其包括设置在目标上的RFID标签，设置在移动机器人上的RFID天线，与RFID天线相连接的RFID阅读器，与RFID阅读器相连接的运动控制系统，以及与运动控制系统相连接的激光传感器；

RFID标签，用于反射RFID天线所发送的无线射频信号；

RFID天线，用于发送无线射频信号并接收由RFID标签所反射的无线射频信号；

RFID阅读器，用于通过RFID天线获取RFID标签的信号强度和相位信息；

激光传感器，用于通过激光测得目标障碍物的距离；

运动控制系统，用于通过粒子滤波器融合RFID标签的信号强度和相位信息，实现RFID标签的定位；同时根据RFID标签的相位信息估算RFID标签的运动速度，以及根据激光传感器测定的目标障碍物的距离，配合VFH+避障算法进行导航跟踪。

提供一种用于移动机器人对目标定位和跟踪的方法，其包括以下步骤：

S1、RFID天线发射无线射频信号并接收由设置在目标上的RFID标签所反射的信号，并将该反射信号发送至RFID阅读器；

S2、RFID阅读器根据该反射信号获取RFID标签的信号强度信息和相位信息，并将该信号强度信息和相位信息发送至运动控制系统；

S3、运动控制系统根据接收到的RFID标签的信号强度信息和相位信息，将每个RFID标签的位置用一个粒子滤波器表示，通过粒子滤波器融合RFID标签的信号强度和相位信息，当RFID标签的信号强度低于阈值时，返回步骤S1；RFID标签的信号强度大于或等于阈值时，实现RFID标签的定位；

同时，运动控制系统通过RFID标签的相位信息估算RFID标签的运动速度，以及根据激光传感器测定的目标障碍物的距离，配合VFH+避障算法进行导航跟踪。