[发明专利]一种面向家庭服务机器人的联合定位系统及方法

权利要求书

1.一种面向家庭服务机器人的联合定位系统，其特征是：包括定位节点系统和机器人系统，其中：

所述定位节点系统包括一个标签节点和多个锚节点，所述标签节点设置于机器人本体上，跟随机器人本体运动，所述锚节点记录锚节点到标签节点的TOA值，并将该数据回传给标签节点；

所述机器人系统，包括设于机器人本体的上层处理系统和下层控制系统，所述上层处理系统包括处理器，被配置为采用Fang算法和泰勒级数展开法进行联合定位，确定标签节点与各个锚节点的位置，以实现对于机器人的定位，并控制机器人本体进行相应的运动；

所述下层控制系统，包括无线通信模块和控制器，控制器通过无线通信模块与上层处理系统通信，接收上层处理系统下达的控制指令，控制机器人本体执行相应的运动操作。

2.如权利要求1所述的一种面向家庭服务机器人的联合定位系统，其特征是：所述定位节点系统包括一个标签节点和至少三个锚节点，锚节点在分别固定在坐标确定的某个位置。

3.如权利要求1所述的一种面向家庭服务机器人的联合定位系统，其特征是：所述下层控制系统包括主控制器，所述主控制器连接有电源模块、蓝牙模块、存储模块和超宽带芯片。

4.如权利要求1所述的一种面向家庭服务机器人的联合定位系统，其特征是：所述标签节点与锚节点之间用的协议是IEEE超宽带协议，所述主控制器与超宽带芯片之间采用SPI协议。

5.如权利要求1所述的一种面向家庭服务机器人的联合定位系统，其特征是：所述主控制器与显示屏连接，显示调试信息，且与显示屏采用的是I²E协议。

6.如权利要求1所述的一种面向家庭服务机器人的联合定位系统，其特征是：所述机器人本体上设置有避障机构，或，所述机器人本体上设置有防跌落机构。

7.基于如权利要求1-6中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：在机器人本体上设置标签节点，跟随机器人本体运动，在机器人本体的活动区域内设置多个位于不同位置的锚节点，记录锚节点到标签节点的TOA值，并将该数据回传给标签节点；接收标签节点采集的各个TOA值，采用Fang算法和泰勒级数展开法进行联合定位，确定标签节点与各个锚节点的位置，以实现对于机器人的定位，并控制机器人本体进行相应的运动。

8.如权利要求7所述的工作方法，其特征是：联合定位的具体步骤包括：对获得的每一组TDOA数据信号直波鉴定，如果在数据中不存在NLOS情况，对该组TDOA数据进行Fang算法估计，否则对该组TDOA数据进行Fang算法估计，确定初始值，运用泰勒级数展开法对初始值进行迭代，确定目标节点位置估计。

9.如权利要求7所述的工作方法，其特征是：上层处理系统被配置有蓝牙串口数据包的接收线程、TDOA定位算法线程和节点配置线程，当定位系统开始运行时，上层处理系统接收上传的数据，当数据包接收完成并且校验正确后对数据包进行解析，之后调用TDOA定位算法函数进行定位计算。

10.如权利要求7所述的工作方法，其特征是：上电后系统首先进行初始化，检查系统存储历史数据标志位是否置位，如果置位，则直接将存储的数据通过无线的方式发送给上位机，发送完毕以后，开启测距算法；如果存储历史数据标志位没有被置位，直接开启测距算法，在测距成功以后，底层会对数据进行整理打包，然后约定的协议通过无线的方式发给上位机，如果发送成功，则直接进行倒计时准备下一次测距算法的开启；如果不成功，则将数据保存在外部存储器，等待网络恢复后再上传数据。