[发明专利]一种融合RFID和激光信息的动态目标定位系统及方法

权利要求书

1.一种融合RFID信息和激光信息的动态目标定位系统，其特征在于，包括设置在目标上的RFID标签，设置在机器人上的RFID天线，与所述RFID天线相连接的RFID阅读器，与所述RFID阅读器相连接的控制系统，以及与所述控制系统相连接的激光传感器；

所述RFID标签，用于反射RFID天线发送的无线射频信号；

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

所述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；

所述激光传感器，用于通过激光测得目标的距离和角度；

所述控制系统，用于通过对激光传感器测得的目标距离和角度进行聚类处理计算目标运动速度，通过两个相邻时刻RFID相位差计算目标运动速度，将聚类处理计算得到的速度与RFID相位差计算得到的速度进行匹配，通过粒子滤波器融合匹配后的速度与RFID信号强度信息，实现对动态目标的定位。

2.一种融合RFID信息和激光信息的动态目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过RFID天线发射无线射频信号，并接收由设置在目标上的RFID标签反射的无线射频信号，并将反射信号发送至RFID阅读器；

S2、在RFID阅读器中根据反射信号获取RFID标签的信号强度和相位信息，并将信号强度和相位信息发送至控制系统；

S3、通过激光传感器采集目标的距离和角度，并将采集到的距离和角度信息发送至控制系统；

S4、在控制系统中使用粒子滤波器融合RFID标签的信号强度和相位信息以及激光传感器采集的距离和角度信息，实现对动态目标的定位。

3.根据权利要求2所述的动态目标定位方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：

S41、初始化粒子滤波器，构建表示运动目标位置的带权重粒子；

S42、通过粒子滤波器预测运动目标的位置；

S43、根据RFID标签的信号强度信息构建RFID信号强度模型，并使用RFID信号强度模型对粒子权重进行更新；

S44、对激光传感器采集的距离和角度信息进行聚类处理，计算目标运动速度；

S45、根据两个相邻时刻的RFID相位差计算目标运动速度；

S46、将步骤S44中通过聚类处理计算得到的速度与步骤S45中通过RFID相位差计算得到的速度进行匹配；

S47、根据步骤S46的匹配结果对粒子权重的更新进行约束；

S48、对所有粒子进行重采样，保留权重大于权重阈值的粒子，去除权重小于权重阈值的粒子，计算粒子集的平均值，得到运动目标的位置。

4.根据权利要求3所述的动态目标定位方法，其特征在于，所述步骤S41具体为：

初始化粒子滤波器，将运动目标位置采用一组带权重的粒子表示：其中表示粒子的二维坐标，表示粒子的权重，下标t表示t时刻的粒子，上标[n]表示第n个粒子，N为粒子总数。

5.根据权利要求4所述的动态目标定位方法，其特征在于，所述步骤S42中通过粒子滤波器预测运动目标的公式为：

其中σ表示粒子的离散程度，N(0,σ)表示均值为0，方差为σ的高斯函数。