[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

说明书

本发明公开了一种融合RFID信息和激光信息的动态目标定位系统及方法，利用粒子滤波器将RFID信号与激光信号进行融合处理，实现对动态目标的精确定位。本发明将激光传感器采集的信息进行聚类处理，并将相邻时刻激光聚类后的信息处理成目标运动速度。同时采集RFID标签信号强度与标签相位信息，将采集到的信号强度信息融入粒子滤波更新阶段，并将相邻时刻相位信息处理成目标运动速度。最终，将聚类后的激光信息估算的速度与RFID相位估算的速度进行匹配，选取最佳匹配速度，融入粒子滤波更新阶段，从而实现对运动目标更加精确的定位。

技术领域

本发明属于物联网机器人技术领域，具体涉及一种融合RFID和激光信息的动态目标定位系统及方法的设计。

背景技术

随着物联网技术的快速发展，通过智能感知、识别技术与互联网等通信感知技术将物与物、物与人连接在一起，实现智能化识别、管理和控制。无线定位成为物联网技术中的重要部分，逐渐进入人们的生活，而基于位置的服务(Location-based Services，LBS)也越来越被人们关注。射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)使用无线射频信号进行对象识别，具有以下突出优点：非接触识别、可识别高速运动物体、抗恶劣环境。RFID无源标签识别距离可达7-10米，并使用全球唯一ID作为标识，可解决激光传感器目标识别的奇异性，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。

国内外已有很多研究人员开展了RFID目标定位方面的研究，但这一领域还有许多尚待解决的问题，传统的方法使用信号强度对标签定位，由于信号强度受环境中金属或水的影响较大，导致定位精度受限。另外，国内外主要围绕静态RFID标签的定位，对动态标签的定位和跟踪的研究很少，目前很难应用于移动机器人作业现场。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提出了一种融合RFID和激光信息的动态目标定位系统及方法，通过融合RFID信息与激光信息实现高精度的动态目标定位。

本发明的技术方案为：一种融合RFID信息和激光信息的动态目标定位系统，包括设置在目标上的RFID标签，设置在机器人上的RFID天线，与RFID天线相连接的RFID阅读器，与RFID阅读器相连接的控制系统，以及与控制系统相连接的激光传感器。

RFID标签用于反射RFID天线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的距离和角度。

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。

本发明还提供了一种融合RFID信息和激光信息的动态目标定位方法，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。