[发明专利]一种基于位置的移动机器人RFID伺服方法

权利要求书

1.一种基于位置的移动机器人RFID伺服方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)在目标物体存在的位置空间内随机生成预定数量的粒子，每个粒子代表了目标标签的备选位置点；

(2)随着移动机器人的移动，设置在所述移动机器人上的RFID读写器不断地收集所述目标物体上的RFID标签的相位信息，同时利用解缠算法对所述相位信息进行处理以得到解缠相位，并将当前时刻的解缠相位与前一时刻的解缠相位相减以得到相位差值的实际测量值；其中，RFID标签即为目标标签；

(3)基于所述移动机器人上安装的惯性传感器检测到的传感器信息，利用航迹推测法与旋转平移变换对所述传感器信息进行处理以得到安装于所述移动机器人上的RFID天线的位置信息，并根据所述RFID天线的位置信息与所述粒子的位置信息计算当前时刻的相位理论估计值，进而将当前时刻的相位理论估计值与前一时刻的相位理论估计值相减，以得到相位差值的理论估计值；

(4)基于相位差值的实际测量值与相位差值的理论估计值，通过粒子滤波算法计算得到RFID标签在当前移动机器人坐标系下的位置估计值；

(5)评估所述位置估计值的稳定性，如果所述位置估计值处于不稳定状态，则跳过伺服控制环节，直接转至步骤(2)；否则，将所述位置估计值与期望值进行比较，若所述移动机器人与所述目标物体达到期望的位置关系，则结束；否则，转至步骤(2)，直至所述移动机器人与所述目标物体达到期望的位置关系。

2.如权利要求1所述的基于位置的移动机器人RFID伺服方法，其特征在于：所述RFID天线的数量大于等于2。

3.如权利要求1所述的基于位置的移动机器人RFID伺服方法，其特征在于：粒子滤波算法的后验观测模型的数学表达式为：

其中，W_t,j表示在t时刻、第j个粒子的权重值；σ表示相位测量的标准差；Δθ_t是t时刻相位差值的实际测量值；是t时刻、第j个粒子相位差值的理论估计值。

4.如权利要求3所述的基于位置的移动机器人RFID伺服方法，其特征在于：RFID标签在当前移动机器人坐标系下的位置估计值的计算公式为：

式中，是目标标签在t时刻移动机器人坐标系下的位置估计值；η_t,j为t时刻、第j个粒子的归一化参数；表示粒子，j＝1，2....，M，表示的是粒子在移动机器人坐标系下的x坐标；表示的是粒子的y坐标；表示的是粒子的z坐标；M表示粒子的个数。

5.如权利要求1所述的基于位置的移动机器人RFID伺服方法，其特征在于：相位解缠算法对所述相位信息进行处理时，令γ⁽¹⁾＝θ⁽¹⁾，并开始如下循环，直到处理完所有的相位信息：

当θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)Ψ时，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))-2π；

当θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)-Ψ时，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))+2π；

当-Ψ≤θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)≤Ψ时，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))；

其中，θ⁽ⁱ⁾是第i个相位测量时刻测得的相位；γ⁽ⁱ⁾是第i个相位测量时刻测得的相位对应的实际解缠相位；Ψ为0～2π中的任意值；i＝2～K，K为相位信息数量。