[发明专利]一种基于RFID系统中移动机器人绝对定位方法

说明书

本发明属于无线定位领域，并公开了一种基于RFID系统中移动机器人绝对定位方法。该绝对定位的方法包括下列步骤：(a)建立初始粒子集，其中，粒子对应移动机器人，一个粒子的位姿对应一个移动机器人的位姿；(b)对于每个粒子当前t‑1时刻的位姿，采用航迹推测法预测每个粒子t时刻的位姿；(c)构建t时刻粒子总权重与可读性权重和相位差权重的关系式，以此获得t时刻的每个粒子的总权重；(d)利用总权重和每个粒子的位姿计算移动机器人t时刻的位姿，以此实现所述移动机器人的绝对定位。通过本发明，实现移动机器人的绝对定位，计算简单，定位精度高。

技术领域

本发明属于无线定位领域，更具体地，涉及一种基于RFID系统中移动机器人绝对定位方法。

背景技术

移动机器人的实时定位能够赋能移动机器人的实时监控和调度，提高了制造业的智能化水平，受到了研究人员和产业界人士的广泛关注。GPS定位系统主要用于室外，在仓储、工厂等室内环境中失效。基于视觉、激光、RFID等传感器的定位方法成为研究的热点。RFID由于不受光照、粉尘干扰，价格便宜，具有ID识别的功能，能够鲁棒高效地完成标记的提取和识别，具有突出的优势。

现有的基于RFID的定位技术主要是基于标签的可读性或者RSSI，该类方法由于可读性和RSSI本身的位置灵敏度低，导致定位精度受限。此外，由于该类方法需要依靠密集的参考标签，这带来了较大的成本、较高的系统安装的工作量，限制了该方法的实用性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于RFID系统中移动机器人绝对定位方法，将灵敏度高的相位差信息和可读性相结合，通过所提出的可读性粒子位姿判断条件和相位差观测模型，结合粒子滤波定位算法和基于相位差的观测模型实现所述移动机器人的绝对定位，由此解决高精度、稀疏标签分布情况下的移动机器人定位的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于RFID系统中移动机器人绝对定位方法，所述RFID系统包括移动机器人、天线和RFID参考标签，其中，所述天线设置在所述移动机器人的两侧，所述移动机器人的运动区域表面设置有均匀分布的RFID参考标签，所述移动机器人在其运动区域内运动，通过所述天线识别所述RFID参考标签，结合粒子滤波定位算法和基于相位差的观测模型实现所述移动机器人的绝对定位，该绝对定位的方法具体包括下列步骤：

(a)建立包括多个粒子的初始粒子集，并设定每个粒子的初始位姿，其中，所述粒子对应所述移动机器人，一个所述粒子的位姿对应一个所述移动机器人的位姿；

(b)对于每个粒子当前t-1时刻的位姿，采用航迹推测法预测每个粒子t时刻的位姿，以此获得每个粒子t时刻的位姿；

(c)对于每个粒子的t时刻的位姿，设定位姿判断条件，根据该位姿判断条件设定每个粒子t时刻的可读性权重，根据在tm时刻与在t时刻所述移动机器人上天线测量的所述RFID参考标签的观测相位的差值，设定每个粒子t时刻的相位差权重，构建t时刻粒子总权重与所述可读性权重和相位差权重的关系式，以此获得t时刻的每个粒子的总权重,其中，tm是t时刻之前的一个时刻；

(d)构建预测位姿与所述新的粒子集中每个粒子的t时刻的总权重和每个粒子的位姿的关系式，以此计算获得所述预测位姿，该预测位姿即为所需的移动机器人t时刻的位姿，以此实现所述移动机器人的绝对定位。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述粒子位姿按照下列方式设定：

其中，是在初始时刻粒子集中第i个粒子的状态向量。R₁，R₂和R₃是0到1之间的随机数，Tj＝T1,T2,T3,...,TM，Tj是在初始时刻读到的参考标签，x_Tj是在初始时刻读到的参考标签的x坐标，r是参考标签的最大读取范围，y_Tj是在初始时刻读到的参考标签的y坐标。