[发明专利]无源低成本井下救援机器人自定位装置及定位方法

权利要求书

1.一种无源低成本井下救援机器人自定位方法，其特征在于，包括定位基站，用于拍摄定位基站的红外摄像机以及安装在救援机器人内部的边缘计算节点；定位基站为反射标签，以固定间隔安装在巷道顶板，每个定位基站内部设有其专属ID，红外摄像机集成有红外发射器，安装在救援机器人顶部，红外摄像机采集图像的方向垂直于巷道顶板；救援机器人内部存储有标有定位基站专属ID的井下环境地图，具体方法如下：

步骤a当救援机器人进入矿井后，其顶部集成有红外发射器的红外摄像机发射红外光，安装在巷道顶部具有专属ID的定位基站接触到红外光后反射红外光，红外摄像机根据反射的红外光实时捕捉定位基站的图像并传送至边缘计算节点；

步骤b边缘计算节点通过识别算法从红外摄像机捕获的图像中检测定位基站，并对其进行识别，随后对识别结果进行校验，进而得到当前救援机器人所处附近的定位基站专属ID，根据定位基站专属ID以及救援机器人内部存储的井下环境地图得到该定位基站的位置信息；

步骤c边缘计算节点再通过定位算法根据识别出定位基站的位置信息以及空间几何关系，最终得到救援机器人的位置信息；

所述步骤a中定位基站为反射标签，其专属ID构建方法为：将定位基站分解成多个单元，设有反射器的单元为“亮单元”，无反射器的单元为“暗单元”，将亮单元编码为“1”，暗单元编码为“0”，通过改变反射器的排列序列构建具有专属ID的定位基站，具体方法如下：

1.1)将定位基站分解为N×N个单元，四个顶点处的单元标记为特征位，其编码值固定为“1”，用于定位基站区域约束，余下单元被用作识别位；

1.2)通过汉明码对定位基站专属ID进行优化，将识别位进一步分为信息位与校验位，信息位采用二进制码，校验位由汉明码确定，将校验位值插入校验位，形成完整的定位基站专属ID；

所述步骤1.2)具体方法如下：

1.21)确定所需校验位的位置及个数

确定校验位的位置：校验位的位置为2的整数次方，即位于2ⁿ位置；

确定校验位的个数：设信息位、校验位和识别位的个数分别为k、r和s，则根据汉明不等式，有以下关系式：

s＝k+r2^r-1

1.22)计算校验位值

每个校验位负责检查多位信息位，校验位的位置决定了被检查位的序列，对于每个校验位，除其自身外，对其负责的所有被检查位执行异或操作，执行结果为校验位值即校验码；被检查位的序列的确定方法如下：

①从第i个校验位的当前位开始，连续校验2^i-1位，再跳过2^i-1位；

②重复步骤①直至信息位的最后一位；

1.23)校验位值确定后，将校验位值即校验码插入步骤1.21)确定的校验位的位置，形成完整的定位基站专属ID。