[发明专利]基于RFID的机器人自主定位方法、系统、存储介质及终端

说明书

本发明提供一种基于RFID的机器人自主定位方法、系统、存储介质及终端，所述机器人携带有RFID读写器，所述方法包括：构建RFID合成孔径定位模型；基于所述定位模型和所述读写器从预设区域内接收的标签的反射信号进行稀疏信号重建以计算反射系数；基于所述反射系数计算获取机器人位置信息。本发明为智能环境下的机器人提供了一种不依赖于视觉系统的高精度自主定位方法，其中的硬件设备可直接采用商用设备而无需修改其硬件，降低了成本并且易于部署；通过对相位信息在载波频率和到达角度两方面的校准提升了定位精度；通过粒子滤波算法降低计算量实现实时追踪；引入孔径位置误差，通过迭代算法交替估计目标位置和孔径位置误差实现精确定位。

技术领域

本发明涉及机器人定位领域，特别是涉及一种基于RFID的机器人自主定位方法、系统、存储介质及终端。

背景技术

智能输送单元(也称搬运机器人)，如自动导引车AGV(Automated GuidedVehicle)等，作为智能工厂中的重要装备，已经开始集成以RFID标签、读写器为代表的信息感知、存储和通信设备。利用这些设备，智能输送单元不仅能精确定位自己的位置，识别所输送的工件及对应的生产工艺和生产工位，还能根据智能工厂中其它输送单元的位置和运动状态自动规划自己的导航路线，将工件送到相应的生产工位进行加工。然而基于RFID的合成孔径定位方法需要对单个RFID标签海量轮询以及每个孔径点的准确位置估算理论信号，从而利用逆相关滤波重构似然值来进行精确定位。但在实际场景中，RFID标签的有效读取记录往往不高，同时各种移动平台带来的孔径位置误差几乎无法避免，这些都会导致定位误差的急剧增大。因此需要为这类带有RFID读写设备的机器人设计一种新的自主定位方法，满足智能制造的实际需要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于RFID的机器人自主定位方法、系统、存储介质及终端，用于解决现有技术中机器人定位精度不高的技术问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明的第一方面提供一种基于RFID的机器人自主定位方法，所述机器人携带有RFID读写器，所述方法包括：构建RFID合成孔径定位模型；基于所述定位模型和所述读写器从预设区域内接收的标签的反射信号进行稀疏信号重建以计算反射系数；基于所述反射系数计算获取机器人位置信息。

于本发明的第一方面的一些实施例中，所述定位模型包括测量矩阵，所述测量矩阵表示所述预设区域的反射系数和反射信号之间的映射关系；所述稀疏信号重建的方式包括：从所述测量矩阵中选取若干列以构建坐标系；将所述反射信号放入所构建的坐标系以最小化其残差向量的长度或范数；多次迭代直至所述残差向量的长度或范数小于预设阈值或迭代次数达到预设值。

于本发明的第一方面的一些实施例中，所述测量矩阵为第一矩阵，所述从所述测量矩阵中选取若干列的选取方式包括正交匹配追踪算法，其包括：每次迭代选择所述测量矩阵中之前从未被选择的若干列以构建第二矩阵；基于所述第二矩阵利用摩尔伪逆求解以最小化所述残差向量的长度或范数；多次迭代直至迭代次数达到预设值。

于本发明的第一方面的一些实施例中，所述测量矩阵为第一矩阵，所述从所述测量矩阵中选取若干列的选取方式包括分段弱梯度追踪算法，其包括：选择一个随迭代次数逐渐增大的弱参数构建一不等式，选取所述测量矩阵中满足所述不等式的所有列并将不满足所述不等式的所有列置零以构建第三矩阵；基于所述第三矩阵利用预设更新步长和更新方向迭代直至所述残差向量的范数小于预设阈值，其中，所述更新方向为反射系数的梯度最快下降方向。

于本发明的第一方面的一些实施例中，所述方法包括：基于载波频率和到达角度对所述读写器获取的反射信号进行相位修正；其中，通过做差的方式利用相对相位消除不同载波频率带来的相位偏移，通过对所述定位模型中的理论相位偏移添加相位修正项来消除相位的到达角度带来的相位畸变。

于本发明的第一方面的一些实施例中，所述方法包括：基于粒子滤波算法缩小所述标签的待定位区域。