[发明专利]一种基于GPS和INS的移动机器人定位系统

说明书

本发明提供一种基于GPS和INS的移动机器人定位系统，属于计算机设备技术领域，包括机器人终端设备和机器人监控平台两个部分。采用GPS全球定位技术和INS惯性导航相结合的方式对机器人进行精准定位，可以有效避免传统定位方式中由于GPS盲区和基站位置限制带来的定位误差。通过基于GPS和INS的机器人精准定位系统，用户可以用系统监控平台远程监控机器人，有效管理机器人的位置。

技术领域

本发明涉及计算机设备技术领域，尤其涉及一种基于GPS和INS的移动机器人定位系统。

背景技术

随着经济的迅速发展和人民生活水平的提高，各类机器人(如：配送机器人，安防机器人，客服机器人等)的数量也急剧增加。如何利用现代技术保障机器人的安全运行，减少机器人管理带来的弊端，科学方便的管理机器人，是各类机器人用户面临的共同问题。而随着GPS全球定位技术、INS惯性导航技术、MQTT通信协议的发展，为这类问题的解决提供了技术支持。

机器人终端设备所处环境的复杂性和多变性，将会导致终端设备通信质量的不稳定。在传统的终端设备与服务器间的通信方式中，HTTP是应用较广泛的一种通讯协议。但是，在面对物联网领域中低带宽、高延迟的通讯特点时，其Request/Response(请求/应答)的沟通模式，协议开销较大，同时对终端和服务器的网络质量要求较高。

定位数据的漂移现象和机器人在拐弯处运动状态的判断是影响机器人运行轨迹正确绘制的关键问题。在被树木遮挡或高大建筑物附近的环境中，GPS定位存在严重的定位数据漂移的现象，机器人在静止状态下这种现象同样是很严重。为了解决上述问题，需要对定位数据进行优化处理，以在地图上得到合理的运行轨迹。传统的定位数据优化处理方式多是在服务器端进行的，比如GIS技术、卡尔曼滤波算法等，这种方式将极大的增加服务器的运算压力。

当机器人处于GPS定位盲区时，机器人的运行轨迹会出现凭空“消失”的假象。传统的解决方式是采用基站定位，但是由于手机基站的数量和位置的影响，导致基站定位方式的定位精度受到极大限制。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于GPS和INS的移动机器人定位系统。

本发明的技术方案是：

一种基于GPS和INS的移动机器人定位系统，包括机器人终端设备和机器人监控平台两个部分。

机器人终端设备完成机器人定位数据采集、机器人状态、定位数据发送和定位数据优化处理(包括对拐点的判断、对速度漂移的处理、对盲区的处理)等工作。

机器人监控平台则是将机器人终端设备发送的数据集中和管理，供用户对机器人的位置查询和历史轨迹回放，在监控平台还可以进行新用户的注册和对用户信息及机器人状态信息管理。

进一步的，

机器人终端设备的硬件板卡采用Air800为主控模块，该模块集成GSM通信单元和GPS定位单元，同时可以实现对外围功能模块的控制和数据采集，并且可以对终端数据进行处理。

机器人在非GPS定位盲区内采用GPS进行定位，当机器人进入GPS定位盲区时，就采用INS技术根据机器人的运行状态进行航迹推算。

另外，还包括电源模块、传感器模块(加速度、超声波)、机器人电量控制模块等。

进一步的，

另外，机器人监控平台基于web端，采用java语言进行开发。上位机和下位机采用MQTT协议进行通讯，采用此协议可以避免因为网络质量弱带来的定位盲区。

本发明的有益效果是