[发明专利]基于地磁序列的移动机器人室内定位方法及系统

摘要

本发明公开基于地磁序列的移动机器人室内定位方法及系统。所述基于地磁序列的移动机器人室内定位方法包括移动机器人的地磁序列指纹收集方法和改进的粒子滤波定位算法；所述系统包括移动机器人端和云服务器端，移动机器人端主要负责地磁序列指纹的收集、运动控制及运动信息的采集、向服务器申请定位服务和定位信息的可视化；云服务器端主要负责存储地磁序列指纹、地磁序列指纹数据的处理、地磁序列的相似度计算和为多台移动机器人同时提供定位服务。本发明受外部环境干扰小，不需要其他额外基础设施，使用操作简单，适用于移动机器人在室内一维通道走廊的定位。实际运行效果证明该方法对移动机器人有不错的定位精度。

主权项

基于地磁序列的移动机器人室内定位方法，其特征在于包括移动机器人的地磁序列指纹收集方法和改进的粒子滤波定位算法；所述地磁序列指纹，是指移动机器人在匀速运动的同时，利用地磁传感器以固定频率采集的地磁强度序列；地磁序列指纹F={M₁,M₂,...,M_n},其中，M_i为第i点的地磁强度(1≤i≤n)，M_i=（M_ix,M_iy,M_iz），M_ix,M_iy,M_iz分别为地磁场强度M_i在x,y,z方向上的分量；所述移动机器人的地磁序列指纹收集方法包括以下步骤：步骤a，将室内平面地图的走廊通道划分成若干条直线，并用大写字母依序标记各条直线的起点、终点、交叉点；步骤b，移动机器人为各条走廊通道从起点开始到终点采集地磁序列指纹，并通过里程仪记录每条走廊通道的长度；步骤c，将采集的地磁序列指纹和走廊长度等数据上传至云服务器端，存入数据库；所述改进的粒子滤波定位算法包括以下步骤：步骤1，在室内地图中采集过地磁序列指纹的走廊通道均匀分布多个粒子，每个粒子具有位置信息和权重信息，权重越高说明机器人越可能在该位置；步骤2，移动机器人通过里程仪获取定位时的运动信息，并更新每个粒子的位置信息；步骤3，移动机器人获取定位时运动过程中所收集的地磁序列指纹，并对该地磁序列指纹进行滤波处理；步骤4，将滤波处理后的地磁序列指纹作为观察值，计算其与数据库中粒子对应位置的地磁序列指纹的相似度，并重新评估每个粒子的权重信息；步骤5，对所有粒子的权重信息进行归一化，选取对当前移动机器人位置评估的最优解；步骤6，判断是否定位失效；如果定位失效，则返回步骤1重新定位；如果定位未失效，则继续执行步骤7；步骤7，对所有粒子进行重采样，并返回执行步骤2进入下一轮迭代。