CN106526535A - 一种室内机器人定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种室内机器人定位方法及装置，其中，该方法包括：获取机器人采集地面上射频识别标签得到的标签信息，该标签信息包括射频识别标签的位置坐标；根据射频识别标签的位置坐标，计算机器人的位置坐标；根据机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定机器人与信号源之间的距离；根据上述距离和信号源的位置坐标，确定机器人的辅助定位位置坐标；根据机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标确定机器人的实际位置坐标。本发明中，采用射频识别标签定位和无线局域网定位两种方法同时对机器人进行定位，不仅能够定位出机器人在室内的位置，而且，定位的机器人的位置比较准确。

Description

一种室内机器人定位方法及装置

技术领域

本发明涉及机器人及定位技术领域，具体而言，涉及一种室内机器人定位方法及装置。

背景技术

随着机器人学的不断发展，室内机器人得到了越来越多的应用，比如说扫地机器人等等，在室内机器人应用中，能否准确的定位室内机器人对于室内机器人的路径规划非常重要，因此，室内机器人定位是实现机器人自主导航的关键，对于提高机器人的自动化水平具有重要的意义。

现有的定位技术，有全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)等，但是GPS系统虽然能够提供稳定的导航信息，但是，当处于室内环境、楼宇密集、矿井及隧道等环境下时，GPS信号会衰减，导致无法检索到GPS信号，从而不能实现室内机器人的定位，而INS系统，随着使用时间的增加，误差会不断的积累，当长时间使用而不校准时，定位将产生极大的偏差，导致不能准确的定位出室内机器人的位置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种室内机器人定位方法及装置，能够定位出机器人在室内的位置坐标，且定位出的机器人的位置比较准确。

第一方面，本发明实施例提供了一种室内机器人定位方法，其中，所述方法包括：

获取机器人采集地面上射频识别标签得到的标签信息，所述标签信息包括所述射频识别标签的位置坐标；

根据所述射频识别标签的位置坐标，计算所述机器人的位置坐标；

根据所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定所述机器人与信号源之间的距离；

根据所述距离和所述信号源的位置坐标，确定所述机器人的辅助定位位置坐标；

根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标之后，还包括：

获取当前时刻所述机器人上编码器的读数；

根据当前时刻所述编码器的读数及前一时刻所述编码器的读数确定所述机器人的朝向角度。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述根据所述射频识别标签的位置坐标，计算所述机器人的位置坐标，包括：

根据所述射频识别标签的位置坐标，计算由所述射频识别标签构成的图形的中心点坐标；

将所述中心点坐标确定为所述机器人的位置坐标。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述根据所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定所述机器人与信号源之间的距离，包括：

计算距离所述信号源预设距离时所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值和所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值之间的差值，根据所述差值和所述距离的对数之间的比例关系，确定所述机器人和所述信号源之间的距离。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述根据所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定所述机器人与信号源之间的距离，包括：

根据距离所述信号源预设距离时所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值和所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值，通过公式(1)计算所述机器人与所述信号源之间的距离；

其中，在公式(1)中，d为所述机器人与所述信号源之间的距离，d₀为所述预设距离，a为衰减常量，p(d₀)为距离所述信号源预设距离时所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值，p(d)为所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述根据所述距离和所述信号源的位置坐标，确定所述机器人的辅助定位位置坐标，包括：

根据所述距离和所述信号源的位置坐标，通过公式(2)计算所述机器人的辅助定位的位置坐标；

(x-x_i)²+(y-y_i)²＝d_i ² (2)

其中，在公式(2)中，(x，y)为所述机器人的辅助定位的位置坐标，(x_i，y_i)为第i个所述信号源的位置坐标，d_i为所述机器人与所述第i个信号源之间的距离。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标，包括：

计算所述机器人的位置坐标与所述机器人的辅助定位位置坐标的差值坐标；

将所述差值坐标的绝对值与预设坐标进行比较；

当所述绝对值小于或等于所述预设坐标时，将所述机器人的位置坐标或所述机器人的辅助定位位置坐标中的任意一个确定为所述机器人的实际位置坐标；

当所述绝对值大于所述预设坐标时，对所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标进行融合处理，将融合处理后得到的位置坐标确定为所述机器人的实际位置坐标。

第二方面，本发明实施例提供了一种室内机器人定位装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取机器人采集地面上射频识别标签得到的标签信息，所述标签信息包括所述射频识别标签的位置坐标；

计算模块，用于根据所述射频识别标签的位置坐标，计算所述机器人的位置坐标；

第一确定模块，用于根据所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定所述机器人与信号源之间的距离；

第二确定模块，用于根据所述距离和所述信号源的位置坐标，确定所述机器人的辅助定位位置坐标；

第三确定模块，用于根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标。

结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第一种可能的实现方式，其中，所述计算模块包括：

第一计算单元，用于根据所述射频识别标签的位置坐标，计算由所述射频识别标签构成的图形的中心点坐标；

第一确定单元，用于将所述中心点坐标确定为所述机器人的位置坐标。

结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第二种可能的实现方式，其中，所述第三确定模块包括：

第二计算单元，用于计算所述机器人的位置坐标与所述机器人的辅助定位位置坐标的差值坐标；

比较单元，用于将所述差值坐标的绝对值与预设坐标进行比较；

第二确定单元，用于当所述绝对值小于或等于所述预设坐标时，将所述机器人的位置坐标或所述机器人的辅助定位位置坐标中的任意一个确定为所述机器人的实际位置坐标；

融合处理单元，用于当所述绝对值大于所述预设坐标时，对所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标进行融合处理，将融合处理后得到的位置坐标确定为所述机器人的实际位置坐标。

本发明实施例提供的室内机器人定位方法及装置，采用射频识别标签定位和无线局域网定位两种方法同时对机器人进行定位，不仅能够定位出机器人在室内的位置坐标，而且，定位的机器人的位置比较准确。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1所提供的室内机器人定位方法的流程图；

图2示出了本发明实施例2所提供的室内机器人定位装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有定位技术，有GPS定位系统、INS导航系统等，GPS定位系统能够提供稳定的导航信息，但是当处于室内环境、楼宇密集、矿井及隧道等环境下时，GPS信号会衰减，无法检索到GPS信号，从而不能实现机器人的定位，而INS系统，随着使用时间的增加，定位的误差会不断的积累，当长时间使用而不校准时，定位将产生极大的偏差，导致不能准确的定位出室内机器人的位置。基于此，本发明实施例提供了一种室内机器人定位方法及装置，下面通过实施例进行描述。

实施例1

本发明实施例提供了一种室内机器人定位方法，该方法不仅能够定位出机器人在室内的位置坐标，而且定位的机器人的位置比较准确。

在使用本发明实施例提供的方法进行室内机器人定位时，需要提前在室内地面上贴上射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)标签，该射频识别标签在室内地面上可以有序排列，即RFID标签在室内一排一排的排布，且每排之间的间隔相等，每排中RFID标签之间的间隔也相等，上述RFID标签也可以在室内地面上无序排列，即RFID标签在室内地面上随机排布，本发明实施例并不限定上述RFID标签的具体排布方式。

除此之外，还需要在室内布置多个无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)信号源，该WLAN信号源可以是路由器、中继器、无线网络接入点或者无线网络(WIFI)模块等等，使得机器人在移动的过程中，能够接收到多个信号源传输的WLAN信号。

如图1所示，采用本发明实施例提供的方法进行室内机器人的定位时，包括步骤S110-S150，具体如下。

S110，获取机器人采集地面上射频识别标签得到的标签信息，该标签信息包括射频识别标签的位置坐标。

上述机器人可以是扫地机器人，可以是盘点机器人等等，当机器人在室内移动时工作时需要定位出机器人的位置坐标，以便为机器人规划路径，当然，对于一些机器人工作时，可以是固定停留在某个位置，比如说，安检机器人，这时也需要定位机器人的位置坐标。

将RFID标签贴在地面上后，将RFID标签进行编号，每个RFID标签都有一个唯一的编号，因此，在RFID标签内存储有该RFID标签的唯一编号以及该标签在室内的位置坐标，在本发明实施例中，可以将该室内的某个角落确定为坐标原点，本发明中所有的坐标位置均是以该角落作为坐标原点。

在机器人的底座上安装有RFID读写器，当机器人在移动时或者机器人停止在某个位置时，RFID读写器采集地面上的RFID标签的标签信息，由于地面上的RFID标签和机器人上的RFID读写器之间有一定的距离范围，因此，在某个位置，机器人上的RFID读写器只能采集一定数量的RFID标签的标签信息，且RFID读写器能够采集的RFID标签的个数和RFID读写器的频率有关系。

机器人采集的上述标签信息包括该RFID标签的编号以及该RFID标签的位置坐标。

当机器人采集到地面上的RFID标签的标签信息后，定位装置获取机器人采集的标签信息，其中，该定位装置可以安装在机器人上，也可以不安装在机器人上，与机器人无线连接，本发明实施例并不限定上述定位装置的具体位置。

S120，根据射频识别标签的位置坐标，计算机器人的位置坐标。

当获取到机器人采集的RFID标签的标签信息后，根据获取的RFID标签的标签信息中的位置坐标，计算机器人的位置坐标，具体包括：

根据RFID标签的位置坐标，计算由该RFID标签构成的图形的中心点坐标；将上述中心点坐标确定为机器人的位置坐标。

机器人在每个位置可以采集多个RFID标签的标签信息，当采集的RFID标签的数目为三个时，三个RFID标签可以构成三角形，计算三角形的中心点坐标，将该三角形的中心点坐标确定为机器人的位置坐标，当采集的RFID标签的数目为四个时，四个RFID标签可以构成四边形，计算四边形的中心点坐标，将该四边形的中心点坐标确定为机器人的位置坐标，当然，上述采集的RFID标签的数目还可以为其它数值，本发明实施例并采集的RFID标签的个数根据实际应用场景进行确定。

下面将以采集的RFID标签的数目为三个为例，介绍计算机器人的位置坐标的具体过程：在RFID标签中存储有该RFID标签在室内的位置坐标，根据采集的RFID的标签信息可以得到该RFID标签在室内的位置坐标，比如说，机器人在某个位置时，采集的三个RFID标签的位置坐标分别为(x_k1，y_k1)、(x_k2，y_k2)、(x_k3，y_k3)，根据上述三个RFID标签的位置坐标，通过公式计算出机器人的位置坐标，其中，在上述公式中，(x，y)为机器人的位置坐标。

S130，根据机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定机器人与信号源之间的距离。

在本发明实施例中，如果机器人所在的室内存在一些障碍物，比如说，存在一些玻璃、桌椅、墙壁等障碍物时，会影响无线局域网信号的传输，这时，需要对机器人接收的无线局域网的信号强度指示值进行修正，具体可以通过公式进行修正，其中，在该公式中，为机器人所在位置接收的无线局域网的信号强度指示值的平均路径损耗，为距离WLAN信号源d₀距离处接收的无线局域网的信号强度指示值的平均路径损耗，F为衰减因子，n_SF为常数，d₀为参考距离，即与WLAN信号源之间的距离，该距离为预设的，可以为1m、10m等等，d为机器人所在位置与WLAN信号源之间的距离，该距离可以通过机器人底座上的电机尾部的编码器的读数得到。

当上述障碍物不同时，衰减因子F取不同的值。

当计算出机器人所在位置接收的无线局域网的信号强度指示值的平均路径损耗后，将与机器人接收到的无线局域网的信号强度指示值相乘，得到修正后的信号强度指示值，即机器人实际接收的无线局域网的信号强度指示值。

在本发明实施例中，下文出现的机器人接收到的无线局域网的信号强度指示值，均指的是修正后的信号强度指示值，即机器人实际接收的无线局域网的信号强度指示值。

由于在室内设置有多个WLAN信号源，每个WLAN信号源均会向外发射WLAN信号，机器人在室内移动的过程中，在每个位置均可以接收到信号源发射的WLAN信号，当机器人在不同的位置时，与信号源的距离不同，所以在不同的位置接收得到的无线局域网的信号强度指示值是不同的，在本发明实施例中，可以根据机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定机器人与信号源之间的距离，具体包括：

计算距离上述信号源预设距离时机器人接收的无线局域网的信号强度指示值和机器人接收的无线局域网的信号强度指示值化简的差值，根据该差值与上述距离的对数之间的比例关系，确定机器人和信号源之间的距离。

上述预设距离可以是1m，也可以是其它数值，本发明实施例并不限定上述预设距离的具体数值，可以获取距离信号源预设距离时接收的无线局域网的信号强度指示值，将该指示值作为参考值，再根据机器人在移动过程中某个位置处接收的无线局域网的信号强度指示值，计算出机器人和信号源之间的距离。

其中，上述确定机器人和信号源之间的距离具体包括：根据距离信号源预设距离时机器人接收的无线局域网的信号强度指示值和机器人接收的无线局域网的信号强度指示值，通过公式(1)计算机器人与信号源之间的距离；

其中，在公式(1)中d为机器人与信号源之间的距离，d₀为预设距离，a为衰减常量，p(d₀)为距离信号源预设距离时机器人接收的无线局域网的信号强度指示值，p(d)为机器人接收的无线局域网的信号强度指示值。

在本发明实施例中，预先获取距离信号源预设距离时接收的无线局域网的信号强度指示值p(d₀)，将该强度值p(d₀)作为一个参考值，当机器人在移动时，或者机器人停留在某个位置时，获取机器人接收的无线局域网的信号强度指示值p(d)，根据上述公式(1)计算机器人和信号源之间的距离。

由于室内设置有多个信号源，且机器人在移动过程中均可以接收到不止一个信号源传输的无线局域网的信号强度指示值，比如说，机器人可以接收到三个信号源传输的无线局域网的信号强度指示值，也可以接收到四个信号源传输的无线局域网的信号强度指示值，当然，还可以是其它数值，通过机器人接收的无线局域网的信号强度指示值，可以计算出机器人和每个信号源之间的距离。

S140，根据上述距离和信号源的位置坐标，确定上述机器人的辅助定位位置坐标。

在本发明实施例中，在室内设置信号源时，记录每个信号源的位置坐标，同样，在记录信号源的位置坐标时，仍然是以室内的某个角落作为坐标原点，且和上述RFID标签定位中的坐标原点是同一个，本发明实施例中出现的所有的位置坐标均是同一个坐标原点。

将通过无线局域网的方法定位出的机器人的位置坐标称为机器人的辅助定位位置坐标。

其中，根据上述距离和信号源的位置坐标，确定上述机器人的辅助定位位置坐标，具体包括：

根据上述距离和信号源的位置坐标，通过公式(2)计算机器人的辅助定位的位置坐标；

(x-x_i)²+(y-y_i)²＝d_i ² (2)

其中，在公式(2)中，(x，y)为机器人的辅助定位的位置坐标，(x_i，y_i)为第i个信号源的位置坐标，d_i为机器人与第i个信号源之间的距离。

由于机器人可以接收到不止一个信号源传输的无线局域网的信号强度指示值，因此，上述信号源的个数也不止一个，可以为3个、4个等任意数值，接下来将以上述信号源是三个为例，介绍确定机器人的辅助定位位置坐标的具体过程。

当上述信号源的数目为三个时，将三个信号源分别记为第一个信号源、第二个信号源和第三个信号源，通过公式(1)可以分别计算出机器人与第一个信号源之间的距离d₁，机器人与第二个信号源之间的距离d₂，机器人与第三个信号源之间的距离d₃，且将第一个信号源的位置坐标记为(x₁，y₁)，将第二个信号源的位置坐标记为(x₂，y₂)，将第三个信号源的位置坐标记为(x₃，y₃)，将机器人的位置坐标记为(x，y)，根据第一个信号源的位置坐标及第一个信号源和机器人之间的距离，通过公式(2)可以列出方程式根据第二个信号源的位置坐标及第二个信号源和机器人之间的距离，通过公式(2)可以得出方程式根据第三个信号源的位置坐标及第三个信号源和机器人之间的距离，通过公式(2)可以得出方程式将上述得出的三个方程式联立，可以计算出机器人的位置坐标，该三个方程式计算出的机器人的位置坐标为将通过该方法计算得出的机器人的位置坐标记为机器人的辅助定位位置坐标。

当分别以三个信号源作为圆心，以三个信号源到机器人的距离为半径，得到的圆，三个圆有一个共同的交点，这时，上述三个方程式联立可以得出解，如果所做的圆的圆心并不是三个信号源，这时，上述三个方程式联立则无解，这时则需要通过如下方法确定机器人的辅助定位位置坐标：

通过上述三个方程，求解A圆和B圆的交点坐标，记为(X_ab1，Y_ab1),(X_ab2，Y_ab2),圆A与圆C的交点坐标，记为(X_ac1，Y_ac1)，(X_ac2，Y_ac2).圆B和圆C的交点坐标，记为(X_bc1，Y_bc1)，(X_bc2，Y_bc2),其中，A圆指的是包含第一个信号源(x₁，y₁)在内的圆，但是，第一个信号源(x₁，y₁)并不是A圆的圆心，B圆指的是包含第二个信号源(x₂，y₂)在内的圆，但是第二个信号源(x₂，y₂)并不是B圆的圆心，C圆指的是包含第三个信号源(x₃，y₃)在内的圆，但是第三个信号源(x₃，y₃)并不是该圆的圆心，将圆A与圆C的交点坐标带入公式中，可以确定出距离B圆圆心较近的点的坐标，记为(X_ac，Y_ac)，同理可以确定出距离A圆圆心较近的点的坐标，记为(X_bc，Y_bc),距离C圆圆心较近的点的坐标，记为(X_ab，Y_ab)，根据上述三个点的坐标，可以得出机器人的位置坐标为其中，(x，y)为机器人的辅助定位位置坐标。

在本发明实施例中，还可以通过匹配的方法获取机器人的辅助定位位置坐标，具体为：预先建立室内不同参考位置接收的无线局域网的信号强度指示值的分布图，将机器人接收的无线局域网的信号强度指示值与该分布图进行匹配，计算机器人接收的无线局域网的信号强度指示值与该分布图上每个参考位置的匹配概率，将匹配概率最大的参考位置确定为机器人的辅助定位位置坐标。

当采用上述方法时，首先需要建立上述分布图，每个参考位置均可以接收到不止一个信号源发射的信号，且每个参考位置接收的信号强度指示值符合正态分布，因此可以得到每个参考位置接收的信号强度指示值的似然函数在该公式中，μ为上述参考位置接收的无线局域网的信号强度指示值的平均值，σ为上述参考位置接收的无线局域网的信号强度指示值的标准差，x_i为上述参考位置接收的第i个信号源的信号强度指示值，n为接收的信号源的个数，在上述方程中，μ和σ均为未知参数，对上述函数求对数，得到该函数的对数方程为将该对数方程分别对期望和方差求偏微分，可以得到该对数方程的极大似然方程组根据该方程组可以解出概率密度最大时的期望和方差，将该期望作为参考位置出接收的无线局域网的信号强度指示值，因此，根据每个参考位置的位置坐标、该参考位置处接收的信号强度指示值及该位置处接收的信号强度指示值的方差，建立上述分布图。

当机器人在室内移动时，移动到任意位置均可以接收不止一个信号源发射的信号，计算机器人接收到的信号强度指示值与上述分布图上述每个参考位置的匹配概率，可以通过计算机器人接收的其中一个信号源的信号在每个参考位置的概率，在该公式中，m为分布图上参考为位置的个数，μ_m为第m个参考位置接收的无线局域网的信号强度指示值，σ_m为第m个参考位置接收的无线局域网的信号强度指示值的方差，RSSI_t为机器人接收的第t个信号源发射的信号强度指示值的修正值，t为机器人可接收信号的信号源的个数，p_m(x，y)为在第m个参考位置的概率，并通过上述公式计算出机器人接收的t个信号源的信号强度指示值在每个参考位置的概率，将每个参考位置的t个概率相乘，得到每个参考位置的匹配概率，选取最大的匹配概率，将最大的匹配概率对应的参考位置确定为机器人的辅助定位位置坐标。

S150，根据机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标确定机器人的实际位置坐标。

通过RFID标签定位出机器人的位置坐标，通过无线局域网定位出机器人的辅助定位位置坐标，为了减小定位误差，本发明实施例中将上述两种方法分别定位出的两个个位置坐标进行融合处理，得到机器人的实际位置坐标，具体包括：

计算机器人的位置坐标与机器人的辅助定位位置坐标的差值坐标；将该差值坐标的绝对值与预设坐标进行比较；当上述绝对值小于或等于预设坐标时，将上述机器人的位置坐标或机器人的辅助定位坐标中的任意一个确定为机器人的实际位置坐标；当上述绝对值大于预设坐标时，对机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标进行融合处理，将融合处理后得到的位置坐标确定为机器人的实际位置坐标。

上述预设坐标为预先设置的一个坐标，该坐标的具体坐标值可以根据实际应用场景进行设置，本发明实施例并不限定上述预设坐标的具体坐标值。

在本发明实施例中，当上述绝对值小于或者等于预设坐标时，可以将机器人的位置坐标确定为机器人的实际位置坐标，也可以将机器人的辅助定位位置坐标确定为机器人的实际位置坐标。

当上述绝对值小于或者等于预设坐标时，采用卡尔曼滤波算法对机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标进行融合处理，将融合后得到的位置坐标确定为机器人的实际位置坐标。

上述采用卡尔曼滤波算法对机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标进行融合处理，具体包括：首先采用局部滤波器分别将机器人的位置坐标及机器人的辅助定位位置坐标进行局部滤波，得到机器人的位置坐标的局部最优解及机器人的辅助定位位置坐标的局部最优解，之后，采用全局滤波器对机器人的位置坐标的局部最优解和机器人的辅助定位位置坐标的局部最优解进行融合，最终，输出机器人的实际位置坐标。

其中，上述局部滤波器根据机器人的位置坐标，及从编码器中读出的机器人当前位置与信号源之间的距离，根据状态方程和测量方程进行局部滤波，对机器人的辅助定位位置坐标采用同样的方法进行局部滤波。

上述编码器安装在机器人底座上的电机的尾部。

由于上述卡尔曼滤波为现有技术，属于本领域的公知常识，因此此处不再详细赘述采用卡尔曼滤波算法进行融合处理的具体过程。

当确定出机器人的实际位置坐标之后，还包括：

获取当前时刻机器人上编码器的读数；根据当前时刻编码器的读数及前一时刻编码器的读数确定机器人的朝向角度。

在本发明实施例中，机器人上安装有编码器，当确定出机器人的实际位置坐标后，获取当前时刻编码器的读数，根据当前时刻编码器的读数及前一时刻编码器的读数，通过如下公式确定出机器人当前时刻与前一时刻之间的旋转角，θ＝HA(U₂-U₁),在该公式中，θ为机器人当前时刻与前一时刻之间的旋转角，HA为编码器每个读数对应的角度，U₂为当前时刻编码器的读数，U₁为前一时刻编码器的读数。

其中，可以将机器人的朝向角度定义为机器人与坐标原点之间的连接和机器人起始位置与坐标原点之间连线的夹角，通过机器人在初始位置时编码器的读数和机器人移动后第一时刻对应的位置处的编码器的读数，可以计算出机器人第一时刻的朝向角度，以此类推，可以计算出机器人任意时刻的朝向角度，这样不仅可以定位出机器人的位置坐标，还可以得知机器人的朝向角度。

本发明实施了提供的室内机器人定位方法，采用射频识别标签定位和无线局域网定位两种方法同时对机器人进行定位，不仅能够定位出机器人在室内的位置坐标，而且，定位的机器人的位置比较准确。

实施例2

本发明实施例提供了一种室内机器人定位装置，如图2所示，该装置包括获取模块210、计算模块220、第一确定模块230、第二确定模块240和第三确定模块250；

上述获取模块210用于获取机器人采集地面上射频识别标签得到的标签信息，该标签信息包括射频识别标签的位置坐标；

上述计算模块220，用于根据射频识别标签的位置坐标，计算机器人的位置坐标；

上述第一确定模块230，用于根据机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定机器人与信号源之间的距离；

上述第二确定模块240，用于根据上述距离和信号源的位置坐标，确定机器人的辅助定位位置坐标；

上述第三确定模块250，用于根据机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标确定机器人的实际位置坐标。

在使用本发明实施例提供的装置进行室内机器人定位时，需要提前在室内地面上贴上射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)标签，该射频识别标签在室内地面上可以有序排列，即RFID标签在室内一排一排的排布，且每排之间的间隔相等，每排中RFID标签之间的间隔也相等，上述RFID标签也可以在室内地面上无序排列，即RFID标签在室内地面上随机排布，本发明实施例并不限定上述RFID标签的具体排布方式。

将RFID标签贴在地面上后，将RFID标签进行编号，每个RFID标签都有一个唯一的编号，因此，在RFID标签内存储有该RFID标签的唯一编号以及该标签在室内的位置坐标，在本发明实施例中，可以将该室内的某个角落确定为坐标原点，本发明中所有的坐标位置均是以该角落作为坐标原点。

除此之外，还需要在室内布置多个无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)信号源，该WLAN信号源可以是路由器、中继器、无线网络接入点或者无线网络(WIFI)模块等等，使得机器人在移动的过程中，能够接收到多个信号源传输的WLAN信号。

其中，上述计算模块220根据射频识别标签的位置坐标，计算机器人的位置坐标是通过第一计算单元和第一确定单元实现的，具体包括：

上述第一计算单元，用于根据射频识别标签的位置坐标，计算由该射频识别标签构成的图像的中心点坐标；上述第一确定单元，用于将上述中心点坐标确定为机器人的位置坐标。

上述第三确定模块250根据机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标确定机器人的实际位置坐标是通过第二计算单元、比较单元、第二确定单元和融合处理单元实现的，具体包括：

上述第二计算单元，用于计算机器人的位置坐标与机器人的辅助定位位置坐标的差值坐标；上述比较单元，用于将上述差值坐标的绝对值与预设坐标进行比较；上述第二确定单元，用于当上述绝对值小于或等于预设坐标时，将上述机器人的位置坐标或机器人的辅助定位位置坐标中的任意一个确定为机器人的实际位置坐标；融合处理单元，用于当上述绝对值小于预设坐标时，对上述机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标进行融合处理，将融合处理后得到的位置坐标确定为机器人的实际位置坐标。

本发明实施例提供的室内机器人定位装置，采用射频识别标签定位和无线局域网定位同时对机器人进行定位，不仅能够定位出机器人在室内的位置坐标，而且定位的机器人的位置比较准确。

本发明实施例所提供的室内机器人定位装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种室内机器人定位方法，其特征在于，所述方法包括：

获取机器人采集地面上射频识别标签得到的标签信息，所述标签信息包括所述射频识别标签的位置坐标；

根据所述射频识别标签的位置坐标，计算所述机器人的位置坐标；

根据所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定所述机器人与信号源之间的距离；

根据所述距离和所述信号源的位置坐标，确定所述机器人的辅助定位位置坐标；

根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标之后，还包括：

获取当前时刻所述机器人上编码器的读数；

根据当前时刻所述编码器的读数及前一时刻所述编码器的读数确定所述机器人的朝向角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述射频识别标签的位置坐标，计算所述机器人的位置坐标，包括：

根据所述射频识别标签的位置坐标，计算由所述射频识别标签构成的图形的中心点坐标；

将所述中心点坐标确定为所述机器人的位置坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定所述机器人与信号源之间的距离，包括：

计算距离所述信号源预设距离时所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值和所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值之间的差值，根据所述差值和所述距离的对数之间的比例关系，确定所述机器人和所述信号源之间的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定所述机器人与信号源之间的距离，包括：

根据距离所述信号源预设距离时所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值和所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值，通过公式(1)计算所述机器人与所述信号源之间的距离；

$d={10}^{\frac{p\left(d_0\right)-p\left(d\right)}{10\·a}}---\left(1\right)$

其中，在公式(1)中，d为所述机器人与所述信号源之间的距离，d₀为所述预设距离，a为衰减常量，p(d₀)为距离所述信号源预设距离时所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值，p(d)为所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离和所述信号源的位置坐标，确定所述机器人的辅助定位位置坐标，包括：

根据所述距离和所述信号源的位置坐标，通过公式(2)计算所述机器人的辅助定位的位置坐标；

(x-x_i)²+(y-y_i)²＝d_i ² (2)

其中，在公式(2)中，(x，y)为所述机器人的辅助定位的位置坐标，(x_i，y_i)为第i个所述信号源的位置坐标，d_i为所述机器人与第i个信号源之间的距离。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标，包括：

计算所述机器人的位置坐标与所述机器人的辅助定位位置坐标的差值坐标；

将所述差值坐标的绝对值与预设坐标进行比较；

当所述绝对值小于或等于所述预设坐标时，将所述机器人的位置坐标或所述机器人的辅助定位位置坐标中的任意一个确定为所述机器人的实际位置坐标；

当所述绝对值大于所述预设坐标时，对所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标进行融合处理，将融合处理后得到的位置坐标确定为所述机器人的实际位置坐标。

8.一种室内机器人定位装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取机器人采集地面上射频识别标签得到的标签信息，所述标签信息包括所述射频识别标签的位置坐标；

计算模块，用于根据所述射频识别标签的位置坐标，计算所述机器人的位置坐标；

第一确定模块，用于根据所述机器人接收的无线局域网的信号强度指示值确定所述机器人与信号源之间的距离；

第二确定模块，用于根据所述距离和所述信号源的位置坐标，确定所述机器人的辅助定位位置坐标；

第三确定模块，用于根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：

第一计算单元，用于根据所述射频识别标签的位置坐标，计算由所述射频识别标签构成的图形的中心点坐标；

第一确定单元，用于将所述中心点坐标确定为所述机器人的位置坐标。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块包括：

第二计算单元，用于计算所述机器人的位置坐标与所述机器人的辅助定位位置坐标的差值坐标；

比较单元，用于将所述差值坐标的绝对值与预设坐标进行比较；

第二确定单元，用于当所述绝对值小于或等于所述预设坐标时，将所述机器人的位置坐标或所述机器人的辅助定位位置坐标中的任意一个确定为所述机器人的实际位置坐标；

融合处理单元，用于当所述绝对值大于所述预设坐标时，对所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标进行融合处理，将融合处理后得到的位置坐标确定为所述机器人的实际位置坐标。