CN106569174A - 一种多移动机器人室内无线定位系统 - Google Patents

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韦元江
左孔禄
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    • G—PHYSICS
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    • G01S5/0284—Relative positioning

Abstract

本发明提供一种多移动机器人室内无线定位系统，包括：设置于多移动机器人上的ARM处理器核心模块、Zigbee无线网络通讯模块、UWB定位模块及设置于室内固定地点并实时发送脉冲信号的UWB基站模块。本发明基于UWB及Zigbee无线定位技术，同一多移动机器人在同一时刻除了可以感知自己的位置外，同时还能感知同一区域多移动机器人的位置，提高定位精度；实现多移动机器人的无线级联，保证位置信息传输的稳定性，降低数据的丢失率；功能完善，简单实用，易于普及和推广。

Description

一种多移动机器人室内无线定位系统
技术领域
本发明属于多移动机器人无线协调定位技术领域，尤其涉及一种多移动机器人室内无线定位系统。
背景技术
目前多移动机器人高精度无线定位技术属于行业空白。因此，多移动机器人定位对未来行业发展至关重要，在现有的技术条件下，对机器人定位有以下几种方法：
1、基本采用场强信号和信号质量技术来定位的RFID、WIFI、ZIGBEE、GPS等传统单一定位技术。全球定位系统 GPS是目前应用最成功的定位技术，但是对于室内近距离定位，其精度远远达不到要求；基于ZigBee的定位技术主要是采用接收信号强度指示来实现，由于单纯的使用RSSI的ZigBee定位系统精度有限，定位精度不高，一般在3～5m；基于RFID的定位技术是通过射频识别标签(Tags)或者无线收发器来存储和非接触地发送数据来进行自动身份辨认的技术，在定位算法中存在不容易确定的参数；WiFi定位技术只能覆盖半径90m以内的地理区域，且很容易受到其他信号干扰，从而影响定位精度，并不十分可靠，而且定位器的能耗较高。
2、UWB无线定位技术，基于双向测距定位解算算法，优点是精度高，但是测量结果无法远程传递给多移动机器人。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种多移动机器人室内无线定位系统，以解决目前多移动机器人定位方式单一，无法远程交互位置信息，从而导致定位精度低的技术问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明采用如下技术方案：
在一些可选的实施例中，提供一种多移动机器人室内无线定位系统，包括：设置于多移动机器人上的ARM处理器核心模块、Zigbee无线网络通讯模块、UWB定位模块及设置于室内固定地点并实时发送脉冲信号的UWB基站模块；
所述UWB定位模块用于与所述UWB基站模块进行通讯，采用脉冲测距方式获取本端多移动机器人与所述UWB基站模块的距离；
所述ARM处理器核心模块与所述UWB定位模块连接，用于接收并处理数据，用于计算出本端多移动机器人的位置信息及本端多移动机器人与其他多移动机器人之间的距离；
所述Zigbee无线网络通讯模块与所述ARM处理器核心模块连接，用于发送本端多移动机器人的位置信息及获取其他多移动机器人的位置信息。
在一些可选的实施例中，所述ARM处理器核心模块包括：第一计算单元及第二计算单元，所述第一计算单元用于通过本端多移动机器人与所述UWB基站模块之间的距离计算出本端多移动机器人的位置信息，所述第二计算单元用于通过本端多移动机器人的位置信息及其他多移动机器人的位置信息计算出本端多移动机器人与其他多移动机器人之间的距离。
在一些可选的实施例中，所述的一种多移动机器人室内无线定位系统，还包括：电源模块，所述电源模块用于为所述ARM处理器核心模块、Zigbee无线网络通讯模块及UWB定位模块供电。
本发明所带来的有益效果：本发明基于UWB及Zigbee无线定位技术，同一多移动机器人在同一时刻除了可以感知自己的位置外，同时还能感知同一区域多移动机器人的位置，提高定位精度；实现多移动机器人的无线级联，保证位置信息传输的稳定性，降低数据的丢失率；功能完善，简单实用，易于普及和推广。
为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
附图说明
图1是本发明一种多移动机器人室内无线定位系统的原理框图；
图2是本发明电源模块的电路图；
图3是本发明Zigbee无线网络通讯模块的电路图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。
在一些说明性的实施例中，如图1所示，提供一种多移动机器人室内无线定位系统，包括：ARM处理器核心模块1、Zigbee无线网络通讯模块2、UWB定位模块3、电源模块4及UWB基站模块5。
其中，所述ARM处理器核心模块1、Zigbee无线网络通讯模块2、UWB定位模块3及电源模块4设置于多移动机器人上，UWB基站模块5设置于室内固定地点并实时发送脉冲信号，所述电源模块4为所述ARM处理器核心模块1、Zigbee无线网络通讯模块2及UWB定位模块3供电。
如图2所示，电源模块4包括：两个电源管理芯片U1、U4,一个4.7UF电容C1，两个10UF电容C2、C48，一个0欧姆电阻R1，一个1UF电容C45，两个0.1UF电容C46、C47，一个52.3K电阻R35，一个30.1K电阻R42，电容C1一端接U1的1脚，电容C1另一端接地，电阻R1一端接U1的2脚，电容C2一端接U1的3脚，电容C2另一端接地，U1的1脚VDD3V3，U1的3脚接VDD1V8，U1的4脚接地，电容C45、C46一端接U4的1脚，电容C45、C46另一端接地，电阻R35一端接U4的5脚，电阻R35另一端接U4的4脚，电阻R42一端接U4的4脚，电阻R42另一端接地，电容C47、C48一端接VDD3V3_A，电容C47、C48另一端接地，U4的1、3脚接+5V_USB，U4的2脚接地，U4的5脚接VDD3V3_A。
所述UWB定位模块3用于与所述UWB基站模块5进行通讯，采用脉冲测距方式获取本端多移动机器人与所述UWB基站模块5的距离，同一区域内具有多个UWB基站模块5。所述UWB基站模块5为位置已知且固定的，所述UWB定位模块3是位置移动的，定位算法采用基于UWB定位模块3及UWB基站模块5的脉冲测距，UWB基站模块5发送脉冲，UWB定位模块3接收脉冲，脉冲测距是测量脉冲传输的时间差后按已知的电磁波传播速度计算得到UWB定位模块3与各个UWB基站模块5之间的距离。
所述ARM处理器核心模块1与所述UWB定位模块3连接，用于接收并处理数据，包括：第一计算单元及第二计算单元。
所述第一计算单元用于通过本端多移动机器人与所述UWB基站模块5之间的距离计算出本端多移动机器人的位置信息。UWB基站模块5之间的距离为已知，测得UWB定位模块3到各UWB基站模块5的距离后，由计算可推断UWB定位模块3的位置信息。
Zigbee无线网络通讯模块2与所述ARM处理器核心模块1连接，用于发送本端多移动机器人的位置信息及获取其他多移动机器人的位置信息。
所述第二计算单元用于通过本端多移动机器人的位置信息及其他多移动机器人的位置信息计算出本端多移动机器人与其他多移动机器人之间的距离。在同一基站模块覆盖区域内有多个UWB定位模块3时，由于每个UWB定位模块3的位置坐标已由所述第一计算单元得到，是已知的，所以通过每个多移动机器人之间的Zigbee无线网络通讯模块2可以获知系统中其他多移动机器人的位置信息，通过计算可以得到任意两个多移动机器人之间的距离，这样每个多移动机器人除了知道自己的位置外，还能知道本端多移动机器人与区域内其他多移动机器人之间的距离，提高定位精度。通过Zigbee无线网络通讯模块2，实现多移动机器人的无线级联，相互进行数据交换，保证了位置信息传输的稳定性，并且降低数据的丢失率，功能完善，简单实用，易于普及和推广。
如图3所示，Zigbee无线网络通讯模块2包括：四个22欧姆的电阻R57、R58、R59、R62，二个0.1UF电容C51，C52，一个47UF电容C49，一个10UF电容C50，电阻R57一端接Zigbee无线模块的10脚，电阻R58一端接Zigbee无线模块的9脚，电阻R59一端接Zigbee无线模块的16脚，电阻R62的一端接Zigbee无线模块的15脚，电容C49、C50、C51、C52一端接+5V_USB和Zigbee无线模块17脚，四个电容C49、C50、C51、C52另一端接地。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (3)

1.一种多移动机器人室内无线定位系统，其特征在于，包括：设置于多移动机器人上的ARM处理器核心模块、Zigbee无线网络通讯模块、UWB定位模块及设置于室内固定地点并实时发送脉冲信号的UWB基站模块；
所述UWB定位模块用于与所述UWB基站模块进行通讯，采用脉冲测距方式获取本端多移动机器人与所述UWB基站模块的距离；
所述ARM处理器核心模块与所述UWB定位模块连接，用于接收并处理数据，用于计算出本端多移动机器人的位置信息及本端多移动机器人与其他多移动机器人之间的距离；
所述Zigbee无线网络通讯模块与所述ARM处理器核心模块连接，用于发送本端多移动机器人的位置信息及获取其他多移动机器人的位置信息。
2.根据权利要求1所述的一种多移动机器人室内无线定位系统，其特征在于，所述ARM处理器核心模块包括：第一计算单元及第二计算单元，所述第一计算单元用于通过本端多移动机器人与所述UWB基站模块之间的距离计算出本端多移动机器人的位置信息，所述第二计算单元用于通过本端多移动机器人的位置信息及其他多移动机器人的位置信息计算出本端多移动机器人与其他多移动机器人之间的距离。
3.根据权利要求2所述的一种多移动机器人室内无线定位系统，其特征在于，还包括：电源模块，所述电源模块用于为所述ARM处理器核心模块、Zigbee无线网络通讯模块及UWB定位模块供电。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108011420A (zh) * 2017-12-13 2018-05-08 深圳市中舟智能科技有限公司 一种基于uwb定位的智能移动机器人自主充电方法和设备
CN109212470A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种基于uwb阵列模块的位姿估计方法、系统及机器人
CN109645612A (zh) * 2018-12-13 2019-04-19 山东清博智能科技有限公司 一种定位安全帽
CN109819398A (zh) * 2019-02-26 2019-05-28 山东科技大学 室内高精度多源无线定位系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1853874A (zh) * 2005-04-25 2006-11-01 Lg电子株式会社 移动机器人位置计算系统和充电站返回系统及其使用方法
CN105682047A (zh) * 2016-03-16 2016-06-15 南通大学 一种基于uwb的室内移动机器人定位与导航系统
CN105704809A (zh) * 2014-11-24 2016-06-22 中兴通讯股份有限公司 一种室内定位方法、无线接收装置及无线发射装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1853874A (zh) * 2005-04-25 2006-11-01 Lg电子株式会社 移动机器人位置计算系统和充电站返回系统及其使用方法
CN105704809A (zh) * 2014-11-24 2016-06-22 中兴通讯股份有限公司 一种室内定位方法、无线接收装置及无线发射装置
CN105682047A (zh) * 2016-03-16 2016-06-15 南通大学 一种基于uwb的室内移动机器人定位与导航系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄一杰: "《基于ARM的Zigbee无线传感器网络的研究与设计》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109212470A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种基于uwb阵列模块的位姿估计方法、系统及机器人
CN108011420A (zh) * 2017-12-13 2018-05-08 深圳市中舟智能科技有限公司 一种基于uwb定位的智能移动机器人自主充电方法和设备
CN109645612A (zh) * 2018-12-13 2019-04-19 山东清博智能科技有限公司 一种定位安全帽
CN109819398A (zh) * 2019-02-26 2019-05-28 山东科技大学 室内高精度多源无线定位系统

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