CN107225575A - 采用六个超宽带模块实现室内精准定位的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了采用六个超宽带模块实现室内精准定位的机器人，由三个超宽带信标与其配套，其特征是：所述机器人身上的一个水平面上安装有六个超宽带模块，且六个超宽带模块连接起来正好是个正六边形；机器人中的单片机通过通讯总线连接六个超宽带模块，并控制六个超宽带模块与安装在室内同一高度的三个超宽带信标分别分时无线通讯，再从中获取数据。本发明减少了障碍物对测距的影响，实现机器人室内精准定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种采用六个超宽带模块实现室内精准定位的机器人。
背景技术
超宽带，是一种新型的无线通信技术，它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽，解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。在机器人身上只装一个超宽带模块测距时，当有障碍物存在于超宽带信标与超宽带模块之间时，测量出的距离明显受到影响，导致定位失准。
发明内容
为了克服上述缺点, 本发明提供了一种采用六个超宽带模块实现室内精准定位的机器人。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
采用六个超宽带模块实现室内精准定位的机器人，由三个超宽带信标与其配套，其特征是：所述机器人身上的一个水平面上安装有六个超宽带模块，且六个超宽带模块连接起来正好是个正六边形；机器人中的单片机通过通讯总线连接这六个超宽带模块，并控制这六个超宽带模块与安装在室内同一高度的三个超宽带信标分别无线通讯，再从中获取数据。
进一步地，机器人分别测出六个超宽带模块到某个超宽带信标的距离，然后对所测出的距离进行综合处理，减少障碍物对测距的影响，得出机器人在六个超宽带模块的中心点与所述超宽带信标之间的精准距离；同样测出机器人在这六个超宽带模块的中心点与另外两个超宽带信标之间的精准距离，根据所测3个精准距离值，再加上三个信标的安装位置，最终计算出机器人在某一平面上的位置。
本发明的有益效果是，减少了障碍物对测距的影响，实现机器人室内精准定位。
附图说明
下面结合附图和实施对本发明进一步说明。图1是本发明的原理图，图2是三角形图，图3是机器人在六个超宽带模块的中心点与三个超宽带信标之间的测距原理图。
图中，1为超宽带信标，2为超宽带模块，3为单片机，4为通讯总线，5为障碍物，6为机器人在六个超宽带模块的中心点，P1为超宽带信标，P2为超宽带信标，P3为超宽带信标，h为机器人在六个超宽带模块的中心点到超宽带信标P1、P2、P3组成的平面的垂直距离，M1为机器人在六个超宽带模块的中心点到超宽带信标P1的距离，M2为机器人在六个超宽带模块的中心点到超宽带信标P2的距离，M3为机器人在六个超宽带模块的中心点到超宽带信标P3的距离。
具体实施方式
图1中，采用六个超宽带模块实现室内精准定位的机器人，由三个超宽带信标1与其配套，其特征是：所述机器人身上的一个水平面上安装有六个超宽带模块2 A1、B1、A2、B2、A3、B3，且这六个超宽带模块2连接起来正好是个正六边形；机器人中的单片机3通过通讯总线4连接六个超宽带模块2 A1、B1、A2、B2、A3、B3，并控制六个超宽带模块2 A1、B1、A2、B2、A3、B3，与安装在室内同一高度的三个超宽带信标P1、P2、P3分别无线通讯，再从中获取数据。步骤如下：
1）机器人上的单片机3通过通讯总线4控制超宽带模块2A1、B1、A2、B2、A3、B3先后与某个超宽带信标1进行测距，测出距离分别为LA1、LB1、LA2、LB2、LA3、LB3；
2）比较LA1、LB1、LA2、LB2、LA3、LB3的大小，得出最小值Lmin；假设在本次测距中，最小值为LA1 = Lmin；
3）计算LAn-Lmin，LBn-Lmin（n=1-3，以下相同），若 LAn-Lmin>2R（R是两超宽带模块2之间的距离），则认为超宽带模块2An与超宽带信标1之间存在障碍物，超宽带模块2An与超宽带信标1测出的距离LAn无效，超宽带模块2An及其对称的超宽带模块2Bn所测出的距离不参加运算；若LAn-Lmin<2R，则认为超宽带模块2An与超宽带信标1之间不存在障碍物5或者认为障碍物5对测距影响不大，LAn可参与运算；同理，可得出超宽带模块2Bn与超宽带信标1之间是否存在障碍物5以及An、Bn是否参与运算；其中，2R是两个对称的超宽带模块2之间的安装距离；当有障碍物5时，测出的距离会远远大于实际距离；无论机器人与超宽带信标1相对什么方向，在不存在障碍物5情况下，超宽带模块2所测出的距离差不应该超过2R；在本次测距中，LA3-LA1>2R,LA3认为无效，所以LA3和LB3不参与运算；
4）综合计算距离，见图2，根据三角形中线定理，得出：
AC* AC+BC* BC=2（EC*EC+AE*AE）
可得机器人在六个超宽带模块平面上的中心点6到所述超宽带信标1的距离为：
由步骤3），若得出三组超宽带模块2都有效，则得出距离；若有一组超宽带模块2无效，则（n，m为有效距离的超宽带模块2组编号）；若有两组超宽带模块2无效，则；在本次测距中 ，L=(L1+L2)/2；
在图3中，根据前面机器人在六个超宽带模块平面上的中心点6到超宽带信标P1、P2、P3的距离分别为M 1、M2、M 3。
已知的机器人在六个超宽带模块平面上的中心点6到三个超宽带信标P1、P2、P3组成的平面的垂直距离为h，已知的超宽带信标P1、P2、P3点的坐标分别为P1(x1，y1，h) ，P2(x2，y2，h) ，P3(x3，y3，h) ，机器人在六个超宽带模块平面上的中心点6的坐标为(x，y，0)，根据勾股定理可得三个方程：
由上述三个方程可求得超宽带模块R点的坐标值数据：
这里
。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (1)
1.采用六个超宽带模块实现室内精准定位的机器人，由三个超宽带信标与其配套，其特征是：所述机器人身上的一个水平面上安装有六个超宽带模块，且六个超宽带模块连接起来正好是个正六边形；机器人中的单片机通过通讯总线连接这六个超宽带模块，并控制这六个超宽带模块与安装在室内同一高度的三个超宽带信标分别无线通讯，再从中获取数据。
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