CN107688352B - 一种自适应无人装置运行轨迹的校正方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应无人装置运行轨迹的校正方法和系统,其中方法,包括:步骤1,采用RSSI测距算法获取由至少三个无人装置组成的多边形中相邻所述无人装置之间的间距;步骤2,理想状态下,多边形内的移动基站与无人装置之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下移动基站与无人装置之间的间距以及与相邻两个无人装置的角度信息;步骤3,移动基站根据理想状态下移动基站与无人装置之间的间距以及与相邻两个无人装置的角度信息对移动基站的运行轨迹进行修正。通过RSSI测距算法,精确定位至少三个无人装置之间的间距,能够满足不同环境条件下对无人装置的位置信息的获取,测量精度高,进行运动轨迹修正,使得通过系统的数据传输效率达到最大。
Description
技术领域
本发明涉及无人装置控制技术领域,特别是涉及一种自适应无人装置运行轨迹的校正方法和系统。
背景技术
随着智能技术的不断成熟以及人工成本的不断上升,自动化的无人装置以及机器人的使用越来越广泛。由于在一些特殊场合,如核辐射校较严重的区别,无人装置的使用既可以减少无人装置的侦测系统中多采用多个无人装置联合作业方式,在这种团队协作的工作模式中为了提高整个系统的数据传输效率,目前采取的方式是在基于无人装置的侦测系统中增加移动基站,通过移动基站过滤有用的数据传输给终端平台从而通过该系统的数据传输效率。这时能够大大提高整个系统的数据传输效率,但这种方式需要解决移动基站布局的问题,在运动过程中即运行轨迹规划问题。
现有技术中的基于车载终端的导航路径修正的方法,包括:获取目的地信息和车辆的当前位置信息;规划导航路径开始导航;当车辆行驶到立体交叉路口时,启动运动姿态识别算法模型;基于对车辆的姿态识别信号,计算车辆的运动姿态;以所述目的地信息、车辆当前位置、车辆的运动姿态为参数,修正导航路径。
在路径修正过程中需要获取目的地信息和车辆的当前位置信息;规划导航路径开始导航;当车辆行驶到立体交叉路口时,启动运动姿态识别算法模型;基于对车辆的姿态识别信号,计算车辆的运动姿态。以所述目的地信息、车辆当前位置、车辆的运动姿态为参数,修正导航路径。这种方法对导航的精确度要求较高,考虑到无人装置工作环境的未知性,因此该方法不能满足无人装置路径修正的要求。
发明内容
本发明提供了一种自适应的无人装置运行轨迹校正方法和系统,能满足不同环境下对无人装置位置信息的获取,可及时修改运行轨迹,提高数据传输效率。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种自适应无人装置运行轨迹的校正方法,包括:
步骤1,采用RSSI测距算法获取由至少三个无人装置组成的多边形中相邻所述无人装置之间的间距;
步骤2,理想状态下,所述多边形内的移动基站与所述无人装置之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息;
步骤3,所述移动基站根据理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息对所述移动基站的运行轨迹进行修正。
其中,在所述步骤3之后,还包括:
将所述移动基站的运动轨迹的修正过程进行记录并进行存储。
其中,在所述步骤3之后,还包括:
检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距;
判断所述移动基站与所述无人装置之间的间距与所述理想状态下的距离的差值是否超出阈值;
若是,执行所述步骤3,对所述移动基站的运动轨迹进行修正。
其中,所述检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距为定时检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距。
其中,在所述步骤3之后还包括:
计算所述移动基站与所述无人装置之间的距离的最大值与最小值的差值,并判断是否超出阈值;
若是,执行所述步骤3,对所述移动基站的运动轨迹进行修正。
除此之外,本发明实施例还提供了一种自适应无人装置运行轨迹的校正系统,包括至少三个无人装置形成的多边形和控制模块,所述控制模块控制所述无人装置通过RSSI算法获得相邻所述无人装置之间的间距,并根据理想状态下,所述多边形内的移动基站与所述无人装置之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息,控制所述移动基站按照所述理想状态下获得的与所述无人装置的间距和角度进行运动轨迹修正。
其中,还包括与所述控制模块连接的存储模块,所述存储模块用于存储所述控制模块对所述移动基站的运动轨迹的修正过程进行记录。
其中,还包括与所述控制模块连接的阈值模块,用于检测当前的所述移动基站与所述无人装置的间距与所述理想状态下的与所述无人装置之间的间距的差值是否超出阈值,若是,向所述控制模块发送指令,由所述控制模块控制所述移动基站向所述理想状态进行运动轨迹修正。
其中,还包括与所述阈值模块连接的计时模块,控制所述阈值模块对移动基站与所述无人装置的间距进行周期性检测。
其中,还包括与所述控制模块连接的差值模块,通过获取所述移动基站与所述无人装置之间的间距的最大值和最小值,并计算所述最大值与所述最小值的差值,判断是否超出阈值,若是,则向所述控制模块发送指令,由所述控制模块控制所述移动基站向所述理想状态进行运动轨迹修正。
本发明实施例所提供的自适应无人装置运行轨迹的校正方法和系统,与现有技术相比,具有以下优点:
本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正方法,包括:
步骤1,采用RSSI测距算法获取由至少三个无人装置组成的多边形中相邻所述无人装置之间的间距;
步骤2,理想状态下,所述多边形内的移动基站与所述无人装置之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息;
步骤3,所述移动基站根据理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息对所述移动基站的运行轨迹进行修正。
本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正系统,包括至少三个无人装置形成的多边形和控制模块,所述控制模块控制所述无人装置通过RSSI算法获得相邻所述无人装置之间的间距,并根据理想状态下,所述多边形内的移动基站与所述无人装置之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息,控制所述移动基站按照所述理想状态下获得的与所述无人装置的间距和角度进行运动轨迹修正。
所述自适应无人装置运行轨迹的校正方法和系统,通过RSSI测距算法,精确定位至少三个无人装置之间的间距,然后计算出当前状态下与理想状态下的差值,然后进行轨迹修正,能够满足不同环境条件下对无人装置的位置信息的获取,测量精度高,提高了系统的数据传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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的附图。
图1为本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图;
图2为本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正方法的一种具体实施方式中的各部件的位置结构示意图;
图3为本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正系统的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参考图1~图3,图1为本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图;图2为本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正方法的一种具体实施方式中的各部件的位置结构示意图;图3为本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正系统的一种具体实施方式的结构示意图。
在一种具体实施方式中,所述自适应无人装置运行轨迹的校正方法,包括:
步骤1,采用RSSI测距算法获取由至少三个无人装置组成的多边形中相邻所述无人装置之间的间距;
步骤2,理想状态下,所述多边形内的移动基站与所述无人装置之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息;
步骤3,所述移动基站根据理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息对所述移动基站的运行轨迹进行修正。
通过RSSI测距算法,精确定位至少三个无人装置之间的间距,然后计算出当前状态下与理想状态下的差值,然后进行轨迹修正,能够满足不同环境条件下对无人装置的位置信息的获取,测量精度高,提高了系统的数据传输效率。
在本发明的一个实施例中,如图2所示,所述无人装置的数量为三个,移动基站布置的位置离无人装置1、2、3距离相等时为最佳,即d1=d2=d3。但由于外界一些因素会影响GPS信号,使得移动基站的运动并不能适应无人装置的运动,即此时d1≠d2≠d3。本发明就是基于在该系统的基础上对移动基站位置进行优化以提高数据传输效率。
本发明中利用基于接收信号强度的测距算法(RSSI算法)。RSSI算法是通过信号衰减模型根据信号强度值得到距离。
具体为无人装置向移动基站通过无线通信方式发出测试信号和该信号参数信息,这时移动基站可接收到不同无人装置发出的信息,移动基站中的控制模块对这些信息进行处理,通过信号衰减模型可计算出无人装置与移动基站距离。上述测试信号参数信息包括无人装置信号发射功率、单位距离处的信号强度、信号的衰减因子。信号衰减模型的数学表达式如下:
PL(d)=PL(d0)+10nlg(d/d0)+x1 (1)
其中d为无人装置与移动基站间的距离,d0为单位距离,PL(d)为经过距离d后的路径损耗,x1为均值为0的高斯随机变量,其标准差范围为4-10,n为信号衰减因子。
移动基站接收到的RSSI值表达式如下:
RSSI=Pt-PL(d) (2)
PL(d1)=Pt-A (3)
其中,Pt为无人装置的信号发射功率;A为d1处的信号强度。由于d1为单位距离,x1为均值为0的高斯随机变量,故(1)式可化为:
PL(d)=PL(d1)+10nlg(d) (4)
联立(2)、(3)、(4)可得无人装置到移动基站距离为:
利用上述算法可计算出无人装置与移动基站之间距离d1、d2、d3。若d1=d2=d3,移动基站可按照目前运动状态继续工作;若d1≠d2≠d3,则对移动基站运行轨迹进行修正。
上述轨迹修正需要遵循的准则是无人装置到移动基站距离相等,即达到d1=d2=d3,此时无人装置的位置一定,需要通过计算得出理想情况下无人装置与移动基站之间的位置状态,用来修正移动基站位置,具体实现步骤为:
Step1:根据上述RSSI测距算法测得无人装置1、2、3之间距离S1、S2、S3,假设无人装置1、2、3与移动基站之间角度为θ1、θ2、θ3,无人装置与移动基站间距离为d1=d2=d3=x1;
Step2:利用上述已知量S1、S2、S3,通过余弦定理,可求出理想情况下无人装置与移动基站之间距离x1,以及无人装置与移动基站之间角度信息θ1、θ2、θ3。
上述Step2中计算方法为:
θ1+θ2+θ3=360 (8)
其中S1、S2、S3为已知量,d1=d2=d3=x1,联立(5)、(6)、(7)、(8)可计算出d1、d2、d3、θ1、θ2、θ3。
在对移动基站的运动轨迹的修正过程中,大部分的情况下,轨迹修正过程是正常的,但是有些时候可能会出现异常,为方便后续的系统修正以及为后续的移动基站的运动轨迹的修正的方法的进一步升级提供数据支撑,在所述步骤3之后,还包括:
将所述移动基站的运动轨迹的修正过程进行记录并进行存储。
时刻对移动基站的当前状态与理想状态进行对比时,会产生极其多的数据量,运算量非常大,可能会导致运算速度慢,不能及时的进行轨迹修正,为了提高轨迹修正效率,在所述步骤3之后,还包括:
检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距;
判断所述移动基站与所述无人装置之间的间距与所述理想状态下的距离的差值是否超出阈值;
若是,执行所述步骤3,对所述移动基站的运动轨迹进行修正。
即通过判断是否移动基站与所述无人装置之间的间距是否超出阈值,来进行轨迹修正,运算量小,修正效率高,本发明对于这一阈值不作限定,需要根据实际的可偏离的误差范围决定。
而对于所述检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距,可以为定时检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距,也可以为实时检测,如每个0.2s~0.3s进行检测,实际的运动轨迹偏移量较小,能够快速修正。
而为了进一步提高轨迹修正效率,在本发明一个实施例中,在所述步骤3之后还包括:
计算所述移动基站与所述无人装置之间的距离的最大值与最小值的差值,并判断是否超出阈值;
若是,执行所述步骤3,对所述移动基站的运动轨迹进行修正。
通过计算所述移动基站与所述无人装置之间的距离的最大值与最小值的差值是否超出阈值来进行轨迹修正,比单一的一个值的比较的意义更大。例如,与至少三个无人装置的间距为198,200,202,距离为200时为理想值,当前值与理想值的差值为2,最大值与最小值之间的差为4,很明显这种算法所造成的误差更小。
需要指出的是,本发明中还可以采用其他的算法对移动基站的轨迹进行修正,本发明对此不作具体限定。
除此之外,本发明实施例还提供了一种自适应无人装置运行轨迹的校正系统,包括至少三个无人装置10形成的多边形和控制模块30,所述控制模块30控制所述无人装置10通过RSSI算法获得相邻所述无人装置10之间的间距,并根据理想状态下,所述多边形内的移动基站20与所述无人装置10之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下所述移动基站20与所述无人装置10之间的间距以及与相邻两个所述无人装置10的角度信息,控制所述移动基站20按照所述理想状态下获得的与所述无人装置10的间距和角度进行运动轨迹修正。
通过RSSI测距算法,精确定位至少三个无人装置10之间的间距,然后计算出当前状态下与理想状态下的差值,然后进行轨迹修正,能够满足不同环境条件下对无人装置10的位置信息的获取,测量精度高,提高了系统的数据传输效率。
在对移动基站20的运动轨迹的修正过程中,大部分的情况下,轨迹修正过程是正常的,但是有些时候可能会出现异常,为方便后续的系统修正以及为后续的移动基站20的运动轨迹的修正的方法的进一步升级提供数据支撑,因此所述自适应无人装置10运行轨迹的校正系统还包括与所述控制模块30连接的存储模块,所述存储模块用于存储所述控制模块30对所述移动基站20的运动轨迹的修正过程进行记录。
所述自适应无人装置运行轨迹的校正系统,自适应无人装置运行轨迹的校正方法
而为了进一步提高轨迹修正效率,减少位置检测次数,在本发明的一个实施例中,所述自适应无人装置10运行轨迹的校正系统还包括与所述控制模块30连接的阈值模块,用于检测当前的所述移动基站20与所述无人装置10的间距与所述理想状态下的与所述无人装置10之间的间距的差值是否超出阈值,若是,向所述控制模块30发送指令,由所述控制模块30控制所述移动基站20向所述理想状态进行运动轨迹修正。
通过减少对移动基站20的轨道修正次数,在提高系统的数据传输效率的同时,保证移动基站20的运动稳定性。
为了进一步减少对移动基站20的轨道修正次数以及减少对于无人装置10之间的位置的测量,降低运算量,所述对移动基站20的轨道修正次数还包括与所述阈值模块连接的计时模块,控制所述阈值模块对移动基站20与所述无人装置10的间距进行周期性检测。
为进一步减少运动轨迹校正误差,所述对移动基站20的轨道修正次数还包括与所述控制模块30连接的差值模块,通过获取所述移动基站20与所述无人装置10之间的间距的最大值和最小值,并计算所述最大值与所述最小值的差值,判断是否超出阈值,若是,则向所述控制模块30发送指令,由所述控制模块30控制所述移动基站20向所述理想状态进行运动轨迹修正。
需要指出的是,本发明中还可以采用其他的算法对移动基站20的轨迹进行修正,本发明对此不作具体限定。
综上所述,本发明实施例提供的自适应无人装置运行轨迹的校正方法和系统,通过RSSI测距算法,精确定位至少三个无人装置之间的间距,然后计算出当前状态下与理想状态下的差值,然后进行轨迹修正,能够满足不同环境条件下对无人装置的位置信息的获取,测量精度高,提高了系统的数据传输效率。
以上对本发明所提供的自适应无人装置运行轨迹的校正方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种自适应无人装置运行轨迹的校正方法,其特征在于,包括:
步骤1,采用RSSI测距算法获取由至少三个无人装置组成的多边形中相邻所述无人装置之间的间距;
步骤2,理想状态下,所述多边形内的移动基站与所述无人装置之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息;
步骤3,所述移动基站根据理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息对所述移动基站的运行轨迹进行修正。
2.如权利要求1所述自适应无人装置运行轨迹的校正方法,其特征在于,在所述步骤3之后,还包括:
将所述移动基站的运动轨迹的修正过程进行记录并进行存储。
3.如权利要求2所述自适应无人装置运行轨迹的校正方法,其特征在于,在所述步骤3之后,还包括:
检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距;
判断所述移动基站与所述无人装置之间的间距与所述理想状态下的距离的差值是否超出阈值;
若是,执行所述步骤3,对所述移动基站的运动轨迹进行修正。
4.如权利要求3所述自适应无人装置运行轨迹的校正方法,其特征在于,所述检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距为定时检测所述移动基站与所述无人装置之间的间距。
5.如权利要求4所述自适应无人装置运行轨迹的校正方法,其特征在于,在所述步骤3之后还包括:
计算所述移动基站与所述无人装置之间的距离的最大值与最小值的差值,并判断是否超出阈值;
若是,执行所述步骤3,对所述移动基站的运动轨迹进行修正。
6.一种自适应无人装置运行轨迹的校正系统,其特征在于,包括至少三个无人装置形成的多边形和控制模块,所述控制模块控制所述无人装置通过RSSI算法获得相邻所述无人装置之间的间距,并根据理想状态下,所述多边形内的移动基站与所述无人装置之间的间距相等,利用余弦定理计算出理想状态下所述移动基站与所述无人装置之间的间距以及与相邻两个所述无人装置的角度信息,控制所述移动基站按照所述理想状态下获得的与所述无人装置的间距和角度进行运动轨迹修正。
7.如权利要求6所述自适应无人装置运行轨迹的校正系统,其特征在于,还包括与所述控制模块连接的存储模块,所述存储模块用于存储所述控制模块对所述移动基站的运动轨迹的修正过程进行记录。
8.如权利要求7所述自适应无人装置运行轨迹的校正系统,其特征在于,还包括与所述控制模块连接的阈值模块,用于检测当前的所述移动基站与所述无人装置的间距与所述理想状态下的与所述无人装置之间的间距的差值是否超出阈值,若是,向所述控制模块发送指令,由所述控制模块控制所述移动基站向所述理想状态进行运动轨迹修正。
9.如权利要求8所述自适应无人装置运行轨迹的校正系统,其特征在于,还包括与所述阈值模块连接的计时模块,控制所述阈值模块对移动基站与所述无人装置的间距进行周期性检测。
10.如权利要求9所述自适应无人装置运行轨迹的校正系统,其特征在于,还包括与所述控制模块连接的差值模块,通过获取所述移动基站与所述无人装置之间的间距的最大值和最小值,并计算所述最大值与所述最小值的差值,判断是否超出阈值,若是,则向所述控制模块发送指令,由所述控制模块控制所述移动基站向所述理想状态进行运动轨迹修正。
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