CN113645581A - 一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统 - Google Patents

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CN113645581A CN202111121450.2A CN202111121450A CN113645581A CN 113645581 A CN113645581 A CN 113645581A CN 202111121450 A CN202111121450 A CN 202111121450A CN 113645581 A CN113645581 A CN 113645581A
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付慧敏
窦真兰
张健
徐琼
陈国平
郑刚
施铭
何之倬
魏欣悦
郑真
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/33—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for indoor environments, e.g. buildings
    • H—ELECTRICITY
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

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Abstract

本发明公开了一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，包括移动机器人和定位系统，所述移动机器人上佩戴无线电发射标签；所述定位系统包括传感器、计时器电路和定位平台，所述传感器网格状阵列布置于室内的天花板上，各个所述传感器均指向地板中间的中心位置，每一个所述传感器均对应设置并连接有一个所述计时器电路，所述传感器包括一个主传感器或若干其他从传感器，全部所述从传感器通过所述计时器电路连接所述主传感器，所述主传感器连接通过以太交换机连接定位平台。本发明能够实现准确高效廉价的机器人室内定位。

Description

一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统
技术领域
本发明涉及一种用于巡检机器人室内定位领域的室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统。
背景技术
随着科技的发展与进步，全球卫星定位系统(GPS)已经可以在室外提供稳定、精确的定位导航服务，但在室内或者有障碍物遮挡情况下，GPS因其信号穿透能力较差而无法实现精确的室内定位服务，因此室内定位成为定位导航领域里的“最后一公里”问题。再加上近年来短距离无线通信和移动网络技术的迅速发展催生了市场对高精度室内定位的强烈需求，所以，如何实现稳定、可靠的室内定位逐渐成为行业内关注的热点。
为解决室内定位这一难题，国内外研究人员尝试了红外传播技术、WLAN技术、超声波技术射频识别技术(RFID)、蓝牙技术、ZigBee技术等。但受限于作用距离、交互性能、定位精度、抗干扰能力、功耗以及成本等条件，这些室内定位技术都没能广泛推广应用开来。此外，定位技术对其他机器造成的干扰问题，以及系统的成本问题，也影响了现有室内定位技术在工业中的应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，能够实现准确高效廉价的机器人室内定位。
实现上述目的的一种技术方案是：一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，包括移动机器人和定位系统；
所述移动机器人上佩戴无线电发射标签；
所述定位系统包括传感器、计时器电路和定位平台，所述传感器网格状阵列布置于室内的天花板上，各个所述传感器均指向地板中间的中心位置，每一个所述传感器均对应设置并连接有一个所述计时器电路，所述传感器包括一个主传感器或若干其他从传感器，全部所述从传感器通过所述计时器电路连接所述主传感器，所述主传感器连接通过以太交换机连接定位平台。
进一步的，全部所述传感器等高设置，处于同一水平面上
再进一步的，全部所述传感器设置于距离地面高度3m的位置。
进一步的，系统采用超宽带UWB进行无线通信。
本发明的一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，能够通过传感器准确定位机器人佩戴的无线电发射标签，通过准确计算从无线电发射标签传输到安装在房间天花板各处的接收器的信号的到达时间差来定位标签。通过测量从标签发送并由同步传感器接收的信号的时间信号，从而实时准确识别标签的准确位置。超宽带UWB的瞬时通信能够在智能空间中将无线电发射标签准确定位到误差6厘米的范围内。系统同时具有低功耗和快速数据传输速率的优势。
附图说明
图1为本发明的一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统的功能原理图；
图2为本发明的一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统的信号传输示意图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
本发明的一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，包括移动机器人和定位系统。
移动机器人上佩戴无线电发射标签。
定位系统包括传感器、计时器电路和定位平台。传感器网格状阵列布置于室内的天花板上。其通过支架固定安装并进行悬吊，各个传感器收到定位平台的控制，转向至指向室内环境地面中心位置，以确保具有良好的信号收集角度。在最终固定各个传感器以防止其发生滚动之前，需使用水平仪检查传感器是否全部处于同一水平面上。
每一个传感器均对应设置并连接有一个计时器电路，传感器包括一个主传感器或若干其他从传感器，全部从传感器通过计时器电路连接主传感器，主传感器连接通过以太交换机连接定位平台。在收集无线电发射标签信号时，系统采用超宽带UWB进行无线通信。超宽带(UWB)是一种无线电技术，可以在非常低的能量水平下使用大部分无线电频谱进行短距离高带宽通信。超宽带(UWB)最近作为一项新技术越来越受欢迎，并且已经成为许多研究和开发的焦点。UWB为诸如透视墙、安全应用、家庭通信和儿童监护、搜救、医学成像、家用电器控制等应用提供解决方案，这使UWB成为无线家庭网络的理想选择。
定位平台通过电脑端启动后，进行传感器的识别，并在网格矩阵上建立了它们的位置坐标，同时允许校准与它们监测的空间相关的传感器，例如障碍物传感器。
请参阅图1和图2，系统的工作原理如下。
1.定位平台控制传感器启动，进行传感器识别，建立空间地图坐标系；
2.传感器对无线电发射标签目标进行实时跟踪定位，并将定位信息通过时间差在空间地图坐标系内进行定位。
3.传感器对接收到的无线电发射标签进行特征识别认证，并将各个不同的无线电发射标签的空间位置状态在定位平台内进行实时更新。
4.当无线电发射标签未响应时，则以最后接收到的目标无线电发射标签所在位置信号作为标定的空间地图坐标系位置信号。
机器人导航的关键是自我定位，这允许机器人在两点之间导航。通过结合使用地图构建和自我位置定位，机器人将能够成功地规划与现实世界中周围环境相关的路径。本专利利用射频(RF)领域的超宽带提供准确的3D定位，该定位可扩展并提供实时性能。这可以在很大的地理区域内使用，特别是对于建筑物内的位置。超宽带定位检测系统具有能够进行精确定位和处理多径信号的优点。基于传感器网络的超宽带定位检测系统提供比其他系统更高的精度。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，包括移动机器人和定位系统，其特征在于:
所述移动机器人上佩戴无线电发射标签；
所述定位系统包括传感器、计时器电路和定位平台，所述传感器网格状阵列布置于室内的天花板上，各个所述传感器均指向地板中间的中心位置，每一个所述传感器均对应设置并连接有一个所述计时器电路，所述传感器包括一个主传感器或若干其他从传感器，全部所述从传感器通过所述计时器电路连接所述主传感器，所述主传感器连接通过以太交换机连接定位平台。
2.根据权利要求1所述的一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，其特征在于，全部所述传感器等高设置，处于同一水平面上。
3.根据权利要求2所述的一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，其特征在于，全部所述传感器设置于距离地面高度3m的位置。
4.根据权利要求1所述的一种室内巡检机器人超宽带时差法移动定位系统，其特征在于，系统采用超宽带UWB进行无线通信。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202178871U (zh) * 2011-07-14 2012-03-28 沈阳航空航天大学 用于室内飞艇的定位系统
CN104714209A (zh) * 2015-03-27 2015-06-17 中国矿业大学 一种基于uwb与激光测距组合的动态定位方法及装置
CN106979786A (zh) * 2017-04-20 2017-07-25 国家电网公司 基于3d实景地图和uwb定位技术的巡检机器人路径优化方法
CN206431489U (zh) * 2017-02-13 2017-08-22 四川超影科技有限公司 基于超宽带的巡检机器人导航系统
CN110012424A (zh) * 2019-03-27 2019-07-12 中国人民解放军陆军军事交通学院镇江校区 一种基于uwb技术的智能船员管理系统
WO2020212723A1 (en) * 2019-04-19 2020-10-22 Bespoon Sas Ultra-wideband indoor location system and method
CN111964681A (zh) * 2020-07-29 2020-11-20 中国安全生产科学研究院 一种巡检机器人的实时定位系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202178871U (zh) * 2011-07-14 2012-03-28 沈阳航空航天大学 用于室内飞艇的定位系统
CN104714209A (zh) * 2015-03-27 2015-06-17 中国矿业大学 一种基于uwb与激光测距组合的动态定位方法及装置
CN206431489U (zh) * 2017-02-13 2017-08-22 四川超影科技有限公司 基于超宽带的巡检机器人导航系统
CN106979786A (zh) * 2017-04-20 2017-07-25 国家电网公司 基于3d实景地图和uwb定位技术的巡检机器人路径优化方法
CN110012424A (zh) * 2019-03-27 2019-07-12 中国人民解放军陆军军事交通学院镇江校区 一种基于uwb技术的智能船员管理系统
WO2020212723A1 (en) * 2019-04-19 2020-10-22 Bespoon Sas Ultra-wideband indoor location system and method
CN111964681A (zh) * 2020-07-29 2020-11-20 中国安全生产科学研究院 一种巡检机器人的实时定位系统

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