[发明专利]一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统

说明书

技术领域

本发明属于室内机器人通信技术和控制技术领域，具体涉及一种基于UWB的室内 移动机器人定位与导航系统。

背景技术

随着社会经济的进一步发展，工业自动化水平的进一步提高，移动机器人的服务 已经深入到社会生产的各个方面。

目前，室内移动机器人主要依靠AGV小车来实现。AGV小车路径控制主要有轨道引 导和视觉引导两种方式。轨道引导需要在作业现场铺设轨道引导小车行进，这样的路径控 制方式的不足是：（1）轨道的铺设使得工业作业现场AGV小车路径灵活性不足，加工工艺的 改变，需要用户改变铺设的轨道；（2）对于多移动机器人的复杂路径或交叉路径，铺设轨道 的方式，是无法引导AGV小车的。视觉引导方式是使用基于图像背景的定位原理，引导小车 行进，存在的不足：（1）位置精度误差大；（2）作业环境的改变，需要重新布置图像背景。

针对上述AGV小车路径控制方式和定位原理，无线定位方案明显弥补了其定位的 不足。目前无线定位技术有很多，包括Wifi、RFID、超声波和蓝牙等，各种定位技术特点如表 1所示，然而其定位实现均存在一个共性问题-定位精度是米级水平，正是这一问题的存在， 限制了无线定位技术在室内环境中的应用。

表1无线定位技术特点

定位技术 特点 蓝牙 亚米级定位精度，用于移动用户定位 Wifi 米级定位精度，用于已部署网络区域 RFID 定位精度变化较大，用于商品物流 超声波 定位精度变化较大，用于功能受限的室内定位 UWB 厘米级定位精度，用于室内精确定位

UWB技术是一种利用亚纳秒级超窄脉冲的无载波通信技术。相对于其他定位技术，UWB 技术具有以下优势：

1.通信距离远，能实现百米范围内有效通信，满足室内定位需要

2.高数据传输速率，10米范围内数据传输速率达到百Mbit/s，甚至到达Gbit/s

3.抗干扰能力强，多径分辨能力强

4.功耗小，发射功率在mW级别

5.时间分辨率高，时间区分度在亚纳秒级别

UWB室内定位技术在理论上可以将误差控制在10cm，实际应用中能控制误差在20cm 内。相对于其他定位技术，使用UWB信号进行室内定位可以获得更高的定位精度和稳定性。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种通过采用UWB技 术进行室内移动机器人的定位与导航，具有抗干扰能力强、功耗小等优点，且对于其他定位 技术，使用UWB信号进行室内定位可以获得更高的定位精度和稳定性的基于UWB的室内移动 机器人定位与导航系统。

技术方案：本发明所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，包括设 备层、中间层和应用层；