[发明专利]一种基于摄动动作的单GPS机器人导航方法

说明书

本发明公开了一种基于摄动动作的单GPS机器人导航方法，通过摄动命令配合里程计限制摄动距离；依据GPS传感器采集的位置信息计算摄动距离；通过GPS测量数据计算出的绝对位置与里程计测量的位置增量进行校验；校验正确后根据机器人初始绝对位置和终止绝对位置计算出初始方向并回退到初始位姿；再次校验回退初始位姿是否正确，若是，完成摄动。本发明有效解决了小型机器人的初始姿态测量问题并且缩减了成本。

技术领域

本发明属于移动机器人导航技术领域，尤其涉及一种基于摄动动作的单GPS机器人导航方法。

背景技术

移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术，机械工程，电子工程，计算机工程，自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。

随着移动机器人性能不断地完善，不仅在工业、农业、国防、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在排雷、搜捕、救援等有害与危险场合得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。

自动导航技术作为移动机器人研究中的一项重要内容，现已成为该领域的研究热点。目前移动机器人导航方式很多，根据环境信息的完整性、导航指示信号类型以及导航地域的不同，可以分为电磁导航、直接坐标导航、GPS导航、超声波导航、激光导航、地图匹配导航、基于路标的导航、基于视觉的图像识别导航和基于感知器的导航等。

全球定位系统(Global Positioning System))简称GPS，是美国国防部研制的第二代卫星系统。GPS是一种以空间卫星为基础的高精度导航与定位系统，该系统由24颗卫星组成，分布在六个轨道面上，卫星距地面约两万公里，绕地球一周时间约为11小时58分钟，因此在地球表面任何地区，任何时候都可以至少同步接收四颗以上的卫星信号。GPS不断向地面发送导航电文，地面上任何位置只需根据4颗卫星信道的电文就可以解算出当前接收者的三维位置，从而实现了全球、全天候、三维位置、三维速度的信号接收和实时定位导航。

室外智能移动机器人运动方向的测定，常用的方法有惯性陀螺测量法和GPS卫星接收机测量法。利用惯性陀螺测量载体航向角的方法是一种传统的角度测量方式，它能够比较准确地给出载体的运动方向及姿态信息，不受外界干扰，但结构复杂，需要配合指北仪使用，价格偏高，且测量误差随时间积累而递增。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种基于摄动动作的单GPS机器人导航方法，旨在解决现有惯性陀螺测量载体航向角的方法装置结构复杂、价格偏高、误差积累等问题。

本发明是这样实现的，一种基于摄动动作的单GPS机器人导航方法，该方法包括以下步骤：

S1、通过摄动命令配合里程计限制摄动距离；

S2、依据GPS传感器采集的位置信息计算摄动距离；

S3、通过GPS测量数据计算出的绝对位置与里程计测量的位置增量进行校验；

S4、校验正确后根据机器人初始绝对位置和终止绝对位置计算出初始方向并回退到初始位姿；

S5、再次校验回退初始位姿是否正确，若是，完成摄动。

优选地，在步骤S1中，所述通过摄动命令配合里程计限制摄动距离具体包括以下步骤：

摄动开始前，利用GPS采集的数据计算当前初始位置A(x_a,y_a)，同时将里程计计数清零；

移动机器人开始前进并用编码器记录其前进距离d，当d＝d_p时停车，记录GPS采集的坐标即摄动点B(x_b,y_b)；