[发明专利]基于无线传感器网络实现移动机器人最大范围定位的方法

说明书

本发明涉及一种基于无线传感器网络实现移动机器人最大范围定位的方法，包括：根据信标节点之间的测距数据分别计算得出第一信标节点与移动机器人之间的第一实际距离以及第二信标节点与移动机器人之间的第二实际距离；以第一信标节点的坐标信息为圆心，以相应的第一实际距离为半径做圆；以第二信标节点的坐标信息为圆心，以相应的第二实际距离为半径做圆；根据两个圆的交点数得到移动机器人的最大实际坐标信息；排除无效的最大实际坐标信息。采用本发明的基于无线传感器网络实现移动机器人最大范围定位的方法，减小定位误差，提高定位精度，算法简单可靠，降低对硬件的要求，节省了网络成本，可扩展性强，适用性强，成本低廉，具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及机器人定位领域，尤其涉及无线传感器网络中移动机器人定位的领域，具体是指一种基于无线传感器网络实现移动机器人最大范围定位的方法。

背景技术

定位技术是移动机器人研究中的一项关键技术,对于一个自主的机器人系统，精确的空间定位是其实现自主导航的前提.目前有很多方法可以得到机器人的位置信息，主要分为以下两类：①通过码盘、电子陀螺仪、加速度计等传感器记录机器人自己的移动过程，通过累计计算出当前时刻的位置；②通过雷达、激光测距仪、图像匹配等确定机器人与环境的相对位置进而获得自己的位置信息。但是由于移动机器人机动性强、自身建模困难，第一种方法积分累计误差对定位精度影响较大，第二种方法成本较高，需要增加昂贵的附属设备。

近年来，随着无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)技术研究的兴起，将移动机器人与无线传感器网络结合，实现机器人全区域定位和跟踪。WSN中通常含有大量随机散布的传感器节点，可以采用人为标定的定位方式或利用传感器自身携带的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)来实现。随着WSN布网的日益规模化，人工标定的难度和成本也在不断提高，致使每个传感器节点装载GPS变得不再切合实际。目前节点定位方法主要采用的有基于多个锚节点的三边定位法、DV-HOP法、蒙特卡洛法等，但这些定位方法的实现大多是基于多个固定锚节点实现的，要想实现高精度的动态定位，对锚节点的部署及数量具有较高的要求，数量的增加还会致使计算负荷增加，影响定位的可靠性。并且，无线信号干扰也造成传感器之间测距数值变化，系统的测距误差非常严重。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种结构简单、动态定位精确的基于无线传感器网络实现移动机器人最大范围定位的方法。

无线传感器网络包含数个通信半径相同的信标节点，移动机器人在其通信半径内只与无线传感器网络中的两个信标节点建立通信连接，移动机器人的通信半径外存在数个未建立通信连接的信标节点，为了实现上述目的，本发明的基于无线传感器网络实现移动机器人最大范围定位的方法包括以下步骤：

(1)对所述的无线传感器网络建立二维直角坐标系，在二维直角坐标系内分布数个信标节点，将与所述的移动机器人建立通信连接的两个信标节点设置为第一信标节点和第二信标节点；

(2)根据所述的信标节点之间的测距误差分别计算得出所述的第一信标节点与所述的移动机器人之间的第一实际距离以及所述的第二信标节点与所述的移动机器人之间的第二实际距离；

(3)以所述的第一信标节点的坐标信息为圆心，以相应的第一实际距离为半径做圆；

(4)以所述的第二信标节点的坐标信息为圆心，以相应的第二实际距离为半径做圆；

(5)根据两个圆的交点数得到所述的移动机器人的最大实际坐标信息；

(6)排除无效的最大实际坐标信息。

进一步地，所述的步骤(1)和(2)之间，还包括如下步骤：

将原坐标系以第一信标节点的坐标信息或第二信标节点的坐标信息为圆点进行坐标系变换，建立新的坐标系。