[发明专利]一种基于航迹推算的移动机器人可见光定位方法

说明书

本发明提供了一种基于航迹推算的移动机器人可见光定位方法，包括以下步骤：S1、使用传感器测量相邻的采样时间内的机器人的移动距离和航向角θ的变化；S2、LED灯具传输一种代表灯具ID信息的高速脉冲编码调制通讯信号的可见光波形信号；S3、使用光电检测器检测灯具高速脉冲编码调制通讯信号的频率,根据频率得出灯具ID，根据几个已知ID的灯具，进行VLC定位，使用三角定位法即可推算出机器人的位置；S4、航迹推算经过一定时间后会产生累积误差，使用粒子滤波算法，将航迹推算和VLC定位的结果进行融合校正，从而将定位结果校准到新的更准确的点上；本发明依托航迹推算快速定位，又以VLC定位方法保持定位精度。

技术领域

本发明涉及可见光通讯以及可见光灯具追踪技术领域，具体涉及一种基于航迹推算的移动机器人可见光定位方法。

背景技术

航迹推算是一种基于内部传感器，在不借助外界标的物条件下，测量相邻的采样时间内的移动距离和航向角的变化，从而推算出相对初始点的位置的方法。该方法有不依赖于外部标的物，不易受到干扰，可以依托简单可靠的硬件系统的优点，但是同时也具有定位累积误差随着时间推移而增大的缺点。

随着LED照明技术的发展和普及，可见光通信技术的发展得到推动。和传统射频通信技术及红外等非白光无线通信技术相比，可见光通信技术在频谱带宽、传输速率、节能环保、无电磁干扰、安全保密等方面有着显著的优势。因此,基于可见光通信的室内定位技术已成为了研究的热点。由于光源是在室内的一个必要的基础设施，它最大的优势在于不需要我们进行额外的部署。此外，光源进行部署以后进行变动的可能性比较小，每个位置是可以精确地来量化的，从而保证定位结果的精确性。目前可见光定位技术精度可以达到厘米量级，和目前其他主流技术的定位精度有质的区别。

因此，极有必要发明一种自动化的可见光通讯系统，将图像传感器和光电检测器相结合，既可以快速搜寻可见光信号源，又可以在运动中实现对可见光信号源的可靠追踪，以实现高速稳定的可见光通讯。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于航迹推算的移动机器人可见光定位方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于航迹推算的移动机器人可见光定位方法，包括：

S1、使用传感器测量相邻的采样时间内的机器人的移动距离和航向角θ的变化，采用航迹推算定位算法推定机器人相对初始点A0的位置A₁,A₂,A₃,···,A_n,A_n+1；

S2、LED灯具传输一种代表灯具ID信息的高速脉冲编码调制通讯信号的可见光波形信号；

S3、使用光电检测器检测灯具高速脉冲编码调制通讯信号的频率,根据频率得出灯具ID，根据几个已知ID的灯具，进行VLC定位，使用三角定位法即可推算出机器人的位置；

S4、航迹推算经过一定时间后会产生累积误差，使用粒子滤波算法，将航迹推算和VLC定位的结果进行融合校正，从而将定位结果校准到新的更准确的点上。

优选的，所述步骤S1中的航迹推算定位算法如下：

设A_n(x_n,y_n),A_n+1(x_n+1,y_n+1),则有：

优选的，所述的步骤S2中的高速脉冲编码调制通讯信号的频率代表灯具ID信号，不同的频率代表着不同的ID。

优选的，所述步骤S3中灯具的ID与所在位置是已知的，测得灯具ID，采用三角定位法推算出所在位置，具体步骤如下：