[发明专利]一种基于RFID的移动机器人动态目标跟踪方法

说明书

本发明属于RFID应用相关技术领域，并公开了一种基于RFID的移动机器人动态目标跟踪方法。该方法包括下列步骤：(a)移动机器人两端分别设置有RFID天线，目标标签上设置有RFID标签，通过该RFID标签与RFID天线的通信实现目标标签对移动机器人运动轨迹的引导；(b)目标标签与控制系统连接，在控制系统中构建目标标签的跟踪条件，当测量获得移动机器人当前的状态满足跟踪条件时，维持该移动机器人当前的移动状态，否则，控制系统调节移动机器人的线速度和角速度。通过本发明，使得机器人动态目标跟踪克服光照条件、遮挡物和环境动态变化的影响，具有跟踪实时性好，精度高，计算量小和成本低廉的优势。

技术领域

本发明属于RFID应用相关技术领域，更具体地，涉及一种基于RFID的移动机器人动态目标跟踪方法。

背景技术

机器人目标跟踪是移动机器人在各种应用场景中必不可少的能力，如机器人辅助重物搬运、残疾人协助机器人和多机器人编队等。基于视觉或激光传感器的动态目标跟踪问题的一般解决方案受到遮挡和环境动态变化的影响。RFID(Radio FrequencyIdentification)系统由于其具有唯一ID识别，非视距通信，且价格便宜，对计算机硬件设备要求较低等特点，对于解决机器人动态目标跟踪问题具有独特优势。

目前机器人动态目标跟踪问题大多是基于视觉传感器和激光传感器的，需要首先对目标物进行识别和特征提取，然后实时地估计目标物的位置，从而通过位置的估计调整自身运动。但是这些方法计算成本高，且受到遮挡、光照条件和环境动态干扰的影响。

为了避免这些问题，一些研究开始使用RFID技术来解决动态目标的跟踪问题。首先需要将目标标签贴在需要跟踪的目标物上，然后机器人上的天线和标签建立通信，利用RFID的可读性和RSSI传感模型，通过粒子滤波等手段估计标签位置，然后进行局部路径规划。这样的跟踪方法虽然可以事先动态目标位置的估计，但是估计精度较低，导致动态目标的跟踪精度也较差，且实时性难以保证。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于RFID的移动机器人动态目标跟踪方法，其通过在移动机器人上设置RFID天线以及在目标物上设置RFID标签，通过RFID天线和RFID标签的通信，通过相位信号解析得到的线速度调整函数和角速度调整函数，实时计算机器人完成跟踪任务所需的实时的线速度和角速度。在跟踪过程中，机器人通过不断调整自身运动，始终保持机器人和目标标签的相对位置关系。具有实时性好，无需标定，计算量小，不受光照干扰和遮挡干扰等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于RFID的移动机器人动态目标跟踪方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)对于移动机器人，设置目标标签用于引导该移动机器人运动，其中，所述移动机器人两端分别设置有RFID天线，分别为左FRID天线和右FRID天线，所述目标标签上设置有RFID标签，通过该RFID标签与所述RFID天线的通信实现所述目标标签对所述移动机器人运动轨迹的引导；

(b)所述目标标签与控制系统连接，在所述控制系统中构建所述移动机器人的跟踪条件，当测量获得所述移动机器人当前的状态满足所述跟踪条件时，维持该移动机器人当前的移动状态，否则，所述控制系统通过所述目标标签调节所述移动机器人的线速度和角速度。

进一步优选地，在步骤(b)中，所述跟踪条件优选按照下列关系式进行：

其中，是t时刻的线速度调整函数，是t时刻的角速度调整函数，是左RFID天线t时刻的相位差，是右RFID天线t时刻的相位差。

进一步优选地，所述和相位差优选按照下列关系式进行计算：