[发明专利]基于智能家居机器人的室内物品定位方法

说明书

本发明涉及通信和自动化领域，公开了一种对智能家居机器人对室内物品定位的方法，包括：获得范围内物品数量、每个物品的信息(名称以及其他属性)、物品方向与大致距离的判断、物品在房间内位置的确定。通过UHF RFID收发器发射甚高频RFID信号检索无源RFID标签，然后对获取的信息进行分类、分析、存档，并通过天线朝向不同方向时标签返回的RSSI值，并将这一系列RSSI值进行分析，经过卡尔曼滤波来得出标签最大概率所在的方位，和大致距离。在室内不停地点重复这一操作，由于每次机器人在室内的位置是已知的，由此可以列出方程组。解方程组即可得到物品在室内的绝对位置。本发明解决了室内物品位置确定的问题。

技术邻域

本发明属于自动化及信号处理领域，设计一种基于智能家居机器人的室内物品定位方法。

背景技术

随着智能家居和机器人技术的普及，人们对生活质量的要求日益增长，智能家居以及机器人在人们生活中所占的比重日益增加，人工智能以及5G技术的普及势必也将给机器人以及智能家居带来更大的发展空间。本发明以解决人们在生活中容易忘记物品放置在何处以及在时间急迫的情况下，急需找到物品的问题。

智能家居机器人需要搭配UHF RFID模块实现对房间内RFID标签的定位。人们对精确位置信息的电子测量实现方法从GPS启用时开始流行，期间，蓝牙、Zigbee、Wi-Fi、基于通信基站的2G、3G、4G通信技术、UWB、NFC以及RFID等定位技术都在不断获得突破，由于卫星定位局限于室外空旷环境，且容易受到干扰，蓝牙、Zigbee、Wi-Fi等经过实践出现了成本高或者由于信号同频干扰、噪声干扰、信号覆盖范围有限导致的定位精度差的问题无法应用于实际。

发明内容

本发明针对智能家居机器人针对RFID标签的识别、相关数据采集、方位确定、位置解算，提出了基于智能家居机器人的室内物品定位方法，通过该方法可以准确的确定室内物品的存放位置。

本发明的技术方案是：基于智能家居机器人的室内物品定位方法，所述的方法具体步骤如下：

步骤1：将机器人与目标物体放置于空旷场地中，固定机器人与目标物体的位置不能移动，开始执行步骤2～步骤6以进行校准。

步骤2：控制步进电机或舵机转动到默认角度，使用UHF RFID模块通过天线扫描UHF RFID标签。

步骤3：接收标签的卡号(EPC)以及RSSI值并重复30～100次，将获取的RSSI值取平均值，经处理后，与卡号分别暂存。处理如下：

如果，此过程中没有RFID标签相应，则重复查询直到有标签响应或者超出设定时间限制。

步骤4：单片机控制天线转过一定角度，然后重复步骤2。

步骤5：当完成对所设定的角度范围内标签的扫描之后，单片机控制步进电机回到默认角度。

步骤6：对采集到的数据进行“四次多项式回归”处理。

步骤7：开始定位，重复执行步骤2～步骤5，对得到的数据执行下述步骤。

步骤8：对一个标签的数据通过简化卡尔曼滤波算法进行滤波，可以得到标签的相对角度。相对角度结合机器人的姿态可以得出以房间为固定坐标系的绝对角度。将卡号与得到的绝对角度还有机器人所在的绝对位置分别进行存储。

下面提供卡尔曼滤波简化方法：

观测方程如下：

其中：