基于WLAN-RFID信息融合的移動(dòng)機(jī)器人自主定位算法研究.pdf

1、在自主移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)中，獲取當(dāng)前機(jī)器人的準(zhǔn)確位置（即定位）是完成導(dǎo)航和追蹤等任務(wù)的前提。WLAN定位技術(shù)和RFID定位技術(shù)是新興的定位技術(shù)，具有定位精度高、低功耗、低成本等特點(diǎn)，適合于移動(dòng)機(jī)器人的定位。目前，在定位系統(tǒng)中通常采用單一傳感器獲取信息，這種方法只能獲得環(huán)境特征的部分信息，導(dǎo)致系統(tǒng)定位精度低。 因此，本文提出采用WLAN和RFID建立多傳感器信息融合系統(tǒng)應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)中以提高系統(tǒng)定位精度。論文以國(guó)家863

2、計(jì)劃項(xiàng)目“基于多信息融合的移動(dòng)機(jī)器人自主定位關(guān)鍵技術(shù)研究”為支撐，對(duì)WLAN和RFID建立定位系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，為多信息融合的研究奠定了基礎(chǔ)。本文具體的研究工作如下所述:
　　在WLAN無(wú)線(xiàn)定位系統(tǒng)中，針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)定位特點(diǎn)，分析無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)特點(diǎn)，研究無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定位算法，確定使用基于RSSI值的定位方法，分析了系統(tǒng)路徑損耗模型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，確定信號(hào)傳播模型，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。利用無(wú)線(xiàn)路由器和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡建立

3、WLAN移動(dòng)機(jī)器人無(wú)線(xiàn)定位系統(tǒng)，研究基于信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)值的WLAN定位方法。通過(guò)多組測(cè)試實(shí)驗(yàn)，確定三邊定位法作為WLAN定位系統(tǒng)的定位算法。
　　在RFID定位系統(tǒng)中，針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人室內(nèi)定位系統(tǒng)環(huán)境復(fù)雜、障礙物多的特點(diǎn)，采用有源射頻模塊，基于Visual C++6.0平臺(tái)開(kāi)發(fā)了一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，定位標(biāo)簽選用RSSI值最大的四個(gè)標(biāo)簽，在極大似然估計(jì)法的基礎(chǔ)上，引入移動(dòng)誤差因子，提出改進(jìn)的極大似然估計(jì)定位算法

4、，并將其應(yīng)用在移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)中。
　　在聯(lián)邦濾波融合結(jié)構(gòu)中采用無(wú)跡卡爾曼濾波(UKF)對(duì)子濾波器進(jìn)行濾波，針對(duì)UKF技術(shù)易發(fā)散、計(jì)算速度慢和采樣的非局部效應(yīng)問(wèn)題，提出基于最小偏度采樣和衰減記憶平方根濾波的UKF算法和采用比例修正系數(shù)最小偏度采樣的UKF算法，通過(guò)引入最小偏度單形采樣策略減少了采樣點(diǎn)數(shù)，以衰減記憶法濾波代替協(xié)方差陣進(jìn)行遞推運(yùn)算，減少了計(jì)算誤差引起的濾波發(fā)散現(xiàn)象，將比例修正系數(shù)引入最小偏度采樣策略中的算法，有效地解

5、決了采樣的非局部效應(yīng)問(wèn)題。為提高融合系統(tǒng)的定位精度和定位速度奠定了基礎(chǔ)。
　　在WLAN和RFID定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮使用單一的傳感器不能滿(mǎn)足定位精度要求，提出將聯(lián)邦卡爾曼濾波技術(shù)應(yīng)用在定位系統(tǒng)中，融合分別由WLAN、RFID定位系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整體精度的提高。在融合計(jì)算過(guò)程中因?yàn)榫植繛V波器有全局濾波器的反饋重置，這樣，局部濾波器的精度也得以提高。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，驗(yàn)證了所提出算法的可行性。
　　通過(guò)本文的研究，利