基于有源RFID的室内移动机器人定位系统

这个简单性的说明

ISSN1000 0054

CN11 2223/N清华大学学报(自然科学版)2010年第50卷第5期JTsinghuaUniv(Sci&Tech),2010,Vol.50,No.57/35673 676

基于有源RFID的室内移动机器人定位系统

王殿君1, 兰云峰2, 任福君3, 赵丽杰2, 姜永成4

(1.北京石油化工学院机械工程学院,北京102617;2.佳木斯大学机械工程学院,佳木斯154007;

3.哈尔滨理工大学机械动力工程学院,哈尔滨150080;4.北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191)

摘 要:针对有源射频识别(RFID)技术在室内定位的特点,使用有源射频模块,基于VisualC++6.0平台,开发了一种室内移动机器人定位系统。选用接收信号强度指示值最大的4个标签作为定位标签,提出了一种增加移动误差的改进极大似然估计定位算法,实现了室内移动机器人位置的测量。实验表明:应用改进极大似然估计定位算法的定位系统可较好地实现机器人稳定工作;平均定位偏差降低32%,达到0.33214m;定位精度明显提高,可满足室内移动机器人的定位要求。

关键词:有源RFID;极大似然估计;定位系统中图分类号:TP242.6

文章编号:1000 0054(2010)05 0673 04

文献标识码:A

在移动机器人空间定位常用的方式中,射频识别(RFID)技术以其非接触和非视距、成本较低等优点成为室内无线传感器定位较常采用的方法。而有源RFID又以发射功率低、通讯距离长、传输数据量

大、可靠性和兼容性好等特点,被广泛应用于室内移动机器人定位[1 4]。采用有源RFID技术的典型代表是SpotON。该系统基于信号强度分析,发展了一种聚合算法对三维空间进行定位。SpotON系统中硬件标签成网络状分布,无需中央控制单元,通过标签测试到的信号强弱来表征标签之间的几何距离。但是,完整的SpotON系统到目前为止还没有建成。另外,PinpointCo销售一种3D iD商品。3D iD类似于SpotON的思路,采用无线局域网技术进行定位。该系统具有相当好的定位精度,且可调性较强,但是系统投资较大。还有其他系统采用RFID技术定位,如LANDMARK系统等[5 7]。

本文首先简要介绍了基于有源RFID的移动机器人极大似然估计定位算法(算法A),设计了增加移动误差的改进移动机器人极大似然估计定位算法(算法B),建立了机器人定位系统,并进行了机器人定位实验。

Indoormobile robotlocalizationsystem

basedonactiveRFID

WANGDianjun1,LANYunfeng2,RENFujun3,ZHAOLijie2,

JIANGYongcheng4

(1.MechanicalEngineeringAcademy,BeijingInstituteofPetro ChemicalTechnology,Beijing102617,China;2.MechanicalEngineeringAcademy,JiamusiUniversity,

Jiamusi154007,China;3.Mechanical&PowerEngineeringCollege,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China;

4.SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)Abstract:Activeradiofrequencymoduleswereusedtodevelopanindoormobile robotlocalizationsystembasedontheVisualC++6 0platforminconsiderationofthecharacteristicsofactiveRadioFrequencyIdentification(RFID).Animprovedmaximumlikelihoodestimatelocalizationalgorithmwasthenpresentedtoincreasethemotionerrorandmeasuretherobotposition,withfourbiggestreceivedsignalstrengthindicationlabelsselectedasthelocalizationlabels.Mobile robotlocalizationtestsshowthatthelocalizationsystemreducestheaveragelocalizationdeviationby32%withanaveragevalueof0.33214m.Thesignificantlyenhancedpositioningaccuracymeetstheindoormobile robotpositioningrequirements.Keywords:active

RFID;

maximum

likelihood

estimation;

1 移动机器人定位算法

基于无线信号强度的传播原理,在理想环境下,应用对数 常态分布传播损耗模型,可得出标签到读写器的距离d和读写器接收到的该标签无线信号强度(RSSI)值之间的函数关系式为

d=10[P(d0)-P(d)]/10 n.

(1)

收稿日期:2009 09 04

基金项目:国家 八六三 高技术项目(2007AA04Z255);

北京市教委科技发展计划项目(KM200710017005)

作者简介:王殿军(1973!),男(汉),黑龙江,副教授。

E w@http://www.wendangwang.com

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