CN106358293A - 一种室内机器人定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种室内机器人定位方法及装置，该方法包括：对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，得到修正值；根据修正值确定机器人与无线个域网节点之间的距离；根据上述距离和无线个域网节点的位置坐标，确定机器人的位置坐标；获取机器人所在室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图；计算修正值与不同参考位置的匹配概率，根据匹配概率确定机器人的辅助定位位置坐标；根据机器人的位置坐标和辅助定位位置坐标确定机器人的实际位置坐标。本发明中，在多层楼层进行定位时，不需要在每层都设置无线个域网节点，减少了设置的节点数量，降低了成本，同时避免了定位时受到其它楼层信号的干扰，定位更准确。

Description

一种室内机器人定位方法及装置

技术领域

本发明涉及机器人及定位技术领域，具体而言，涉及一种室内机器人定位方法及装置。

背景技术

随着机器人学的不断发展，室内机器人得到了越来越多的应用，比如说扫地机器人等等，在室内机器人应用中，能否准确的定位室内机器人的位置对于室内机器人的路径规划非常重要，因此，室内机器人定位是实现机器人自主导航的关键，对于提高机器人的自动化水平具有重要的意义。

现有的室内的定位技术中，大都是采用无线个域网(Wireless Local AreaNetworks,WLAN)对机器人进行定位，但是，当需要在多层楼层定位时，需要在每个楼层都安装路由器，成本较高，另外，当在某个楼层定位机器人的位置时，需要使用该楼层的路由器发出的网络信号进行定位，但是，可能会受到其它楼层微弱的网络信号的干扰，使得定位不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种室内机器人定位方法及装置，以解决现有技术中采用WLAN在多层楼层进行定位时，需要在每层都安装路由器，这样安装的路由器较多，导致成本较高，另外在进行定位时，容易受到其它楼层信号的干扰，导致定位不准确的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种室内机器人定位方法，其中，所述方法包括：

对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，得到信号强度指示值的修正值；

根据所述信号强度指示值的修正值确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离；

根据所述距离和所述无线个域网节点的位置坐标，确定所述机器人的位置坐标；

获取所述机器人所在室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图；

计算所述信号强度指示值的修正值与所述分布图上不同参考位置的匹配概率，根据所述匹配概率确定所述机器人的辅助定位位置坐标；

根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述根据所述匹配概率确定所述机器人的辅助定位位置坐标，包括：

将所述参考位置对应的匹配概率进行比较，确定出最大的匹配概率；

将所述最大的匹配概率对应的参考位置坐标确定为所述机器人的辅助定位位置坐标。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述计算所述信号强度指示值的修正值与所述分布图上不同参考位置的匹配概率，包括：

从所述分布图中获取每个所述参考位置对应的信号强度指示值及方差；

根据所述信号强度指示值的修正值、每个所述参考位置对应的信号强度指示值及方差，计算所述信号强度指示值与每个所述参考位置的匹配概率。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述根据所述信号强度指示值的修正值确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离，包括：

根据所述机器人与无线个域网节点之间的距离的对数和所述信号强度指示值的修正值之间的和值关系，确定所述机器人与所述无线个域网节点之间的距离。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述根据所述信号强度指示值的修正值确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离，包括：

根据所述信号强度指示值的修正值，通过公式(1)确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离；

RSSI＝-(10n log d+A) (1)

其中，在公式(1)中，d为所述机器人与所述无线个域网节点之间的距离，n为路径消耗指数，A为随机误差，RSSI为所述信号强度指示值的修正值。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述根据所述距离和所述无线个域网节点的位置坐标，确定所述机器人的位置坐标，包括：

根据所述距离和所述无线个域网节点的位置坐标，通过公式(2)计算所述机器人的辅助定位的位置坐标；

(x-x_i)²+(y-y_i)²＝d_i ² (2)

其中，在公式(2)中，(x,y)为所述机器人的位置坐标，(x_i，y_i)为第i个无线个域网节点的位置坐标，d_i为所述机器人与第i个无线个域网节点之间的距离。

结合第一方面，本方面实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，包括：

确定预设时间内所述机器人连续多个时刻接收的无线个域网信号强度指示值的总和及平均值；

计算所述总和与所述平均值的第一差值，以及信号强度指示值的修正值与所述平均值的第二差值，根据所述第一差值的平方与所述第二差值之间的比例关系，确定所述信号强度指示值的修正值。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，包括：

根据预设时间内所述机器人连续多个时刻接收的无线个域网的信号强度指示值，通过公式(3)对所述机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正；

$RSSI=\mathrm{\λ}\sqrt{\frac{{(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i)}^2}{n-1}}+\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i}{n}---\left(3\right)$

其中，在公式(3)中，RSSI为信号强度指示值的修正值，n为预设时间内接收的无线个域网的信号强度指示值的个数，λ为滤波特性参数，RSSI_i为第i个时刻所述机器人接收的无线个域网的信号强度指示值。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第八种可能的实现方式，其中，所述根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标，包括：

计算所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标的平均坐标；

将所述平均坐标确定为所述机器人的实际位置坐标。

第二方面，本发明实施例提供了一种室内机器人定位装置，其中，所述装置包括：

修正模块，用于对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，得到信号强度指示值的修正值；

第一确定模块，用于根据所述信号强度指示值的修正值确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离；

第二确定模块，用于根据所述距离和所述无线个域网节点的位置坐标，确定所述机器人的位置坐标；

获取模块，用于获取所述机器人所在室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图；

匹配模块，用于计算所述信号强度指示值的修正值与所述分布图上不同参考位置的匹配概率，根据所述匹配概率确定所述机器人的辅助定位位置坐标；

第三确定模块，用于根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标。

本发明实施例提供的室内机器人定位方法及装置，采用无线个域网(ZigBee)定位机器人在室内的位置，当在多层楼层进行定位时，不需要在每层都设置ZigBee节点，减少了设置的ZigBee节点的数量，降低了成本，同时避免了定位时受到其它楼层信号的干扰，定位更准确。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1所提供的室内机器人定位方法的流程图；

图2示出了本发明实施例2所提供的室内机器人定位装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到相关技术中，在采用WLAN在多层楼层进行定位时，需要在每层都安装路由器，这样使得安装的路由器较多，成本较高，另外，在某层进行机器人定位时，容易受到其它楼层网络信号的干扰，使得定位不准确。基于此，本发明实施例提供了一种室内机器人定位方法及装置，下面通过实施例进行描述。

实施例1

本发明实施例提供了一种室内机器人定位方法，该方法采用ZigBee定位机器人在室内的位置，当在多层楼层进行定位时，不需要在每层都设置ZigBee节点，减少了设置的ZigBee节点的数量，降低了成本，同时避免了受到其它楼层网络信号的干扰，定位更准确。

在采用本发明实施例提供的方法定位机器人在室内的位置之前，需要在室内设置多个ZigBee节点，使得机器人在室内移动到每个位置时，均可以接收到不止一个ZigBee节点发射的网络信号。

另外，在室内设置ZigBee节点时，可以将室内的某个角落作为坐标原点，这样可以得出每个ZigBee节点的位置坐标，本发明实施例中机器人的位置坐标也是以该角落作为坐标原点，即本发明实施例中出现的所有位置坐标均是以该角落作为坐标原点。

比如说，室内的面积为100平方米，将该室内划分为0.5m×0.5m的单元网格，再该房间内设置3台ZigBee节点，以上述确定的角落作为坐标原点，三台ZigBee节点的坐标可以分别为(11.5,3.6)、(12.8,6.3)及(2.5,8.4)，当然，此处只是举例说明如何设置ZigBee节点，并没有限定室内的面积、设置的ZigBee节点的数目及具体的位置坐标，ZigBee节点的数据及具体的位置坐标可以根据实际应用场景进行设置。

采用本发明实施例提供的方法定位机器人在室内的位置时，包括步骤S110-S160，具体如下。

在本发明实施例中，当机器人所在室内存在一些障碍物时，比如说，存在玻璃、桌椅、墙壁等障碍物时，会影响无线个域网信号的传输，会导致，无线个域网信号传输的衰减，因此，首先需要计算机器人实际接收到的无线个域网的信号强度指示值，可以通过如下公式计算出机器人接收的无线个域网的信号强度指示值的损耗，在该公式中，为机器人所在位置接收的无线个域网的信号强度指示值的平均路径损耗，为距离无线个域网基站d₀距离处接收的无线个域网的信号强度指示值的平均路径损耗，F为衰减因子，n_SF为常数，d₀为参考距离，即与ZigBee节点之间的距离，该距离为预设的，可以为1m、10m等等，d为机器人所在位置与ZigBee节点之间的距离，该距离可以通过机器人底座上的电机尾部的编码器的读数得到。

当上述障碍物不同时，衰减因子F取值不同。

当计算出机器人所在位置接收的无线个域网的信号强度指示值的平均路径损耗后，将与机器人接收到的无线个域网的信号强度指示值相乘，得到修正后的信号强度指示值，即机器人实际接收的无线个域网的信号强度指示值。

在本发明实施例中，下文出现的机器人接收的无线个域网的信号强度指示值，均指的是机器人实际接收的无线局域网的信号强度指示值，即本发明实施例中所用到的机器人接收的无线个域网的信号强度指示值均指的是考虑衰减之后得到的机器人实际接收的无线个域网的信号强度指示值。

S110，对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，得到信号强度指示值的修正值。

在室内设置有多个ZigBee节点，每个ZigBee节点均向外发射网络信号，机器人在室内移动到任何位置时，均可以接收到不止一个ZigBee节点发射的网络信号，因此机器人在移动时，会不断接收无线个域网的信号强度指示值，定位装置获取机器人接收的无线个域网的信号强度指示值，但是由于机器人接收的无线个域网的信号强度指示值存在一定的随机误差，因此定位装置会对获取的机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，具体包括：

确定预设时间内机器人连续多个时刻接收的无线个域网的信号强度指示值的总和及平均值；计算上述总和及平均值的第一差值，以及信号强度指示值的修正值与上述平均值的第二差值，根据上述第一差值的平方与第二差值之间的比例关系，确定上述信号强度指示值的修正值。

机器人在室内移动过程中，机器人会以一定的频率接收无线个域网的信号强度指示值，比如说，每间隔40ms接收一次，当然还可以是其它时间间隔，上述只是举例进行说明，机器人接收无线个域网的信号强度指示值的时间间隔可以根据实际应用进行设置，这样，机器人经过每个位置时均可以有多个时刻能够接收无线个域网的信号强度指示值，定位装置根据机器人在每个位置的多个时刻接收的无线个域网的信号强度指示值，可以得到信号强度指示值的修正值，具体包括：

根据预设时间内机器人连续多个时刻接收的无线个域网的信号强度指示值，通过公式(3)对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正；

$RSSI=\mathrm{\λ}\sqrt{\frac{{(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i)}^2}{n-1}}+\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i}{n}---\left(3\right)$

其中，在公式(3)中，RSSI(Received Signal Strength Indication)为信号强度指示值的修正值，n为预设时间内接收的无线个域网的信号强度指示值的个数，λ为滤波特性参数，RSSI_i为第i个时刻机器人接收的无线个域网的信号强度指示值。

其中，上述预设时间为预先设置的时间值，该预设时间小于或等于机器人经过每个位置的时间。

S120，根据信号强度指示值的修正值确定机器人与无线个域网节点之间的距离。

当得到信号强度指示值的修正值后，根据信号强度指示值的修正值确定机器人和ZigBee节点之间的距离，具体包括：

根据机器人和ZigBee节点之间的距离的对数和信号强度指示值的修正值之间的和值关系，确定机器人与ZigBee节点之间的距离。

上述机器人和ZigBee节点之间的距离的对数，与信号强度指示值的修正值之和为随机误差，因此，可以根据这一关系确定出机器人与ZigBee节点之间的距离。

具体过程包括：根据信号强度指示值的修正值，通过公式(1)确定机器人与ZigBee节点之间的距离；

RSSI＝-(10n log d+A) (1)

其中，在公式(1)中，d为机器人与ZigBee节点之间的距离，n为路径消耗指数，A为随机误差，RSSI为信号强度指示值的修正值。

由于机器人在移动过程中，移动到任何位置均可以接收到不止一个ZigBee节点发射的网络信号，因此，通过上述方法可以计算出机器人和每个ZigBee节点之间的距离。

S130，根据上述距离和上述ZigBee节点的位置坐标，确定上述机器人的位置坐标。

当计算出机器人与ZigBee节点的距离之后，根据上述距离和ZigBee节点的位置坐标，确定机器人的位置坐标，具体包括：

根据上述距离和ZigBee节点的位置坐标，通过公式(2)计算机器人的辅助定位位置坐标；

(x-x_i)²+(y-y_i)²＝d_i ² (2)

其中，在公式(2)中，(x,y)为机器人的位置坐标，(x_i，y_i)为第i个ZigBee节点的位置坐标，d_i为机器人与第i个ZigBee节点之间的距离。

由于机器人可以接收不止一个ZigBee节点发射的无线个域网的信号强度指示值，因此，上述ZigBee节点的个数也不止一个，可以为3个、4个等任意数值，接下来将以上述ZigBee节点的个数是三个为例，介绍确定机器人的位置坐标的具体过程。

当上述ZigBee节点的数目为三个时，将三个ZigBee节点分别记为第一个ZigBee节点、第二个ZigBee节点和第三个ZigBee节点，通过公式(1)可以分别计算出机器人与第一个ZigBee节点之间的距离d₁，机器人与第二个ZigBee节点之间的距离d₂，机器人与第三个ZigBee节点之间的距离d₃，且将第一个ZigBee节点的位置坐标记为(x₁，y₁)，将第二个ZigBee节点的位置坐标记为(x₂，y₂)，将第三个ZigBee节点的位置坐标记为(x₃，y₃)，将机器人的位置坐标记为(x，y)，根据第一个ZigBee节点的位置坐标及第一个ZigBee节点和机器人之间的距离，通过公式(2)可以列出方程式根据第二个ZigBee节点的位置坐标及第二个ZigBee节点和机器人之间的距离，通过公式(2)可以得出方程式根据第三个ZigBee节点的位置坐标及第三个ZigBee节点和机器人之间的距离，通过公式(2)可以得出方程式将上述得出的三个方程式联立，可以计算出机器人的位置坐标，该三个方程式计算出的机器人的位置坐标为。

当上述三个方程式联立无解时，可以通过如下方式确定出机器人位置坐标，通过上述三个方程，求解A圆和B圆的交点坐标，记为(X_ab1，Y_ab1),(X_ab2，Y_ab2),圆A与圆C的交点坐标，记为(X_ac1，Y_ac1)，(X_ac2，Y_ac2)，圆B和圆C的交点坐标，记为(X_bc1，Y_bc1)，(X_bc2，Y_bc2),其中，A圆指的是包含第一个ZigBee节点(x₁，y₁)在内的圆，但是，第一个ZigBee节点(x₁，y₁)并不是A圆的圆心，B圆指的是包含第二个ZigBee节点(x₂，y₂)在内的圆，但是第二个ZigBee节点(x₂，y₂)并不是B圆的圆心，C圆指的是包含第三个ZigBee节点(x₃，y₃)在内的圆，但是第三个ZigBee节点(x₃，y₃)并不是该圆的圆心，将圆A与圆C的交点坐标带入公式中，可以确定出距离B圆圆心较近的点的坐标，记为(X_ac，Y_ac)，同理可以确定出距离A圆圆心较近的点的坐标，记为(X_bc，Y_bc),距离C圆圆心较近的点的坐标，记为(X_ab，Y_ab)，根据上述三个坐标，可以得出机器人的位置坐标为其中，(x，y)为机器人的位置坐标。

除此之外，还可以采用加权质心定位方法确定出机器人的位置坐标。

S140，获取上述机器人所在室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图。

在采用本发明实施例提供的方法定位机器人在室内的位置时，需要提前建立室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图，建立的具体过程包括：

首先在室内选取多个参考位置，在每个参考位置均可以接收多个ZigBee节点发射的网络信号，确定每个参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的平均值和方差，具体过程为：在每个位置接收到的多个ZigBee节点发射的无线个域网的信号强度指示值符合正态分布，因此，可以得到某个参考位置接收到的无线个域网的信号强度指示值的似然函数，在该公式中，μ为上述参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的期望，σ为上述参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的方差，x_i为上述参考位置接收的第i个ZigBee节点的信号强度指示值，n为接收的ZigBee节点的个数，在上述方程中，μ和σ均为未知参数，对上述函数求对数，得到该函数的对数方程，将该对数方程分别对上述期望和偏差求偏微分，可以得到上述对数函数的极大似然方程组，另该方程组等于零，可以求解出概率密度最大时的期望和方差，将该期望值确定为该参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值，根据上述方法得到每个参考位置对应的期望和方差，建立参考位置数据库，将每个参考位置的位置坐标与期望、方差的对应关系存储在数据库中，并生成分布图。

当需要对机器人在室内的位置进行定位时，获取机器人在室内不同参考位置接收的ZigBee节点的信号强度指示值的分布图，获取的分布图包括参考位置的位置坐标、参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值及接收的无线个域网的信号强度指示值的方差。

S150，计算上述信号强度指示值的修正值与上述分布图上不同参考位置的匹配概率，根据该匹配概率确定上述机器人的辅助定位位置坐标。

计算匹配概率，具体包括：从上述分布图中获取每个参考位置对应的信号强度指示值及方差；根据上述信号强度指示值的修正值、每个参考位置对应的信号强度指示值及方差，计算信号强度指示值与每个参考位置的匹配概率。

在本发明实施例中，当机器人在室内移动到任意位置时，均可以接收不止一个ZigBee节点发射的网络信号，根据机器人接收的每个ZigBee节点的信号强度指示值的修正值，与分布图上每个参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值进行匹配，计算其匹配概率，具体包括：从上述分布图中获取每个参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值及方差，根据信号强度指示值的修正值，以及上述每个参考位置对应的指示值及方差，通过如下公式计算信号强度指示值的修正值在每个参考位置的概率，其中，在该公式中，m为分布图上参考位置的个数，μ_m为第m个参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值，σ_m为第m个参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的方差，RSSI_t为机器人接收的第t个ZigBee节点发射的信号强度指示值的修正值，t为机器人可接收信号的ZigBee节点的个数，p_m(x，y)为在第m个参考位置的概率，通过上述方法可以计算出接收的第t个ZigBee节点的信号强度指示值的修正值在每个参考位置的概率，在计算出接收的t个ZigBee节点的每个ZigBee节点的信号强度指示值的修正值在每个参考位置的概率，将每个参考位置对应的t个ZigBee节点的概率值相乘，得到与该参考位置的匹配概率。

当确定了与每个参考位置的匹配概率后，将参考位置对应的匹配概率进行比较，确定最大的匹配概率；将最大的匹配概率对应的参考位置坐标确定为机器人的辅助定位位置坐标。

S150，根据上述机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标确定机器人的实际位置坐标。

当确定出机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标后，根据上述机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标确定机器人的实际位置坐标，具体包括：

计算机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标的平均坐标；将上述平均坐标确定为机器人的实际位置坐标。

除此之外，还可以通过如下方式计算信号强度指示值的修正值与分布图上不同参考位置的匹配概率，具体过程包括：首先获取机器人所在室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图，该分布图上不同位置接收的信号强度指示值可以用计数值表示，即：将机器人所在室内划分为多个正方形网格，且将每个正方形网格的初始计数值设置为0，每个正方形网格表示一个参考位置，该正方形网格的大小与选取的ZigBee节点的功率有关系，可以根据具体应用场景进行设置，本发明实施例并不限定上述正方形网格的具体大小。在建立上述分布图时，需要采集每个正方形网格接收的无线个域网的信号强度指示值，且每个正方形网格能够接收到不止一个ZigBee节点的信号值，计算每个正方形网格接收到的信号强度指示值的平均值，将该平均值作为该正方形网格的信号阈值，并将该位置接收的每个ZigBee节点的信号强度指示值与该信号阈值进行比较，当接收到的某个ZigBee节点的信号强度指示值大于该信号阈值时，将该正方形网格的计数值加1，当接收到的某个ZigBee节点的信号强度指示值等于该信号阈值时，该正方形网格的计数值不发生变化，当接收到的某个ZigBee节点的信号强度指示值小于该信号阈值时，将该正方形网格的计数值减1，以此确定出每个正方形网格的计数值，得到上述分布图。

当机器人在室内移动时，机器人移动到任何位置时，均可以接收到不止一个ZigBee节点发射的网络信号，计算机器人接收到的ZigBee信号强度指示值的修正值的平均值，且将机器人接收到的每个ZigBee节点的信号强度指示值的修正值与该平均值进行比较，当某个ZigBee节点的信号强度指示值的修正值大于该平均值时，将机器人在当前位置的计数值加1，当某个ZigBee节点的信号强度指示值的修正值小于该平均值时，将机器人在当前位置的计数值减1，当某个ZigBee节点的信号强度指示值的修正值等于该平均值时，机器人在当前位置的计数值不变，由此，得到机器人在当前位置的计数值，用该计数值表示机器人在当前位置的信号强度指示值的修正值，将该计数值分别与分布图上不同正方形网格对应的计数值进行匹配，即计算该计数值与每个正方形网格对应的计数值的比值，将该比值确定为与每个正方形网格的匹配概率，该比值越接近1，表示与该正方形网格越匹配，将匹配值为1或者最接近1的正方形网格确定为机器人的辅助定位位置坐标。

通过该方法可能会确定出多个辅助定位位置坐标，当定位出多个辅助定位位置坐标时，将确定出的机器人的多个辅助定位位置坐标与机器人的位置坐标进行比较，从多个机器人的辅助定位位置坐标中选取与机器人的位置坐标最接近的一个机器人的辅助定位位置坐标，计算选出的该机器人的辅助定位位置坐标与机器人的位置坐标的平均坐标，将该平均坐标确定为机器人的实际位置坐标。

本发明实施例提供的室内机器人定位方法，采用无线个域网定位机器人在室内的位置，当在多层楼层进行定位时，不需要在每一层都设置ZigBee节点，减少了设置的ZigBee节点的数量，降低了成本，同时避免了定位时受到其它楼层网络信号的干扰，定位更准确。

实施例2

本发明实施例提供了一种室内机器人定位装置，如图2所示，该装置包括修正模块210、第一确定模块220、第二确定模块230、获取模块240、匹配模块250和第三确定模块260；

上述修正模块210，用于对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，得到信号强度指示值的修正值；

上述第一确定模块220，用于根据信号强度指示值的修正值确定机器人与ZigBee节点之间的距离；

上述第二确定模块230，用于根据上述距离和上述ZigBee节点的位置坐标，确定机器人的位置坐标；

上述获取模块240，用于获取上述机器人在室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图；

上述匹配模块250，用于计算上述信号强度指示值的修正值与分布图上不同参考位置的匹配概率，根据上述匹配概率确定机器人的辅助定位位置坐标；

上述第三确定模块260，用于根据机器人的位置坐标和机器人的辅助定位位置坐标确定机器人的实际位置坐标。

在采用本发明实施例提供的装置定位机器人在室内的位置之前，需要在室内设置多个ZigBee节点，使得机器人在室内移动到每个位置时，均可以接收到不止一个ZigBee节点发射的网络信号。

另外，在室内设置ZigBee节点时，可以将室内的某个角落作为坐标原点，这样可以得出每个ZigBee节点的位置坐标，本发明实施例中机器人的位置坐标也是以该角落作为坐标原点，即本发明实施例中出现的所有位置坐标均是以该角落作为坐标原点。

本发明实施例提供的室内机器人定位装置，采用无线个域网定位机器人在室内的位置，当在多层楼层进行定位时，不需要在每层都设置ZigBee节点，减少了设置的ZigBee节点的数量，降低了成本，同时避免了定位时受到其它楼层网络信号的干扰，定位更准确。

本发明实施例所提供的室内机器人定位装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的***、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种室内机器人定位方法，其特征在于，所述方法包括：

对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，得到信号强度指示值的修正值；

根据所述信号强度指示值的修正值确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离；

根据所述距离和所述无线个域网节点的位置坐标，确定所述机器人的位置坐标；

获取所述机器人所在室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图；

计算所述信号强度指示值的修正值与所述分布图上不同参考位置的匹配概率，根据所述匹配概率确定所述机器人的辅助定位位置坐标；

根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述匹配概率确定所述机器人的辅助定位位置坐标，包括：

将所述参考位置对应的匹配概率进行比较，确定出最大的匹配概率；

将所述最大的匹配概率对应的参考位置坐标确定为所述机器人的辅助定位位置坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述信号强度指示值的修正值与所述分布图上不同参考位置的匹配概率，包括：

从所述分布图中获取每个所述参考位置对应的信号强度指示值及方差；

根据所述信号强度指示值的修正值、每个所述参考位置对应的信号强度指示值及方差，计算所述信号强度指示值与每个所述参考位置的匹配概率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号强度指示值的修正值确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离，包括：

根据所述机器人与无线个域网节点之间的距离的对数和所述信号强度指示值的修正值之间的和值关系，确定所述机器人与所述无线个域网节点之间的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号强度指示值的修正值确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离，包括：

根据所述信号强度指示值的修正值，通过公式(1)确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离；

RSSI＝-(10n log d+A) (1)

其中，在公式(1)中，d为所述机器人与所述无线个域网节点之间的距离，n为路径消耗指数，A为随机误差，RSSI为所述信号强度指示值的修正值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离和所述无线个域网节点的位置坐标，确定所述机器人的位置坐标，包括：

根据所述距离和所述无线个域网节点的位置坐标，通过公式(2)计算所述机器人的辅助定位的位置坐标；

(x-x_i)²+(y-y_i)²＝d_i ² (2)

其中，在公式(2)中，(x,y)为所述机器人的位置坐标，(x_i，y_i)为第i个无线个域网节点的位置坐标，d_i为所述机器人与第i个无线个域网节点之间的距离。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，包括：

确定预设时间内所述机器人连续多个时刻接收的无线个域网信号强度指示值的总和及平均值；

计算所述总和与所述平均值的第一差值，以及信号强度指示值的修正值与所述平均值的第二差值，根据所述第一差值的平方与所述第二差值之间的比例关系，确定所述信号强度指示值的修正值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，包括：

根据预设时间内所述机器人连续多个时刻接收的无线个域网的信号强度指示值，通过公式(3)对所述机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正；

$RSSI=\mathrm{\λ}\sqrt{\frac{{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i\right)}^2}{n-1}}+\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{RSSI}}_i}{n}---\left(3\right)$

其中，在公式(3)中，RSSI为信号强度指示值的修正值，n为预设时间内接收的无线个域网的信号强度指示值的个数，λ为滤波特性参数，RSSI_i为第i个时刻所述机器人接收的无线个域网的信号强度指示值。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标，包括：

计算所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标的平均坐标；

将所述平均坐标确定为所述机器人的实际位置坐标。

10.一种室内机器人定位装置，其特征在于，所述装置包括：

修正模块，用于对机器人接收的无线个域网的信号强度指示值进行修正，得到信号强度指示值的修正值；

第一确定模块，用于根据所述信号强度指示值的修正值确定所述机器人与无线个域网节点之间的距离；

第二确定模块，用于根据所述距离和所述无线个域网节点的位置坐标，确定所述机器人的位置坐标；

获取模块，用于获取所述机器人所在室内不同参考位置接收的无线个域网的信号强度指示值的分布图；

匹配模块，用于计算所述信号强度指示值的修正值与所述分布图上不同参考位置的匹配概率，根据所述匹配概率确定所述机器人的辅助定位位置坐标；

第三确定模块，用于根据所述机器人的位置坐标和所述机器人的辅助定位位置坐标确定所述机器人的实际位置坐标。