自主集群机器人的超宽带定位

来源 :许斯涵 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangcn426
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近年来,集群机器人正成为一个热门研究领域,因其具有分布式、自主决策的特点,有助于解决集中式控制的多机器人系统所不能解决的问题。而位置信息作为集群机器人决策的重要组成部分,对其执行预定任务或算法的能力有着不可忽视的影响。然而,现有的机器人定位技术多需要服务器或已知锚点辅助进行定位,不适合自主集群机器人应用场景。针对这一点,本文基于UWB技术,创新性地设计并实现了不依赖服务器或已知锚点的相对定位方法,适用于自主集群机器人的应用场景。该方法以UWB通信技术为基础,融合了DS-TWR与RSSI方法实现距离测量,又采用PDOA方法实现角度测量,并综合距离与角度测量结果得到目标的相对位置。此外,该方法基于UWB通信,在定位的同时还可进行机器人间的信息交流,实现了定位与通信的一体化。为实现这一方法,本文主要进行了以下工作:(1)针对集群机器人系统对定位技术的需求,在对现有定位技术的分析基础上,提出了基于UWB技术的相对定位方法,并对系统架构与软硬件结构做了总体方案设计。(2)提出了将DS-TWR与RSSI方法互相结合的测距方法,介绍了PDOA方法测量角度的原理,结合以上两种方法,提出了一种综合定位方法,可以实现对目标的相对定位。(3)完成了集群机器人实验平台中定位系统的硬件设计,包括了硬件选型与电路设计等,主要有UWB通信模块,PDOA模块,Wi-Fi通信模块,IMU模块等。(4)完成了集群机器人实验平台中定位系统的软件设计,实现了UWB通信与测距功能、基于PDOA的角度测量功能、相对定位功能、Wi-Fi通信功能等。本文设计并实现了一种适用于集群机器人的相对定位方法,经过测试,该方法能够在无已知锚点与服务器辅助的条件下,实现集群机器人之间的相对定位,且具有较高的精度,能够满足集群算法对位置信息的需求。
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