[发明专利]一种使用移动机器人的无线定位自动校准方法

说明书

本发明涉及一种使用移动机器人的无线定位自动校准方法。提供自带校准器件的机器人、定位系统，所述机器人包括用于测量校准器件当前的位置信息的自动导航装置、用于和定位系统以无线方式交换定位信号的无线信号收发装置、以及一移动底盘；在指定空间内移动一个或多个机器人，使机器人按预设规则在指定空间内移动，定位系统根据与机器人交互的定位信号以及时间，记录机器人各时刻的位置信息和相应的定位信号信息。本发明具有通用性，可以快速校准各种不同的室内室外无线定位系统，从而大幅降低定位系统的校准成本。

技术领域

本发明涉及一种使用移动机器人的无线定位自动校准方法，特别是关于一种适用于利用机器人自主移动获取参考位置信息来定位及其他对定位精度要求较高场合中的无线定位校准方法。

背景技术

基于位置信息的服务 (location-based service) 已经得到广泛的应用，其中大众最为熟知的是利用美国的GPS (Global Posit1ning System，即全球定位系统) ，中国的北斗导航系统，（BNS/COMPASS，Beidou navigation system），或者俄罗斯的GLONASS 对室外车辆导航。对于室内也可以使用一系列基站引入定位信号，已实现“室内卫星”定位。除了直接使用GPS，FM/AM，3G/4G/5G, NB-IOT等室外长距信号，也可以使用短距信号，比如WIFI,LIFI, Bluetooth, UWB, ZigBee等。

以WIFI网络为例，它利用接入点(AP)的位置固定作为参照，根据收发设备间信号强度(绝对火相对值)等信息，可以确定WIFI设备的位置。WIFI适合于室内定位。但是，一般的WIFI定位系统精度偏低。主要原因是1、一般接入点的数量是按照通信的要求来部署的。但是按照定位的要求来看，接入点部署密度偏低（一般至少要求同一个定位目标至少3个接入点，并且信号满足一定要求）。2、定位过程的历史数据没有被充分利用到当前的系统模型，同时对定位信息的动态变化没有充分考虑。3、WIFI信号本身不是特别稳定，较多因素影响室内信号的传输，比如障碍物的传播模型影响，以及其它的电子产品，如空调、微波炉、无线鼠标、无线音箱、蓝牙等同样使用这个频段。这些影响导致定位算法对室内信号的处理不够完善。因此，一般常规WIFI定位无法用于精度要求高的场合，如果没有足够的校准完善。而足够的校准意味着大量的人力付出，如果没有实现自动化的话。

在基站初装完毕后，如果需要较高定位精度支持，则该系统需要经过校准才能投入使用，校准的目的是消除系统误差从而保证定位精度。如果某个基站被更换或被移动，则在更换或移动完成以后，所有的基站需要被重新校准。如果无线环境发生重大变化，校准工作也需要重新进行。即使无线环境没有重大的变化，定期的校准可以消除漂移误差，从而保持定位精度。本系统主要专注于初始校准，尽管对于其他情况同样适用。邹瀚等人提出了一种较高精度的居于WIFI的定位系统，该系统仅在初始设置时，需要遍历校准。

为了完成一次完备的校准，校准器件必须尽可能遍历整个指定空间。 比如基于RSS fingerprint技术的WIFI系统，在未经详细的多点校准的之前，误差高达10米以上。而一个遍历采集信号之后，可以缩小到2米以内。因此，一般需要花费巨大的时间和代价。为避免经常性的校准，在某些室内定位方案中，一些校准器件被永久性地安装在室内的某些固定位置；显然，永久性地大范围地安装校准器件在实际中会带来很大不便, 比如电源接入，网络链接等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用移动机器人的无线定位自动校准方法，该方法具有通用性，可以快速校准各种不同的室内室外无线定位系统，从而大幅降低定位系统的校准成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种使用移动机器人的无线定位自动校准方法，提供自带校准器件的机器人、定位系统，所述机器人包括用于测量校准器件当前的位置信息的自动导航装置、用于和定位系统以无线方式交换定位信号的无线信号收发装置、以及一移动底盘；在指定空间内移动一个或多个机器人，使机器人按预设规则在指定空间内移动，定位系统根据与机器人交互的定位信号以及时间，记录机器人各时刻的位置信息和相应的定位信号信息。