[发明专利]一种基于相位特征的移动机器人RFID定位方法

权利要求书

1.一种基于相位特征的移动机器人RFID定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1设置于移动机器人上的RFID读写器在移动机器人运动时，与目标物上安装的RFID标签形成射频回路，RFID读写器持续测量RFID射频回路的相位信息和信号波长信息，该相位信息为周期非连续信息；

S2利用相位解缠算法将周期非连续的相位信息转化为连续非周期的相位信息，并获取RFID读写器天线的位置信息，其中所述相位解缠算法具体为：令γ⁽¹⁾＝θ⁽¹⁾，并开始如下循环，直到将所有周期非连续相位信息转化为连续非周期相位信息：

当θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)Ψ时，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))-2π；

当θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)-Ψ时，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))+2π；

当-Ψ≤θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)≤Ψ时，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))；

其中，θ⁽ⁱ⁾是第i个相位测量时刻测得的相位，γ⁽ⁱ⁾是第i个相位测量时刻测得的相位对应的实际解缠相位，0Ψ2π，i＝2～N，N为相位信息数量；

S3构建解缠相位-位置模型，将所述的信号波长信息、连续非周期的相位信息以及RFID读写器天线的位置信息代入解缠相位-位置模型中，计算获得RFID标签相对于移动机器人的位置信息，以此实现目标物的定位，其中所述解缠相位-位置模型具体为：

其中，δ⁽ⁱ⁾是第i个相位测量时刻测得的相位对应的理论解缠相位，λ⁽ⁱ⁾是第i个相位测量时刻对应的信号波长，是第i个相位测量时刻对应的RFID读写器天线的位置坐标，(x,y,z)是目标物上待定位RFID标签的坐标，β是模糊因子。

2.如权利要求1所述的基于相位特征的移动机器人RFID定位方法，其特征在于，步骤S2中利用航迹推测法与旋转平移变换得到天线的位置信息，具体为：根据上一时刻i-1的移动机器人方位信息及移动机器人内部的惯性传感器信息，通过递推计算得到当前时刻i的移动机器人方位信息；根据当前时刻i的移动机器人方位信息通过旋转平移变换方程得到当前时刻RFID读写器天线的位置信息。

3.如权利要求2所述的基于相位特征的移动机器人RFID定位方法，其特征在于，所述旋转平移变换方程式具体为：

其中，(x⁽ⁱ⁾,y⁽ⁱ⁾,th⁽ⁱ⁾)是第i个相位测量时刻对应的移动机器人方位，z是RFID读写器天线在移动机器人坐标系中的z坐标，(ρ,α)是RFID读写器天线在移动机器人坐标系中的极坐标，是第i个相位测量时刻对应的RFID读写器天线的位置坐标。

4.如权利要求1所述的基于相位特征的移动机器人RFID定位方法，其特征在于，步骤S3中通过数值迭代优化算法计算获得RFID标签相对于移动机器人的位置信息，具体为：

S31建立代价函数如下：

其中，N为相位信息数量；

S32求解代价函数的极小值，使该代价函数取得极小值时对应的(x,y,z)即为RFID标签相对于移动机器人的位置信息。

5.如权利要求1-4任一项所述的基于相位特征的移动机器人RFID定位方法，其特征在于，所述N≥4。