[发明专利]一种基于RF射频通信的室内定位导航系统及方法

权利要求书

1.一种基于RF射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，所述基于RF射频通信的室内定位导航系统包括：

图像采集模块，与中央控制模块连接，用于利用摄像设备获取当前位置的图像数据；

无线节点获取模块，与中央控制模块连接，用于获取室内各个无线连接点的相关数据；

无线节点连接模块，与中央控制模块连接，用于获取可连接的无线连接点数据，并与信号最强的无线连接点进行连接；

特征提取模块，与中央控制模块连接，用于提取获取的当前位置的图像数据中的特征，包括：

(1)获取采集的当前位置的周围环境图像数据；

(2)根据预设的摄像设备模型与参数，进行环境图像的畸变校正与左右目图像对齐，对所述环境图像进行预处理，包括：

根据摄像设备的内部参数K_l,K_r，双目摄像机相对位置关系R,T，以及标定得到的畸变参数(k₁,k₂,k₃,p₁,p₂)对电力机器人行走过程中采集到的左目图像和右目图像进行畸变校正和立体校正；

将校正后的左目图像和右目图像逆向投影变换，将双目图像重新投影到地平面上；其中，通过双目摄像机参数K_l,K_r,R,T,以及参考摄像机坐标系相对于地平面世界坐标下的旋转矩阵和平移矩阵R_w,T_w，确定逆向投影变换；

设当前左目或右目摄像机内部参数为：

其中，f_u和f_v是横向、纵向焦距，u₀,v₀为图像平面主点位置，s为像素纵横比，当前摄像机相对于世界坐标系的旋转矩阵R_w和平移矩阵T_w，图像平面空间像素坐标为(u,v)，地平面上世界坐标系下的目标坐标为(X,Y,Z)，设双目摄像机光心相对于地平面高度为H，双目摄像机的光心相对于地平面的俯仰夹角为θ，设电力机器人的坐标系为O₂，P_ground为机器人坐标系下地平面的方程，根据变电站实际环境，设地平面方程为Z＝0，所以有：

根据双目摄像机投影关系得到图像平面与地平面间的投影关系使用齐坐标表示为：

即

(3)对预处理后的环境图像进行特征点提取和直线特征提取，获取所述环境图像中的特征点信息和直线特征信息；

通信模块，与中央控制模块连接，用于利用RF视频通信电路进行信号传输与通信；

中央控制模块，与图像采集模块、无线节点获取模块、无线节点连接模块、通信模块、特征提取模块、初步定位模块、定位标示模块、环境确定模块、修正模块、导航模块、存储模块以及显示模块连接，用于利用单片机或控制器控制所述基于RF射频通信的室内定位导航系统各个模块正常工作；

初步定位模块，与中央控制模块连接，用于基于连接的无线节点的名称或可连接无线节点的信号强度以及与无线节点的距离进行初步定位；

定位标示模块，与中央控制模块连接，用于获取当前室内环境的三维或二维地图，并将初步定位结果在地图上标示；

环境确定模块，与中央控制模块连接，用于基于定位标示结果提取标示点周围的环境特征数据；并与提取的当前位置的图像特征进行对比，确定定位环境与实际环境是否一致；

修正模块，与中央控制模块连接，用于基于环境确定结果与室内环境地图特征进行定位修正，得到精准定位结果；

导航模块，与中央控制模块连接，用于基于精准定位结果以及目标位置进行导航；

存储模块，与中央控制模块连接，用于存储室内环境三维、二维地图、室内无线连接点相关数据及其他信息；

显示模块，与中央控制模块连接，用于将精准定位结果于三维或二维地图中标识显示。

2.如权利要求1所述基于RF射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，图像采集模块中，所述摄像设备为双目摄像机、CCD摄像机。

3.如权利要求1所述基于RF射频通信的室内定位导航系统，其特征在于，无线节点获取模块中，所述无线连接点的相关数据包括：无线连接点的名称、唯一标识、位置以及覆盖范围。