[发明专利]一种多频段自主信道质量测量的机器人系统

摘要

本发明涉及一种多频段自主信道质量测量的机器人系统，属于信道质量测量技术领域。可自主构建空间位置与多频段信道质量的映射关系。包括运动控制模块和信道质量测量模块；通信单元与运动控制单元相连，通信单元分别与目标点管理单元以及地图结构数据生成单元相连；视觉信息处理单元与外部的视觉传感器输入相连；地图结构数据生成单元与导航定位模块相连；运动控制单元与机器人运动平台相连；导航定位模块与数据融合单元相连；视觉信息处理单元与导航定位模块相连；结果处理单元与数据融合单元相连；控制单元与导航定位模块相连，也与N个波形相连。本发明提高了频谱数据的采集效率，降低了人工信道测量的错误率，整个系统可自主运行，无需人为干预。

主权项

1.一种多频段自主信道质量测量的机器人系统，安装并运行于机器人搭载的任务计算机中，包括运动控制模块和信道质量测量模块；其特征在于：运动控制模块主要包括运动控制单元、数据融合单元、通信单元、目标点管理单元、地图结构数据生成单元、视觉信息处理单元以及导航定位模块；信道质量测量模块主要包括控制单元和结果处理单元；运动控制模块和信道质量测量模块之间的信息交互来自导航定位模块的信道质量测量指令和结果处理单元回传的信道质量测量值；运动控制模块内各模块及单元的连接关系如下：通信单元与地面站相连，通信单元与运动控制单元相连，通信单元分别与目标点管理单元以及地图结构数据生成单元相连；视觉信息处理单元与外部的视觉传感器输入相连；地图结构数据生成单元与导航定位模块相连；运动控制单元与机器人运动平台相连；导航定位模块与数据融合单元相连；视觉信息处理单元与导航定位模块相连；信道质量测量模块内各模块及单元的连接关系如下：结果处理单元与数据融合单元相连；控制单元与导航定位模块相连；控制单元与外部USRP硬件设备输出的N个波形相连；所述机器人系统中运动控制模块中各单元的功能如下：视觉信息处理单元的功能是：将摄像头采集的当前机器人的视觉图像发布给导航定位模块用于机器人的定位；地图结构数据生成单元的功能是：完成对各地图图层的融合，并将融合后的地图信息转换为可用以机器人导航的地图格式进行发布；目标点管理单元的功能是：接收地面站发送的目标点，并将目标点依据时间戳进行组合，并发布到导航定位模块；导航定位模块的功能是：基于全局地图信息、当前摄像头的采集信息以及目的点的标定信息，对机器人的全局路径和局部轨迹进行规划，依据预设的分辨率向信道质量测量模块发送信道质量测量指令，同时将当期的位置发布到数据融合单元；运动控制单元的功能是：接收来自导航定位模块的速度指令，并转换为运动控制信号发送给机器人运动平台，同时将机器人运动平台的状态数据通过通信单元发送给地面站；数据融合单元的功能是：接收信道质量测量值和机器人的空间位置消息，将两类数据进行处理和融合并存放到数据库中；通信单元的功能是：建立多频段自主信道质量测量的机器人系统与地面站的通信链路，支撑多频段自主信道质量测量的机器人系统接收地面站的地图信息、目标点和任务指令，以及机器人运动平台状态数据的回传；信道质量测量模块中各单元的功能如下：控制单元的功能是：依据信道质量测量指令，选择合适的波形实现指定频段信道质量的测量；结果处理单元的功能是：对测量到的数据进行滤波、平均和信噪比计算，将信噪比作为接收信道质量发送到数据融合单元；波形的功能是：基于软件定义无线电技术建立固定通信配置的通信链路，调用USRP硬件设备完成固定频段信道质量的测量；所述所述机器人系统的工作过程，包括如下步骤：步骤A、当需要测量信道质量时，由地面站向机器人搭载的任务计算机发出任务指令，同时将地图信息和目标点发送也发送到任务计算机；步骤B、任务计算机中的通信单元接收并解析任务指令、目标点和原始地图数据并发送至导航定位模块、目标点管理单元和地图结构数据生成单元；步骤C待目标点和地图数据处理完毕后，导航定位模块会依据时间戳选择第一个目标点，整个系统完成初始化并开始准备开始测量信道质量；步骤D导航定位模块根据目标点和地图数据调用全局路径规划算法计算出当前位置到第一个目标点的路径；步骤E启动机器人底盘开始运动，同时采集摄像头数据进行局部定位并进行局部轨迹规划；步骤F机器人运动过程中会根据预设的分辨率周期性地调用信道质量测量模块对多频段信道质量进行测量和采集；步骤G由数据融合单元对导航定位模块给出的机器人空间位置信息和结果处理单元给出的信道质量信息进行映射并保存于数据库中。