中，機器人在預設區域內移動測量生成預設區域的初始地圖，該初始地圖信息同時發送至服務器進行同步。移動測量包括但不限于通過激光測距儀、攝像頭、紅外成像等至少一種傳感器掃描周邊環境。
[0042]在一個室內活動區域中，原則上UWB節點設置的數量和位置不受限制，只要在區域內設置2個以上且設置后保持并記錄其固定位置即可。在進行計算前，首先在地圖中標注各節點位置，隨后根據節點位置和計算出來的標簽與節點的相對位置確定機器人在地圖上的當前位置。本發明的優選實施例中，如圖3所示，為簡化計算模型，減少計算量，同時避免復雜環境對定位的干擾，將UWB節點固定設置在室內區域的四個角點，同時對機器人所攜帶的標簽進行定位。定位時節點的固定位置和機器人的當前位置可以采用統一坐標系的坐標來表示和標注。此外，被定位的標簽顯然也不限于一個，通過標簽ID的區別，本發明可同時對多個標簽進行定位。
[0043]步驟S4中，在獲得機器人的當前位置信息后，進一步結合機器人對當前位置周邊環境的掃描結果，判斷已有的地圖信息是否準確(比如是否存在因柵格疊加造成的偏移、是否存在相似場景的錯誤識別、是否存在錯誤的路徑規劃等等)；若地圖信息存在偏差，則同步更新機器人和服務器中的地圖信息。由此，本發明通過增設UWB設備，實現對機器人掃描地圖的修正，從而提高了掃描地圖的識別和定位精度。
[0044]此外，本領域技術人員應理解，實現上述實施例方法中的部分或全部步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，包括上述實施例方法的相應步驟，而所述的存儲介質可以是:ROM/RAM、磁碟、光盤、存儲卡等。因此，與上述方法相對應的，本發明還同時提供一種UWB定位輔助地圖修正系統，包括:
[0045]初始化模塊，用于獲取預設區域的初始地圖信息，并將所述初始地圖信息與服務器同步；
[0046]UffB模塊，用于使標簽向多個節點同時發送UWB脈沖，各節點分別記錄各自接收到的UWB脈沖信號信息；
[0047]定位模塊，用于根據至少兩個節點接收到的UWB脈沖信號信息計算標簽的位置信息;
[0048]修正模塊，用于根據位置信息和當前掃描結果與服務器同步更新地圖信息。
[0049]上述系統主要設置在智能機器人上，同時依靠UWB節點和服務器實現。具體地，機器人還可包括:行進系統、控制系統、地圖及位置測量系統、智能語音交互系統和通訊系統、圖像識別和人臉交互系統和供電與自動回充系統。其中，行進系統用于實現機器人的移動；控制系統用于將一個坐標轉換成具體指令的控制系統；地圖及位置測量系統用于掃描周圍環境建立地圖；智能語音交互系統和通訊系統用于和服務器進行交互；圖像識別和人臉交互系統用于獲得當前環境并確定捕捉到人臉和確認身份；供電與自動回充系統用于提供電源并在電量不足時返回充電粧充電的。
[0050]UffB節點一般包括:UWB接收單元、通訊單元和電源裝置；接收單元用于接收UWB脈沖信號并同時記錄信號信息；通訊單元用于將信號信息傳輸給服務器；電源裝置則保證節點的供電。
[0051]優選地，服務器一般包括:處理單元、存儲單元、控制單元和通訊單元；處理單元用于對初始地圖信息進行地圖校正，比照實際場景完成去噪和優化，以形成與室內實際場景相匹配的室內地圖；存儲單元用于存儲地圖信息和接收到的位置關系信息；控制單元用于對機器人和/或UWB節點進行控制操作；通訊單元用于與機器人及UWB節點進行數據信息通訊。其中，位置信息的計算可由機器人、UffB節點和服務器中任意一方或多方進行，考慮到服務器本身具備相應的計算和處理能力，優選在服務器端進行，但該優選方式不應理解為對本發明具體實施例的限制，即上述定位模塊可設置在機器人、UWB節點和/或服務器中。
[0052]在本發明的一個優選實施例中，基于接收信號時間的差值進行定位。如圖4所示，采用一個獨立時差計數器統一記錄標簽信號ω 1、ω2、ω3到達各UWB節點BS ^ BS2, 853等(其中各節點的位置固定且已知)的時間差，利用時間差和節點間的差異即可計算出標簽實際位置信息。采用該方式各節點間無須嚴格同步的參考時鐘，避免了因參考時鐘起點不同步帶來的測量誤差，從而在有效地提高定位精度的同時降低了系統實現復雜度。
[0053]在本發明的優選實施例中，還可進一步通過移動終端對機器人進行控制，移動終端通過自身的通訊單元與服務器和/或機器人交互，向機器人發出移動指示或服務任務。更優選地，移動終端也可攜帶UWB標簽，通過相似的UWB定位技術在地圖中進行定位，以便機器人準確為該移動終端用戶服務。當同一區域存在多個移動終端時，通過唯一的終端ID進行識別和區分。
[0054]本發明的技術方案提供了一種UWB定位輔助地圖修正方法及系統，通過UWB技術幫助智能機器人實現定位，進而通過定位信息輔助修正掃描地圖，可大幅提高機器人定位的精度和可靠性，同時提高了掃描地圖的識別和定位精度，使得智能機器人的自主移動更為準確高效可靠。
[0055]雖然以上結合優選實施例對本發明進行了描述，但本領域的技術人員應該理解，本發明所述的方法和系統并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，在不背離由所附權利要求書限定的本發明精神和范圍的情況下，可對本發明作出各種修改、增加、以及替換。
【主權項】
1.一種UWB定位輔助地圖修正方法，其特征在于，所述方法包括步驟: 獲取預設區域的初始地圖信息，并將所述初始地圖信息與服務器同步； 標簽向多個節點同時發送UWB脈沖，各節點分別記錄各自接收到的UWB脈沖信號信息; 根據至少兩個節點接收到的UWB脈沖信號信息計算標簽的位置信息； 根據位置信息和當前掃描結果與服務器同步更新地圖信息。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，根據測量參數的不同，所述計算采用基于接收信號強度、基于到達角度和基于接收信號時間中至少一種方式進行。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取預設區域的初始地圖信息為在預設區域內移動測量生成預設區域的初始地圖。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，所述多個節點的位置固定且已知，各節點位置和標簽的位置信息采用統一坐標系的坐標來表示和標注。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步更新地圖信息為:在獲得位置信息后，進一步結合對當前位置周邊環境的掃描結果，判斷已有的地圖信息是否準確；若地圖信息存在偏差，則同步更新本地和服務器中的地圖信息。
6.一種UWB定位輔助地圖修正系統，其特征在于，所述系統包括: 初始化模塊，用于獲取預設區域的初始地圖信息，并將所述初始地圖信息與服務器同步； UWB模塊，用于使標簽向多個節點同時發送UWB脈沖，各節點分別記錄各自接收到的UffB脈沖信號信息； 定位模塊，用于根據至少兩個節點接收到的UWB脈沖信號信息計算標簽的位置信息； 修正模塊，用于根據位置信息和當前掃描結果與服務器同步更新地圖信息。
7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述系統為機器人，還包括:行進系統、控制系統、地圖及位置測量系統、智能語音交互系統和通訊系統、圖像識別和人臉交互系統和供電與自動回充系統； 其中，行進系統用于實現機器人的移動；控制系統用于將一個坐標轉換成具體指令的控制系統；地圖及位置測量系統用于掃描周圍環境建立地圖；智能語音交互系統和通訊系統用于和服務器進行交互；圖像識別和人臉交互系統用于獲得當前環境并確定捕捉到人臉和確認身份；供電與自動回充系統用于提供電源并在電量不足時返回充電粧充電的。
8.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述定位模塊根據測量參數的不同，采用基于接收信號強度、基于到達角度和基于接收信號時間中至少一種方式進行所述計算。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，采用基于接收信號時間的差值進行計算時，所述定位模塊還包括: 獨立時差計數器，用于統一記錄UWB脈沖到達至少三個節點的接收時間差，利用時間差和節點間的差異計算出標簽的位置信息。
10.根據權利要求6或7所述的系統，其特征在于，所述系統還包括: 移動終端，用于通過自身的通訊單元與服務器和/或機器人交互，向機器人發出移動指示或服務任務。
【專利摘要】本發明涉及室內定位技術領域，公開了一種UWB定位輔助地圖修正方法及系統。該方法包括步驟：獲取預設區域的初始地圖信息，并將所述初始地圖信息與服務器同步；標簽向多個節點同時發送UWB脈沖，各節點分別記錄各自接收到的UWB脈沖信號信息；根據至少兩個節點接收到的UWB脈沖信號信息計算標簽的位置信息；根據位置信息和當前掃描結果與服務器同步更新地圖信息。本發明通過UWB技術幫助智能機器人實現定位，進而通過定位信息輔助修正掃描地圖，可大幅提高機器人定位的精度和可靠性，同時提高了掃描地圖的識別和定位精度，使得智能機器人的自主移動更為準確高效可靠。
【IPC分類】G01S5-06, G01C21-00, G01S5-00
【公開號】CN104748743
【申請號】CN201510145217
【發明人】李全印, 張和光, 支濤, 胡泉, 徐渤惠
【申請人】北京云跡科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月30日