基于无线传感器网络的低成本移动机器人导航方法

摘要

本发明提出一种基于无线传感器网络的低成本移动机器人导航方法，包括以下步骤：首先，静态节点监测到异常事件，然后发出“HELP”信息给移动机器人，移动机器人收到“HELP”信息后，通过路由算法得到由静态节点组成的基于最小跳数的路径。移动机器人运用迭代最大后验估计算法，仅利用RSSI和里程计信息就能够以逐跳的方式到达事发地点。本发明拥有以下优势：移动机器人仅须装备一个带有全向天线的无线传感器模块和编码器就能进行导航，不需要额外的设备，具有低成本的优势；静态和动态节点都不需要先验的位置信息，有利于工作现场部署；该方法还具有一定的抗干扰能力。

主权项

一种基于无线传感器网络的低成本移动机器人导航方法，其特征在于，在二维平面无线传感网络区域内，移动机器人利用RF射频芯片的RSSI和里程计信息，通过迭代最大后验估计算法，在无线传感器网络内实现自主导航的方法，具体包括以下步骤：步骤1：为无线静态节点和移动机器人装备全向天线，为移动机器人装备编码器；步骤2：静态节点监测到异常事件后发出HELP信息给移动机器人，移动机器人收到HELP信息后，通过路由算法得到由静态节点组成的从当前位置到事发地点的基于最小跳数的路径；步骤3：移动机器人运用迭代的最大后验估计算法，利用RSSI和里程计信息到达它的静态邻居节点，然后移动机器人运用迭代的最大后验估计算法，利用RSSI和里程计信息以逐跳的方式到达事发地点；所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：移动机器人记录下在初始位置的状态测量Z₀；步骤3.2：移动机器人沿初始航向以步长Len_pace移动一步，并记录该位置的状态测量Z₁；步骤3.3：移动机器人根据状态测量Z₀和Z₁，利用最大后验估计算法，得到两个静态导航节点的估计坐标，随机选取一个计算移动方向；步骤3.4：每当获得一个新的状态测量Z_k，则将状态测量Z_k存入移动机器人的采样缓冲区，移动机器人根据采样缓冲区中的样本集合，利用最大后验估计算法，计算静态导航节点的新估计位置和转向角，然后沿计算的方向移动；步骤3.5：重复执行步骤3.4，直到移动机器人到达目标节点位置为止；所述迭代最大后验估计算法，具体地，移动机器人在第k步时的状态测量Z_k为其中，和R_k分别表示移动机器人在第k步时的坐标和静态导航节点的RSSI；移动机器人在第k步时的坐标由里程计信息计算得到。