基于RFID的机器人对室内目标实时动态定位监控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于RFID的机器人对室内目标实时动态定位监控方法，利用RFID与机器人解决室内定位监控实时性差、成本高问题。“协助定位标签”布局室内固定物上以坐标定位，“需要定位标签”贴目标以定位监控，行走机器人安装RFID阅读器，阅读器与标签信息交互。标签编码设标签ID、类别及监测目标信息。将阅读器检测到的信号强度大到小分档，对应近到远距离分档，机器人通过“协助定位标签”更新自身坐标，检到“需要定位标签”通过信号强度档位得机器人与目标距离，实现定位，结果存数据库，判断安全性，不安全报警。本发明专利技术计算简洁，响应快，成本低，设置灵活。用于展馆、仓库等物品安全监控，及养老院幼儿园等人员的安全监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，主要涉及RFID的识别与定位技术，具体是一种基于RFID的机器人对室内目标实时动态定位监控方法，用于室内小范围人员或物体的监控。
技术介绍
机器人发展日新月异，这种自动执行工作的机器装置既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据人工智能技术指定的原则行动，从而协助或取代人类的一些工作。而人们日常生活经常接触到的，往往是室内机器人技术。它与人们生活息息相关，给人们的生活带来很大的帮助，已经成为未来生活不可分割的一部分。室内机器人移动过程中，有三个主要的问题：在哪里，去哪里，怎么去。而这些问题的核心，就是室内机器人定位技术。使用GPS技术无法工作在室内，因为GPS定位精度非常低，而Wi-Fi地理定位技术的定位精度最大也仅能达到2米。比如，随着人口老龄化的加剧，如何照顾以及看护数量庞大的老人成为现今社会的难题，将老人送进养老院并不能完全解决老人的安全与看护问题，因为没有足够多的医护人员对老人进行一对一的看护，存在监护人员不足的问题。比如，展览场馆或仓库中，若有些需要监控的展示品或物品被从应该安置的位置移开，无法及时发现，存在人员监控疏漏问题，仓库中有些物品不易寻找的问题，以及危险物品被移开可能导致安全隐患的问题等等。当前人员监控方法主要采用的是人脸图像识别技术，计算复杂度非常高，采用GPS定位针对假释人员的活动范围监控，这种监控方法不适用于室内，而采用RFID定位监控的方案主要是针对矿井搜救的研究，将RFID标签作为呼救器，RFID阅读器作为搜救器；为了解决上述问题，田智嘉等人在其2013年的硕士论文《基于智能标签的重点人员监护系统设计》中提出，通过在室内需要监控区域的墙壁上将RFID阅读器进行网格式铺设，需要监控的人员携带一个特定的RFID标签的方式，利用双频RFID智能标签，基于RSSI的LANDMARC定位算法及区域定位算法为核心，计算人所携带的标签所在的具体坐标，从而实现对人员的监控。这种方法为人员的精确监控提出了一种方法，但是具体实施过程中需要在室内监控区域的墙壁进行等间距网格式铺设很多RFID阅读器，这将导致成本过高；在人员定位过程中既采用LANDMARC定位算法又采用区域定位算法，计算复杂度较高，计算量较大，工程实时性不强，响应时间较长，导致很难实现人员的实时监控。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述技术的缺陷，提出一种基于RFID的机器人对室内目标实时动态定位监控方法，利用机器人自带RFID阅读器对需要定位与监控的标签实时定位的基于RFID的机器人对室内目标体实时动态定位监控的方法。用于解决现有RFID的室内定位监控方法中存在的实时性不强，计算复杂度高，以及成本高的问题。本专利技术是一种基于RFID的机器人对室内目标实时动态定位监控方法，其特征在于，实现过程中涉及RFID定位和在室内行走的机器人，基于RFID标签的信号强度值大小实现对目标体的定位与监控，具体包括如下步骤：1)对室内需要监控的区域进行RFID标签的初始化部署，具体步骤包括：1a)对RFID标签分类，将RFID标签分为“协助定位标签”和“需要定位标签”两大类别，其中“协助定位标签”用于协助机器人自身定位，“需要定位标签”携带于需要定位的人或贴在需要监控的物体上，用于目标定位。1b)对RFID标签根据标签类别不同分别进行编码。1c)在室内不可移动物体上布局粘贴“协助定位标签”，每一个“协助定位标签”是唯一的，标注室内对应具体位置的坐标，按照使用的RFID阅读器精度要求，等间距贴上含有当前位置坐标的RFID“协助定位标签”。1d)给监控目标粘贴上“需要定位标签”，在被定位目标上贴“需要定位标签”，“需要定位标签”中存储有安全坐标或安全区域信息。2)给室内移动机器人安装RFID阅读器，在移动机器人两侧各安装一个RFID阅读器，该RFID阅读器与RFID标签配套使用，信息交互，当机器人行进至RFID标签附近时，主动读取RFID标签内部信息，选取两个RFID阅读器中信号强度值较大的一个检测结果为有效值。3)将机器人上安装的RFID阅读器检测到的RFID标签信号强度值由大到小依次分为数个档位，因为RFID阅读器测量得到的标签信号强度值随RFID阅读器与RFID标签之间距离的增大而减小，相应的“需要定位标签”与机器人的距离由近到远依次分为数个档位。4)启动机器人，机器人通过自身携带的RFID阅读器测量自身与“协助定位标签”的距离，计算机器人当前所在的精确坐标。5)机器人开启行走程序，机器人按照内部程序规划好的路线行走，行进过程中RFID阅读器检测附近区域RFID标签的类别，当标签类别只有“协助定位标签”时，执行步骤6)，当标签类别只有“需要定位标签”时，执行步骤7)。6)当机器人检测到的标签类别只有“协助定位标签”时，返回步骤4)实现机器人自身精确定位的更新，机器人继续按照内部指定路线程序行走。7)当机器人检测到的标签类别只有“需要定位标签”时，通过RFID阅读器测量该“需要定位标签”的信号强度，并根据该信号强度档位判断该标签距离机器人的距离范围，结合机器人自身所在的精确位置坐标，实现对“需要定位标签”所在位置定位，并且，将该“需要定位标签”的内部信息与该标签所在位置存储到机器人内部的数据库中。8)将“需要定位标签”的所在位置的定位结果与检测到该“需要定位标签”中存储的安全坐标或者安全区域进行对比，若携带有“需要定位标签”的目标在安全坐标附近，或者在安全区域内，机器人继续行走，重复步骤5)，否则若远离了该“需要定位标签”中存储的安全坐标或安全区域，则机器人发生报警，提醒人员进行处理；解除警报后，机器人继续行走，重复步骤5)继续执行对室内目标体实时动态定位监控。本专利技术思路是：将RFID标签按照“协助定位标签”与“需要定位标签”分成两类，“协助定位标签”内部存储当前位置坐标信息，“需要定位标签”内部存储需要定位的人或物体的ID信息编码；利用机器人上携带的RFID阅读器，在机器人行进过程中，检测标签内部类别属性，若为“协助定位标签”，根据该标签内部存储的坐标对机器人位置进行定位，更新机器人当前所在的位置坐标，若为“需要定位标签”，机器人通过自带的RFID阅读器测量“需要定位标签”的信号强度，根据信号强弱确定机器人与“需要定位标签”的距离，依据该距离值以及机器人当前所在位置坐标，确定该“需要定位标签”当前所在区域，实现对该携带该“需要定位标签”目标的定位。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.本专利技术使用的室内定位技术是RFID技术，与GPS与Wi-Fi地理定位技术相比，RFID识别技术的原理简单，设备成本较低，安装方便，同时相比于红外线定位方法，采用射频传输的方式，具有非视距，传输范围大的优点；而且本专利技术使用RFID技术，RFID阅读器与RFID标签配套使用，将RFID阅读器安置在机器人上，机器人可以按照内部规划好的路径行走，监控目标携带“需要定位标签”，对室内监控区域不可移动物体上贴上“协助定位标签”，对需要监控区域的布置更加简单，监控区域的可拓展性更强，可以应对较复杂的室内环境，灵活性较强，定位精度高的优点。2.本专利技术在检测RFID标签功能的时候，通过检测RFID标签内部类别属性编码，根据标签不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RFID的机器人对室内目标实时动态定位监控方法，其特征在于，方法实现过程中涉及RFID定位和在室内行走的机器人，基于RFID标签的信号强度值大小实现对目标体的定位与监控，具体包括如下步骤：1)对室内需要监控的区域进行RFID标签的初始化部署，具体步骤包括：1a)对RFID标签分类，将RFID标签分为“协助定位标签”和“需要定位标签”两大类别，其中“协助定位标签”用于协助机器人自身坐标定位，“需要定位标签”携带于需要定位的人或贴在需要监控的物体上，用于目标定位；1b)对RFID标签根据标签类别不同分别进行编码；1c)在室内不可移动物体上布局粘贴“协助定位标签”，每一个“协助定位标签”是唯一的，标注室内对应具体位置的坐标，按照使用的RFID阅读器精度要求，等间距贴上含有当前位置坐标的RFID“协助定位标签”；1d)给监控目标粘贴上“需要定位标签”，在被定位目标上贴“需要定位标签”，“需要定位标签”中存储有安全坐标或安全区域信息；2)给室内移动机器人安装RFID阅读器，在移动机器人两侧各安装一个RFID阅读器，该RFID阅读器与RFID标签配套使用，信息交互，当机器人行进至RFID标签附近时，主动读取RFID标签内部信息，选取两个RFID阅读器中信号强度值较大的一个检测结果为有效值；3)将机器人上安装的RFID阅读器检测到的RFID标签信号强度值由大到小依次分为数个档位，因为RFID阅读器测量得到的标签信号强度值随RFID阅读器与RFID标签之间距离的增大而减小，相应的“需要定位标签”与机器人的距离由近到远依次分为与信号强度值相同的档位数；4)启动机器人，机器人通过自身携带的RFID阅读器测量自身与“协助定位标签”的距离，计算机器人当前所在的精确坐标；5)机器人开启行走程序，机器人按照内部程序规划好的路线行走，行进过程中RFID阅读器检测附近区域RFID标签的类别，当标签类别只有“协助定位标签”时，执行步骤6)，当标签类别只有“需要定位标签”时，执行步骤7)；6)当机器人检测到的标签类别只有“协助定位标签”时，返回步骤4)实现机器人自身精确定位的更新，机器人继续按照内部指定路线程序行走；7)当机器人检测到的标签类别只有“需要定位标签”时，通过RFID阅读器测量该“需要定位标签”的信号强度，并根据该信号强度档位判断该标签距离机器人的距离范围，结合机器人自身所在的精确位置坐标，实现对“需要定位标签”所在位置定位，并且，将该“需要定位标签”的内部信息与该标签所在位置存储到机器人内部的数据库中；8)将“需要定位标签”的所在位置的定位结果与检测到该“需要定位标签”中存储的安全坐标或者安全区域进行对比，若携带有“需要定位标签”的目标在安全坐标附近，或者在安全区域内，机器人继续行走，重复步骤5)，否则若远离了该“需要定位标签”中存储的安全坐标或安全区域，则机器人发生报警，提醒人员进行处理；解除警报后，机器人继续行走，重复步骤5)继续执行对室内目标体实时动态定位监控。...

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID的机器人对室内目标实时动态定位监控方法，其特征在于，方法实现过程中涉及RFID定位和在室内行走的机器人，基于RFID标签的信号强度值大小实现对目标体的定位与监控，具体包括如下步骤：1)对室内需要监控的区域进行RFID标签的初始化部署，具体步骤包括：1a)对RFID标签分类，将RFID标签分为“协助定位标签”和“需要定位标签”两大类别，其中“协助定位标签”用于协助机器人自身坐标定位，“需要定位标签”携带于需要定位的人或贴在需要监控的物体上，用于目标定位；1b)对RFID标签根据标签类别不同分别进行编码；1c)在室内不可移动物体上布局粘贴“协助定位标签”，每一个“协助定位标签”是唯一的，标注室内对应具体位置的坐标，按照使用的RFID阅读器精度要求，等间距贴上含有当前位置坐标的RFID“协助定位标签”；1d)给监控目标粘贴上“需要定位标签”，在被定位目标上贴“需要定位标签”，“需要定位标签”中存储有安全坐标或安全区域信息；2)给室内移动机器人安装RFID阅读器，在移动机器人两侧各安装一个RFID阅读器，该RFID阅读器与RFID标签配套使用，信息交互，当机器人行进至RFID标签附近时，主动读取RFID标签内部信息，选取两个RFID阅读器中信号强度值较大的一个检测结果为有效值；3)将机器人上安装的RFID阅读器检测到的RFID标签信号强度值由大到小依次分为数个档位，因为RFID阅读器测量得到的标签信号强度值随RFID阅读器与RFID标签之间距离的增大而减小，相应的“需要定位标签”与机器人的距离由近到远依次分为与信号强度值相同的档位数；4)启动机器人，机器人通过自身携带的RFID阅读器测量自身与“协助定位标签”的距离，计算机器人当前所在的精确坐标；5)机器人开启行走程序，机器人按照内部程序规划好的路线行走，行进过程中RFID阅读器检测附近区域RFID标签的类别，当标签类别只有“协助定位标签”时，执行步骤6)，当标签类别只有“需要定位标签”时，执行步骤7)；6)当机器人检测到的标签类别只有“协助定位标签...

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖，刘晓旭，孙广越，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61