一种基于正态分布的坐标系变换方法及系统技术方案

本申请提供了一种基于正态分布的坐标系变换方法及系统，属于机器人定位跟随技术领域，包括：分别建立传感器AOA和机器人的坐标系，得到第一坐标系和第二坐标系；取第一坐标系和第二坐标系中一共同点为P，根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系和平移关系计算P在两坐标系中横坐标和/或纵坐标的对应关系，得到第一变换公式；根据正态分布的不定积分对第一变换公式进行传感器信号噪音及波动因素的调整，得到用于在第一坐标系和第二坐标系之间转化的第二变换公式。本方案在坐标系变换的公式基础上增加基于正态分布不定积分的损失函数，使得调整以后的坐标系变换公式更为精准，在对用户坐标进行转换时，减小偏差，增强机器人跟随的效果。机器人跟随的效果。机器人跟随的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正态分布的坐标系变换方法及系统


[0001]本专利技术属于机器人定位跟随
，尤其涉及一种基于正态分布的坐标系变换方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着无线通信、集成电路、传感器以及微电系统等技术的飞速发展和日益成熟，被誉为全球未来三大高科技产业之一的无线传感器网络引起了全世界范围的广泛关注。随着物联网概念的提出，作为其关键技术的传感器技术成为人们研究核心，随着无线传感器网络WSN的应用逐渐深入到人们生活的方方面面，其核心支撑的节点定位技术也得到不断的改进、推广。
[0003]在WSN中，传感器节点随机分布在监测区域内，其中部分节点能够通过携带自身定位设备或人工部署的方式获得自身的精确位置，基于信号到达角度(AOA)的定位算法是一种常见的无线传感器网络节点自定位算法，算法通信开销低，定位精度较高，在此基础上可以获取定位设备在AOA坐标系下的定位。而机器人可以根据激光雷达自身建立坐标系，并拥有不同的定位。
[0004]定位设备所定位的AOA坐标系以及机器人所定位的坐标系往往不在一个平面，如果要进行协同工作的话需要进行坐标系的转换，在这个情况下，传感器的位置、角度以及传感器的高度、位置导致的传感器与机器人坐标系之间的不同相对角度都需要在转换的过程中考虑进去进行计算。而在这些基础的坐标系转换的过程中，往往会出现一个问题，那就是传感器的信号会产生波动以及噪音干扰，因此AOA坐标系下的坐标往往是带有偏差的，这样的偏差可能会导致机器人的定位不准确。
[0005]现有公开了机器人坐标系转换方法(专利申请号为：CN201810929256.9)，其包括S1：在用户坐标系与机器人世界坐标系的公共空间中，寻找公共点，并分别读取该公共点在用户坐标系和机器人坐标系中的位置；S2：找出用户坐标系与机器人世界坐标系之间的转换关系；S3：将S1获得的公共点位置坐标带入S2中的转换关系，通过最小二程法可确定步骤2中转换关系式。
[0006]该方案通过对用户坐标系与机器人世界坐标系中共同点的计算，得到转换关系式，从而实现用户位置的坐标到机器人坐标系中的转换，但是在实际的位置定位中，用户位置的信号由于波动以及噪音干扰，从而会产生误差，该公开的技术方案只能实现理想状态的坐标系转换，然而在真实应用中，套用该转换关系式计算出的结果会存在很大的误差，精度较低。

技术实现思路

[0007]本申请提供了一种基于正态分布的坐标系变换方法及系统，旨在解决上述坐标系转换的过程中，由于传感器信号会产生波动以及存在噪音，从而导致坐标系转换后的计算结果不够准确，存在偏差，精度较低的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]分别建立传感器AOA和机器人的坐标系，得到第一坐标系和第二坐标系；
[0010]取第一坐标系和第二坐标系中一共同点为P，根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系和平移关系计算P在两坐标系中横坐标和/或纵坐标的对应关系，得到第一变换公式；
[0011]根据正态分布的不定积分对第一变换公式进行传感器信号噪音及波动因素的调整，得到用于在第一坐标系和第二坐标系之间转化的第二变换公式。
[0012]作为优选，根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系和平移关系计算P在两坐标系中横坐标和/或纵坐标的对应关系，得到第一变换公式，包括：
[0013]根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系计算P在两坐标系中横坐标和纵坐标的对应关系，得到公式其中x，y分别为P在第一坐标系中的横坐标和纵坐标，x
’
和y
’
分别为P在第二坐标系中的横坐标和纵坐标，θ为第一坐标系和第二坐标系之间的夹角；
[0014]根据平移关系对P进一步计算在两坐标系中横坐标和纵坐标的对应关系，得到第一变换公式其中，x0和y0分别第二坐标系中原点在第一坐标系中的横坐标与纵坐标。
[0015]作为优选，根据正态分布的不定积分对第一变换公式进行传感器信号噪音及波动因素的调整，得到用于在第一坐标系和第二坐标系之间转化的第二变换公式，包括：
[0016]获取若干数量的传感器所示坐标和实际坐标，计算传感器所示坐标与实际坐标的绝对距离，得到误差距离；
[0017]根据正态分布的不定积分对误差距离进行计算，得到误差函数其中t为平均误差距离；
[0018]将误差函数代入第一变换公式中进行调整，得到第二变换公式其中m为最大误差距离。
[0019]一种基于正态分布的坐标系变换系统，包括：
[0020]坐标系建立模块：用于分别建立传感器AOA和机器人的坐标系，得到第一坐标系和第二坐标系；
[0021]变换公式第一计算模块：用于取第一坐标系和第二坐标系中一共同点为P，根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系和平移关系计算P在两坐标系中横坐标和/或纵坐
标的对应关系，得到第一变换公式；
[0022]变换公式第二计算模块：用于根据正态分布的不定积分对第一变换公式进行传感器信号噪音及波动因素的调整，得到用于在第一坐标系和第二坐标系之间转化的第二变换公式。
[0023]作为优选，变换公式第一计算模块，包括：
[0024]第一公式计算模块：用于根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系计算P在两坐标系中横坐标和纵坐标的对应关系，得到公式其中x，y分别为P在第一坐标系中的横坐标和纵坐标，x
’
和y
’
分别为P在第二坐标系中的横坐标和纵坐标，θ为第一坐标系和第二坐标系之间的夹角；
[0025]第二公式计算模块：用于根据平移关系对P进一步计算在两坐标系中横坐标和纵坐标的对应关系，得到第一变换公式其中，x0和y0分别第二坐标系中原点在第一坐标系中的横坐标与纵坐标。
[0026]作为优选，变换公式第二计算模块，包括：
[0027]误差距离计算模块：用于获取若干数量的传感器所示坐标和实际坐标，计算传感器所示坐标与实际坐标的绝对距离，得到误差距离；
[0028]误差函数计算模块：用于根据正态分布的不定积分对误差距离进行计算，得到误差函数其中t为平均误差距离；
[0029]第二变换公式计算模块：用于将误差函数代入第一变换公式中进行调整，得到第二变换公式
[0030]其中m为最大误差距离。
[0031]一种基于正态分布的坐标系变换系统，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如上述中任一项所述的一种基于正态分布的坐标系变换方法。
[0032]一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被计算机执行时实现如上述中任一项所述的一种基于正态分布的坐标系变换方法。
[0033]本专利技术具有以下有益效果：
[0034]为实现机器人跟随，需要将传感器AOA坐标系中的用户坐标转换为机器人坐标系中的坐标，通过坐标系的变换，实现机器人跟随，本方案在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正态分布的坐标系变换方法，其特征在于，包括：分别建立传感器AOA和机器人的坐标系，得到第一坐标系和第二坐标系；取第一坐标系和第二坐标系中一共同点为P，根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系和平移关系计算P在两坐标系中横坐标和/或纵坐标的对应关系，得到第一变换公式；根据正态分布的不定积分对第一变换公式进行传感器信号噪音及波动因素的调整，得到用于在第一坐标系和第二坐标系之间转化的第二变换公式。2.根据权利要求1所述的一种基于正态分布的坐标系变换方法，其特征在于，根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系和平移关系计算P在两坐标系中横坐标和/或纵坐标的对应关系，得到第一变换公式，包括：根据第一坐标系和第二坐标系之间的夹角关系计算P在两坐标系中横坐标和纵坐标的对应关系，得到公式其中x，y分别为P在第一坐标系中的横坐标和纵坐标，x,和y,分别为P在第二坐标系中的横坐标和纵坐标，θ为第一坐标系和第二坐标系之间的夹角；根据平移关系对P进一步计算在两坐标系中横坐标和纵坐标的对应关系，得到第一变换公式其中，x0和y0分别第二坐标系中原点在第一坐标系中的横坐标与纵坐标。3.根据权利要求2所述的一种基于正态分布的坐标系变换方法，其特征在于，根据正态分布的不定积分对第一变换公式进行传感器信号噪音及波动因素的调整，得到用于在第一坐标系和第二坐标系之间转化的第二变换公式，包括：获取若干数量的传感器所示坐标和实际坐标，计算传感器所示坐标与实际坐标的绝对距离，得到误差距离；根据正态分布的不定积分对误差距离进行计算，得到误差函数其中t为平均误差距离；将误差函数代入第一变换公式中进行调整，得到第二变换公式其中m为最大误差距离。4.一种基于正态分布的坐标系变换系统，其特征在于，包括：坐标系建立模块：用于分别建立传感器AOA和机器人的坐标系，得到第一坐标系和第二坐标系；
变换公式第一计算模块：用于取第一坐标系和第二坐标系中一共同点为P，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李法来，方渊，金震，许波，章佳飞，
申请(专利权)人：中国农业银行股份有限公司浙江省分行，
类型：发明
国别省市：