基于UWB方位的机器人间相对定位

作     者：宁恒 刘冉 郭林 蓝发籍 左建 肖宇峰 Ning Heng;Liu Ran;Guo Lin;Lan Faji;Zuo Jian;Xiao Yufeng

作者机构：西南科技大学信息工程学院绵阳621000 特殊环境机器人技术四川省重点实验室绵阳621000 

出 版 物：《电子测量与仪器学报》 (Journal of Electronic Measurement and Instrumentation)

年 卷 期：2024年第38卷第6期

页      面：58-66页

核心收录：

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：装备预先研究共用技术项目(50927010302) 国家自然科学基金(12175187,12205245) 四川省科技计划(2023NSFSC0505,2022YFG0242)项目资助 

主　　题：相对定位 方位 滑动窗口 麻雀搜索 图优化 

摘      要：相对定位是实现多机器人编队、探索救援等协作任务的前提。针对卫星信号受阻、未知无基础设施环境中机器人间的相对定位问题,提出一种基于超宽带(ultra-wideband,UWB)方位的相对定位方法。利用滑动窗口截取一段时间内机器人间观测方位和运动轨迹,构建方位代价函数,通过最小化代价函数估计机器人间的相对位姿。然而,函数的非凸性导致传统优化算法陷入局部最优解,因此,采用麻雀搜索算法(SSA)对代价函数进行求解,实现机器人间的相对定位。为减少UWB方位测量误差对定位结果的影响,通过后端图优化算法融合SSA估计位姿和里程计信息,实现更加精准的相对定位。实验结果表明,该方法在12 m×6 m的室内环境中,能够达到0.32 m的平均位置误差以及2.1°的平均旋转误差。