基于RFID的粮面无人巡检装置及定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术基于RFID的粮面无人巡检装置及定位方法，涉及粮面巡检领域，为了保证粮面完整的同时提高巡检设备定位精度。提供了基于RFID的粮面无人巡检装置，包括处理器、驱动系统、导航定位系统及信息采集系统，导航定位系统包括惯性定位单元、视觉导航摄像头、RFID读写单元及编码器。基于RFID的粮面无人巡检装置定位方法，包括：基于粮仓走道板分布情况设置巡检路线，将RFID标签铺设于巡检路线上；基于惯性定位单元及编码器获取实际位置；识别RFID标签的信息，得出当前坐标位置；采用当前坐标位置对实际位置进行校验，纠正实际位置误差。采用上述方式可以提高巡检设备定位精度。述方式可以提高巡检设备定位精度。述方式可以提高巡检设备定位精度。

【技术实现步骤摘要】
基于RFID的粮面无人巡检装置及定位方法


[0001]本专利技术涉及粮面巡检领域，具体是一种基于RFID的粮面无人巡检装置及定位方法。

技术介绍

[0002]现有技术在粮面巡检时对巡检设备的定位多采用以下两种方式：1、通过激光雷达扫描周围环境，通过SLAM算法（同时定位和建图）进行建图，其工作原理为：巡检装备从未知环境中的未知地点出发，在运动过程中通过重复观测到的地图特征定位自身位置和姿态，再根据自身位置增量式的构建地图，从而达到同时定位和地图构建的目的。但SLAM算法需要巡检装备直接在粮食表面行走，会导致粮面破坏，不适用于粮面无人巡检装备的定位。且粮仓内没有明显地图特征，不能准确定位。
[0003]2、通过多个RFID指纹构建指纹网络，通过对比机器人距离多个RFID信号源的信号强度值，来计算机器人的位置，实现机器人的位置校定。这种方法存在3个问题：第一，当定位区域较大时，收集到的射频指纹具有很高的稀疏性而导致定位的精度不高；第二，该方法需要机器人在粮面进行行走，将破坏粮仓表面；第三，该方法需要铺设非常多的RFID标签，成本较高，且定位算法复杂、计算耗时。

技术实现思路

[0004]为了保证粮面完整的同时提高巡检设备定位精度，本申请提供了一种基于RFID的粮面无人巡检装置及定位方法。
[0005]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：基于RFID的粮面无人巡检装置，包括处理器，分别与处理器信号连接的驱动系统、导航定位系统及信息采集系统，所述驱动系统中设置有电机，所述导航定位系统包括：惯性定位单元、视觉导航摄像头、RFID读写单元及编码器，所述编码器安装在电机上，所述惯性定位单元、视觉导航摄像头、RFID读写单元及编码器均与处理器信号连接。
[0006]进一步地，所述惯性定位单元包括：加速度计及陀螺仪。
[0007]进一步地，所述信息采集系统包括害虫监测摄像头、摄像头支架及补光灯，所述害虫监测摄像头设置在摄像头支架上。
[0008]进一步地，还包括超声波测距传感器。
[0009]进一步地，还包括温湿度及气体浓度监测系统。
[0010]基于RFID的粮面无人巡检装置定位方法，应用于基于RFID的粮面无人巡检装置，包括：步骤1、基于粮仓走道板分布情况设置巡检路线，并将RFID标签铺设于巡检路线上；步骤2、基于惯性定位单元及编码器获取实际位置；步骤3、基于RFID的粮面无人巡检装置在巡检过程中识别RFID标签的信息，得出当
前坐标位置；步骤4、采用当前坐标位置对实际位置进行校验，纠正实际位置误差。
[0011]进一步地，所述步骤2具体包括：步骤21、基于惯性定位单元获得位置X
k
；步骤22、基于编码器获得位置Z
k
；步骤23、通过卡尔曼滤波算法的预估与校正过程融合X
k
与Z
k
，得到实际位置。
[0012]进一步地，还包括步骤5、定期对粮面进行拍摄，并给出拍摄时的位置信息。
[0013]进一步地，所述步骤5中定期对粮面进行拍摄具体指定时或定距离对粮面进行拍摄。
[0014]进一步地，还包括步骤6、基于步骤5拍摄的图像进行虫害识别，确定虫害发生位置。
[0015]本专利技术相比于现有技术具有的有益效果是：通过预先设定粮仓内巡检装备的巡检路线，使巡检装备沿着规定路线工作，不会破坏粮面。通过RFID读写器间歇式读取地面标签信息，得出当前坐标位置及位姿变换指令，与惯性定位单元及编码器获取的实际位置进行校验，纠正实际位置的位置误差，使巡检装备的位姿信息更精确。
附图说明
[0016]图1为基于RFID的粮面无人巡检装置结构示意图；图2为基于RFID的粮面无人巡检装置后视图；图3为基于RFID的粮面无人巡检装置内部结构示意图；图4基于RFID的粮面无人巡检装置定位方法流程图；图5为巡检路线示意图；图6为图1中A处的放大图。
[0017]附图标记：101、害虫监测摄像头；102、摄像头支架；103、补光灯；104、车轮；105、RFID读写器；106、超声波测距传感器；107、视觉导航摄像头；108、巡检装备箱体；201、集成传感器；202、电机；301、RFID控制板；302、微处理器；303、电机驱动器；304、下位机微处理器；305、电池。
实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]基于RFID的粮面无人巡检装置，包括处理器，分别与处理器信号连接的驱动系统、导航定位系统及信息采集系统，所述驱动系统中设置有电机，所述导航定位系统包括：惯性定位单元、视觉导航摄像头、RFID读写单元及编码器，所述编码器安装在电机上，所述惯性定位单元、视觉导航摄像头、RFID读写单元及编码器均与处理器信号连接。
[0020]如图1
‑
图3所示，在本实施例中，处理器采用微处理器。驱动系统包括下位机微处理器304、电机驱动器303、电机202、电池305及车轮104。电机202与车轮104连接，驱动巡检装备行进。下位机微处理器304与微处理器302和电机驱动器303连接，电池305为动力源。
[0021]导航定位系统包括惯性定位单元、视觉导航摄像头107、编码器及RFID读写单元，RFID读写单元包括RFID读写器105及RFID卡控制板301。编码器安装在电机202上，编码器可以实时对电机的转动圈数进行计数，根据电机的转动圈数以及巡检装备车轮的直径确定巡检装备移动的距离。
[0022]惯性定位单元通过加速度计和陀螺仪可以得到惯性信息，其中陀螺仪可以得到各个轴的角速度，而加速度计能得到x，y，z方向的加速度。对角速度进行积分运算得到转角，对加速度进行连续的积分计算得到位移，获得巡检装备当前的位置信息，随后通过坐标转换矩阵将惯性定位单元坐标系转换到世界坐标系，得到巡检装备的姿态和坐标信息。惯性定位单元搭载在下位机微处理器上。
[0023]通过卡尔曼滤波算法的预估与校正过程融合惯性定位单元与编码器所获得的坐标，得到巡检装备的实际位置。
[0024]惯性定位单元获得的位置X
k
作为预测值，编码器获得的位置Z
k
作为测量值，
[0025]式中，A、B、H为状态变化矩阵；W
k
为系统过程激励噪声，V
k
为观测噪声，为系统控制输入，α，ω分别为加速度、角速度，由惯性定位单元提供；为惯性定位单元获得的坐标；其中P
x1
，P
y1
分别为横坐标、纵坐标，为坐标矩阵的转置，为编码器获得的坐标，其中P
x2
，P
y2
分别为横坐标、纵坐标，为坐标矩阵的转置；X
k
‑1为惯性定位单元第k
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于RFID的粮面无人巡检装置，包括处理器，分别与处理器信号连接的驱动系统、导航定位系统及信息采集系统，所述驱动系统中设置有电机，其特征在于，所述导航定位系统包括：惯性定位单元、视觉导航摄像头、RFID读写单元及编码器，所述编码器安装在电机上，所述惯性定位单元、视觉导航摄像头、RFID读写单元及编码器均与处理器信号连接。2.根据权利要求1所述的基于RFID的粮面无人巡检装置，其特征在于，所述惯性定位单元包括：加速度计及陀螺仪。3.根据权利要求1所述的基于RFID的粮面无人巡检装置，其特征在于，所述信息采集系统包括害虫监测摄像头、摄像头支架及补光灯，所述害虫监测摄像头设置在摄像头支架上。4.根据权利要求1所述的基于RFID的粮面无人巡检装置，其特征在于，还包括超声波测距传感器。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的基于RFID的粮面无人巡检装置，其特征在于，还包括温湿度及气体浓度监测系统。6.基于RFID的粮面无人巡检装置定位方法，应用于权利要求1
‑
5任意一项所述的基于RFID的粮面无人巡检装置，其特征在于，包括：步骤1、基于粮仓走道板分布情况设置巡检路线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹丹，郑焱诚，严晓平，马一铭，陈超，周乐，
申请(专利权)人：中储粮成都储藏研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：