Мобильные роботы могут перемещаться в своей среде и выполнять задачи, не привязываясь к одному физическому местоположению.
Примерами мобильных роботов являются бытовые роботы и автоматические управляемые транспортные средства, которые сегодня используются в домашних условиях, промышленности, военной сфере и в сфере безопасности.
Действительно, существует высокий спрос на мобильных роботов для использования в труднодоступных и опасных зонах. В таких случаях мобильные роботы часто управляются полуавтономно или дистанционно с безопасного расстояния. Для обеспечения правильной работы мобильных роботов система должна обеспечивать постоянный мониторинг параметров движения мобильных роботов.
Проблема отслеживания мобильного робота относится к извлечению, обнаружению, идентификации и отслеживанию мобильного робота из окружающей среды для получения параметров движения, таких как положение, траектория, скорость и ускорение мобильного робота. Во многих случаях применения мобильных роботов, робот должен знать параметры своего движения, чтобы выполнить некоторые типичные задачи.
Существует два решения для отслеживания мобильных роботов внутри помещений. Один из них заключается в том, чтобы начать с известного места и отслеживать местоположение робота локально, используя такие методы, как одометрия или инерциальная навигация.
Хотя эти методы доказали свою эффективность и обеспечивают хорошие краткосрочные оценки положения, они страдают от неограниченного роста погрешностей из-за интеграции мельчайших измерений для получения окончательной оценки.
Другой способ заключается в глобальной оценке положения робота с помощью внешних датчиков. GPS обеспечивает достаточный и надежный способ отслеживания мобильных роботов, но его нельзя использовать в помещении. Сети беспроводных сенсоров(WSN) часто используются для отслеживания внутренних мобильных роботов.
WSN развертывает большое количество узлов беспроводных датчиков, которые могут чувствовать, обрабатывать и взаимодействовать в определенном поле. WSN используются для мониторинга и обнаружения конкретных событий в конкретных условиях.
В общем, узлы WSN имеют следующие характеристики:
- Ограниченное питание: большинство беспроводных узлов оснащены батареей, и замена или зарядка батареи затруднена;
- Отказоустойчивость: WSN должна выполнить свою задачу, даже если некоторые беспроводные узлы неисправны или выходят из строя, и сеть находится под влиянием вражеских вторжений и помех;
- Динамическая топология: беспроводные узлы часто развертываются случайно. WSN должна самостоятельно формировать сеть для эффективной передачи интересующей информации.
- Способность противостоять суровым условиям окружающей среды: беспроводные узлы датчиков часто устанавливаются в суровых условиях, таких как поле боя, атомная электростанция и внешняя среда;
- Неоднородность узлов: в WSN часто есть разные узлы, которые имеют различное сенсорное оборудование, уровень батареи, коммуникационные возможности и так далее.
- Большой масштаб развертывания: WSN часто состоит из миллионов недорогих узлов датчиков.
Отслеживание цели является типичным приложением WSN. Например, он особенно полезен в таких приложениях, как отслеживание аварийно-спасателей, отслеживание военных целей в современных сценариях боевых действий и мониторинг движения транспортных систем.
В дополнение к общему преимуществу отслеживания мобильных роботов внутри помещений, WSN может передавать собранные данные отслеживания от развернутых датчиков на центральный пункт наблюдения, что необходимо в большинстве сценариев.
В последние годы все больше внимания уделяется отслеживанию целей в беспроводных сенсорных сетях. Точность локализации и экономии энергии всегда являются двумя критическими вопросами из-за ограниченной мощности и беспроводной пропускной способности узлов датчиков.
Рассматривается алгоритм слияния данных в приложении WSN для отслеживания мобильных роботов внутри помещений. Сеть сенсоров необходима, когда робот не следует по предсказуемому пути. Мобильные решения для отслеживания местонахождения роботов требуют алгоритма оценки местоположения в реальном времени.
Отслеживание передвижных роботов можно рассматривать как последовательную проблему оценки местоположения цели. Поэтому большинство подходов к локализации цели, таких как уровень принимаемого сигнала, время прибытия, разница во времени прибытия, угол сигнала прибытия и их комбинации, способны отслеживать мобильных роботов.
На самом деле, точность отслеживания в WSN представляет собой несколько компромиссов. Если требуется более высокая точность, необходимо развернуть больше анкерных узлов или использовать больше образцов. Однако большое количество якорных узлов и образцов может увеличить потребление энергии и нагрузку связи, что может привести к сокращению срока службы WSN. Поэтому необходимо ограничивать якорные узлы или использовать образцы в соответствии с требованиями приложения.
