[發明專利]基于二維碼導引與可見光定位的室內AGV導航方法及系統

在審

• 申請號: 201711340374.8
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107943051A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 吳玉香;冼穎憲
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李斌

技術領域

本發明涉及移動機器人小車技術領域，特別涉及一種基于二維碼導引與可見光定位的室內AGV導航方法及系統。

背景技術

傳統的室內AGV導航定位方法主要為采用電磁感應技術的磁條導航方法、采用RFID技術的射頻標簽定位方法、基于機器視覺技術的定位方法、激光技術定位方法等等，但是，磁條導航更改路徑困難，RFID定位精度不足，機器視覺定位算法普遍復雜、實時性差，而激光定位成本高昂。針對這些定位精度與成本問題，基于二維碼識別技術的導航與定位方法、基于可見光通信技術的定位方法等新型方法開始受到關注，被越來越多的人所研究和改良。

基于二維碼識別技術的導航與定位方法，主要方法都是將帶有位置信息和航向信息的二維碼標簽貼在室內的地面，AGV小車通過掃描地面的二維碼獲取定位及導航信息。這種方法的優點在于成本十分低廉，主要設備就是二維碼標簽和二維碼掃描器。其缺點就是一旦二維碼之間的距離過長，AGV小車在到達下一個二維碼之前往往容易因缺乏自身位置信息而偏離方向，最終找不到下一個二維碼而迷失。因為AGV小車的性能各不相同，二維碼之間距離的合適長度不同統一。有研究人員提出一種用密集相連的二維碼組成導航帶對AGV小車進行定位與導航的方法，但應用這種方法時，要保證每一個二維碼都不受到嚴重損壞，維護工作可能會十分麻煩。

基于可見光通信技術的定位方法主要有AOA角度定位算法、RSS三角定位算法、TOA算法與TDOA算法。AOA角度定位算法通過計算光信息發送端和接收端的相對角度獲得當前位置信息，對角度的測量精度要求非常高，需要的測量設備成本高。TOA算法與TDOA算法通過計算光信息傳播時間或時間差獲取位置信息，對時間測量的精準度要求高，設備同樣昂貴。RSS定位方法需要測量接收的可見光信號的強度，然后通過光信號強度和信號衰減公式計算定位目標與光源之間的距離。RSS定位方法由于只需要一個能測量可見光信號強度的光電傳感器，所需成本較低，更為普遍地被應用到各個場合中。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于二維碼導引與可見光定位的室內AGV導航方法，將二維碼識別技術與基于可見光通信技術的RSS定位方法結合，為AGV小車提供一種成本較低、可以準確判斷坐標和方向的導航定位方法。通過基于可見光通信技術的RSS定位方法，使AGV實時獲取當前位置坐標。通過在AGV的移動路徑節點貼上二維碼標簽，使得AGV在移動到節點附近時可以分析高速攝像頭捕捉到的二維碼圖像獲取下一步的移動方向。

本發明的另一目的在于提供一種基于上述方法的室內AGV導航系統。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：

一種基于二維碼導引與可見光定位的室內AGV導航方法，包括：

步驟一，在室內天花板安裝多個傳送特定光信息的LED，在AGV的移動路徑節點的地板上貼上二維碼標簽，其中每一個二維碼標簽所提示的方向必須指向下一個二維碼標簽；

步驟二，建立室內空間坐標系(x,y)，系統在起點處利用可見光通信定位技術記錄當前的位置坐標及AGV正對方向，應用二維碼識別技術分析用底部高速攝像頭獲取的起點處的二維碼標簽圖像，判斷出下一個二維碼標簽的所在方向，根據獲取的方向規劃一條直線路徑；

步驟三，AGV沿著路徑行走，系統利用可見光通信定位判斷AGV的位置狀態是否偏離路徑，并針對偏離情況調整控制輸入使其回到路徑上，不斷追蹤路徑直至找到下一個二維碼標簽；對底部高速攝像頭新獲取到的二維碼標簽分析判斷，獲取下一步移動方向和當前位置坐標，規劃出新的直線路徑；

步驟四，重復步驟三的操作，直至AGV移動到終點所在的二維碼標簽上。

優選的，所述步驟一中的二維碼標簽每個標簽含有4個不同的QR二維碼。

優選的，所述步驟二、步驟三中采用的可見光通信定位技術，采用LED作為可見光信號發射器，所使用的LED控制信號為時分復用的時隙方波信號，其占空比由LED的個數決定，可以使不同的LED在不同的時刻發送光信號，以相互區分。

具體的，LED的個數至少為3個。

優選的，所述步驟二、步驟三中采用的可見光通信定位技術是通過RSS三角定位算法獲取AGV所在的位置信息。

具體的，通過RSS三角定位算法獲取AGV所在的位置信息具體為：

求出LED發出的光到可見光接收器的信道增益為：