[發明專利]一種基于空間多點約束的AGV動態位姿測量方法

有效

• 申請號: 201810151783.1
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108489382B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 任永杰;邾繼貴;林嘉睿;楊凌輝;趙顯
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種基于空間多點約束的AGV動態位姿測量方法，包括：(1)發射站和空間約束點的布置，發射站則固定在AGV車上，接收器的三維坐標信息已知；(2)獲得各空間約束點在發射站坐標系和全局導航坐標系下的坐標；(3)結合空間約束點在全局導航坐標系的坐標和各空間約束點在發射站坐標系的坐標解算出發射站坐標系和全局導航坐標系之間的轉換關系，解算出發射站在全局導航坐標系下的動態位姿，進而得到AGV的動態位姿。本發明主要是采用“后方交會”的原理對發射站的位姿進行測量，有效節約了成本，且不易丟失數據，保證了測量的連續性，省去了繁瑣的各發射站之間的標定過程。

技術領域

本發明涉及空間wMPS位姿測量領域，尤其涉及空間發射站動態位姿測量問題。

背景技術

隨著工業自動化和柔性制造技術的發展，在倉庫等地方對具有高精度和自動化的室內AGV需求越來越大，而對AGV的導航和動態位姿測量的需求更是不斷增加。例如在汽車和航空航天領域的自動搬運和裝卸過程中，需要通過實時獲取AGV的位置和姿態信息，來精確完成裝配或搬運過程。目前主流室內AGV定位方式主要分為兩大類：航跡推測法(Deadreckoning)和絕對定位法(Absolute positioning)。航跡推測法是依靠內部傳感器，給定初始狀態來確定當前位姿，主要基于積分運算，具有能夠不依賴外部設備及自主提供測量數據的優勢，但其測量誤差會隨時間放大，存在數據漂移現象。而絕對定位法是在空間中布設發射基站和接受裝置，再對信息進行結算從而得到AGV相對于導航坐標系的絕對定位，它的測量誤差與時間無關，具有較高精度和穩定性，是目前用的最多的定位方法。而在目前眾多室內導航定位方法之中，基于wMPS的定位與位姿測量方法具有測量精度很高、探測空間較大和數據更新較快的特點。wMPS系統由發射站、接收器、信號處理器及計算器這幾部分組成，在空間中布設由多個發射站或接收器構成的測量場，基于約束點的發射站測量場是由已知精確三維坐標的各約束點解算出各個發射站之間的外參數得到的。

現在比較常見的位姿測量方法是將發射站固定在空間特定位置，然后將接收器固定在AGV的合適位置，隨AGV移動并持續接收發射站發出的激光信號，并通過算法完成AGV的位姿測量。這種方法有靈活易實現的優點，但是當導航范圍擴大時，就需要增加發射站的數量來完成測量要求，這樣就會使測量成本急劇增加。而且考慮到現場環境的復雜程度，發射站固定在特定位置，其發出的激光信號容易被遮擋，導致測量數據的不連續。而為了節約定位和位姿測量成本，提高定位及位姿測量精度，在實際場合中可以減少發射站的數量，采用空間多點約束的單站測量模式來確定發射站在全局坐標系下的動態位置和姿態信息，進而得到AGV的實時位姿信息。

發明內容

本發明的目的是為了克服發射站固定模式中存在的問題，當發射站固定時，若要滿足更大的AGV運動范圍，則需要增加發射站的數量，成本較高，而且發射站固定時，它與AGV車體上的接收器之間不能有遮擋，否則會造成數據缺失，這樣該模式的適應力和抗干擾能力不強。本發明將單發射站固定在AGV車體上，在四周的合適位置處布置多個接收器作為空間約束點，來進行AGV的動態位姿測量，當AGV的運動區域需要擴大時只需要增加約束點的數量即可，可以很大程度節約成本和增強系統的抗干擾能力。本發明提供一種基于空間多點約束的AGV動態位姿測量方法，采用“后方交會”的原理對發射站的位姿進行測量，有效節約了成本，且不易丟失數據，保證了測量的連續性，省去了繁瑣的各發射站之間的標定過程。本發明接收器被固定在空間中的合適位置，發射站則固定在AGV車上，接收器的位姿信息已知，在AGV運動時，發射站不斷發出激光信號，結合接收器的位置信息和發射站的內部參數，即可解算出發射站在全局坐標系下的動態位姿，進而得到AGV車的動態位姿。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種基于空間多點約束的AGV動態位姿測量方法，包括以下步驟：

步驟一、發射站和空間約束點的布置：測量系統由一個發射站和4個以上的空間約束點組成，所述多個空間約束點按照包絡AGV運行軌跡且不在一個平面內布局，所述空間約束點均采用球形接收器并通過球座固定，