[發明專利]基于UWB定位及航位推算的室內AGV導航控制方法

在審

• 申請號: 201810585592.6
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108844543A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 姜平;薛衛衛;陳宇昊;董殿永;周根榮
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16;G05D1/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 胡燕

本發明公開了一種基于UWB定位及航位推算的室內AGV導航控制方法，單個待定位節點與單個參考節點之間的距離測量；單個待定位節點與多個參考節點之間的距離測量；待定位節點的定位；航向角的測量；AGV行駛距離的測量；航位推算的定位導航以及組合定位導航幾個控制步驟，其中待定位節點的定位利用內四邊形質心法定位，通過事先設定好的通訊機制，測量單個待定位節點與多個參考節點之間的信號飛行時間，從而計算距離；最后，通過內四邊形質心算法來實現定位計算，分別以各個參考節點為圓心，相應的測量距離為半徑畫圓，利用四個相近的圓交點，組成四邊形，再通過定位修正因子來計算得到內四邊形的四個頂點，計算得到待定位節點的估計坐標。

技術領域

本發明屬于室內機器人技術領域，具體涉及一種基于UWB定位及航位推算的室內AGV導航控制方法。

背景技術

隨著社會經濟與科技水平的進一步發展，工業自動化的水平得到了進一步的提高，AGV的服務已經深入到社會的每一個角落。

目前，室內AGV的路徑控制主要有軌道引導和視覺引導兩種方式。軌道引導需要在作業現場鋪設軌道來引導小車前進，這種方式的不足是：(1)軌道的鋪設使得工業作業現場AGV小車路徑靈活性不足，加工工藝的改變，需要用戶改變鋪設的軌道；(2)對于多移動機器人的復雜路徑或交叉路徑，鋪設軌道的方式，是無法引導AGV小車的。視覺引導方式是使用基于圖像背景的定位原理，存在的不足：(1)位置精度誤差大；(2)計算量大；(3)作業環境的改變，需要重新布置圖像背景。

針對上述AGV小車路徑控制方式和定位原理，無線定位方案明顯彌補了其定位的不足。目前無線定位技術有很多，包括Wifi、RFID、超聲波和藍牙等，各種定位技術的定位精度都比較差，正是這一問題的存在，限制了無線定位技術在室內環境中的應用。

UWB技術是一種利用亞納秒級超窄脈沖的無載波通信技術。相對于其他定位技術，UWB技術具有以下優勢：

1)頻譜利用率高，傳輸速度快；2)抗多徑效應能力強；3)抗干擾能力：4)強大的穿透能力；5)功耗低，成本低；6)高定位精度。

UWB室內定位技術在理論上可以將誤差控制在10cm，實際應用中能控制誤差在20cm內。相對于其他定位技術，使用UWB信號進行室內定位可以獲得更高的定位精度和穩定性。

發明內容

發明目的：本發明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種基于UWB定位及航位推算的室內AGV導航控制方法，該控制方法通過AGV的航位推算自主導航對室內AGV的無線定位導航控制，加以配合UWB的室內高精度定位，很好的糾正室內AGV運動過程中的路徑誤差，從而實現室內AGV定位導航精度高，穩定性好。

技術方案：本發明所述的一種基于UWB定位及航位推算的室內AGV導航控制方法，包括：

單個待定位節點與單個參考節點之間的距離測量：通過設置在待定位節點與參考節點上的用于UWB無線信號傳輸的模組來獲取UWB信號在待定位節點與參考節點上兩節間發送與接收信號的時間，從而獲取信號在兩節點間的傳播時間，再與傳播速度相乘就得到所測的單個待定位節點與單個參考節點之間的距離；

單個待定位節點與多個參考節點之間的距離測量：待定位節點使用廣播方式，向各個參考節點傳輸信號，分配各參考節點的響應時間；參考節點在接收待定位節點的廣播幀后，重新進入接收狀態，等待待定位節點的請求信號；待定位節點發送請求幀后，進入接收狀態，等待參考節點響應信號；各參考節點依據通信前廣播幀分配的響應時間，依序向帶定位節點作出回應，發送成功后進入接收狀態，等待待定位節點終止幀信號；待定位節點接收完各參考節點響應幀后，將各時間節點打包形成終止幀，以廣播方式發送給相應參考節點；各參考節點在接收待定位節點的終止幀后，解析數據幀中的有效數據，計算與待定位節點之間距離，隔一段時間，將距離值返送至待定位節點；待定位節點在獲取與各參考節點之間的距離值后，使用內四邊形質心定位算法軟件計算出自身坐標信息；