[發明專利]基于UWB的AGV定位導航方法及系統裝置

在審

• 申請號: 202011284252.3
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112346008A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 艾長勝;鄭雷;孫選
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/12;G01C21/20;H04W4/02;H04W4/021;H04W4/024;H04W4/33
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 周春鳳

本發明涉及一種基于UWB的AGV定位導航方法及系統裝置，包括車輛管理系統、HMI人機交互界面、電子控制單元(ECU)、若干UWB基站、兩個UWB定位標簽、車體安全防護、整車控制器(VCU)、電池模塊、執行機構。兩個UWB定位標簽、車輛控制器安裝設置在AGV車體上，兩個UWB定位標簽在AGV車體上前后對稱位置，UWB定位基站要固定在需要定位的應用場景中。電子控制單元(ECU)與UWB定位標簽、車體安全防護、驅動控制器和HMI人機交互界面相連并進行通信，HMI人機交互界面與車輛管理系統通過無線網絡通信進行信息發送。基于UWB的AGV定位導航系統定位精度高，工作可靠穩定，有極強的抗干擾能力，適合在室內復雜的環境下進行定位。

技術領域

本發明涉及自動導引車(AGV)導航定位技術領域,具體是一種基于超寬帶(UWB)導航技術的AGV定位系統及定位方法。

技術背景

自主導航是移動機器人執行各項任務的基礎和前提。目前，人類可依賴全球衛星導航系統(GNSS)達到亞米級的室外定位精度；但是由于衛星信號無法穿透建筑物，室內定位無法利用GNSS實現。在GNSS無法提供室內定位服務的情況下，準確的室內位置信息已成為開展室內定位導航的瓶頸。工業界和學術界均在探求高精度、高可靠性的室內定位技術，以期在復雜的室內環境中獲取準確的位置信息。室內定位的需求已經體現在人們生活的方方面面，如何實現高精度﹑低成本﹑普適的室內定位是AGV領域正在解決的問題。UWB定位技術通過發射納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖實現定位，能實現高精度室內定位。UWB系統可以在信噪比比較低的情況下工作，并且UWB系統發射的功率譜密度也非常低，幾乎被湮沒在各種電磁干擾和噪聲中,故具有功耗低﹑系統復雜度低﹑隱秘性好﹑截獲率低、保密性好等優點。同時,UWB系統傳輸速率極高，抗多徑效應能力強,具有很強的穿透力,在眾多無線定位技術中脫穎而出。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種基于UWB的AGV定位導航方法及系統裝置。

本發明基于UWB的AGV定位導航方法及系統裝置實現的技術方案是：

一種基于UWB的AGV定位導航方法及系統裝置包括車輛管理系統、HMI人機交互界面、電子控制單元(ECU)、若干UWB基站、兩個UWB定位標簽、車體安全防護、整車控制器(VCU)、電池模塊、執行機構。兩個UWB定位標簽、車輛控制器安裝設置在AGV車體上，兩個UWB定位標簽在AGV車體上前后對稱位置，UWB定位基站要固定在需要定位的應用場景中。電子控制單元(ECU)與UWB定位標簽、車體安全防護、驅動控制器和HMI人機交互界面相連并進行通信，HMI人機交互界面與車輛管理系統通過無線網絡通信進行信息發送。

所述電子控制單元(ECU)包括內核主控芯片、電源模塊、CAN通信模塊、RS232模塊、RS485模塊、數模/模數轉換模塊。ECU通過CAN通信模塊與整車控制器(VCU)進行通信，ECU通過RS232模塊與兩個UWB定位標簽進行通信，ECU通過RS485模塊與HMI人機交互界面進行通信。

所述內核控制芯片為STM32F407VET6。

所述兩個UWB定位標簽其主控芯片為DW1000，帶有UART接口傳輸數據，能夠輸出兩個標簽與各個基站的距離，經過濾波處理將數據傳輸給ECU。

所述UWB基站其主控芯片為DW1000，采用基于飛行時間(TOF)的測距方法，根據應用場景安裝若干基站，其中一個基站作為坐標原點，其余基站所在位置均有其相應的坐標值。

所述HMI人機交互界面，通過串口與車體ECU進行通訊，通過無線網絡與車輛管理系統通信，接收解析車輛管理系統的相應指令，發送車輛控制指令給車體ECU，在界面上顯示相關的車輛狀態信息，以及可供使用者操作的界面。

所述車體安全防護裝置包括AGV前后安裝的防撞條，以及安全激光，安全激光可以在AGV四周出現障礙物時及時報警，使ECU做出相應的指令控制AGV下一步動作。