[發(fā)明專利]一種新型的基于改進(jìn)UWB方法的混合導(dǎo)航AGV定位系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN114040332A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)東賓;李鐵
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州摩擎科技有限公司
• 主分類號: H04W4/024
• 分類號: H04W4/024;H04W4/40;H04W64/00
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本發(fā)明公布了一種新型的基于改進(jìn)UWB和視頻識別方法的AGV導(dǎo)航定位系統(tǒng)，屬于AGV導(dǎo)航定位系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的(UWB)超寬帶導(dǎo)航技術(shù)，其精度在十至幾十厘米之間，無法滿足高精度的AGV市場需求。而采用上位機(jī)計(jì)算的方式，大大增加了傳輸路徑的延時(shí)和信道干擾。本發(fā)明基于UWB系統(tǒng)給出的動態(tài)坐標(biāo)，并通過擴(kuò)展卡爾曼濾波算法求出AGV的最優(yōu)位置估計(jì)，同時(shí)在關(guān)鍵位置設(shè)立標(biāo)志符號，利用攝像頭識別，可以實(shí)現(xiàn)定位精度低于一厘米。利用下位機(jī)計(jì)算的方式，直接在標(biāo)簽端對UWB系統(tǒng)給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，直接將計(jì)算結(jié)果輸送給控制模塊，從而大大提高了信號的抗干擾能力以及并降低數(shù)據(jù)的傳輸延時(shí)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動導(dǎo)引車(AGV)導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，特別涉及一種新型的基于改進(jìn)UWB方法的混合導(dǎo)航AGV定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，作為智能移動機(jī)器人重要分支之一的AGV小車越來越多的被使用在物流搬運(yùn)、智能倉庫等方面，由于AGV代替人工貨運(yùn)，極大的提高了自動化程度，因此具有相當(dāng)大的意義與研究價(jià)值。目前AGV的導(dǎo)航主要分為以下幾種：(1)慣性導(dǎo)航：依靠陀螺儀得到角速度信號和測距編碼器得到的距離信號。(2)UWB定位導(dǎo)航:在室內(nèi)定位中，超寬帶(Ultra wide band,UWB)技術(shù)利用功率譜密度極低、脈沖寬度極窄的脈沖信號傳輸數(shù)據(jù)，具有時(shí)間分辨率極高、障礙穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)。慣性導(dǎo)航具有自主導(dǎo)航、魯棒性強(qiáng)的突出優(yōu)點(diǎn)，但慣性導(dǎo)航容易產(chǎn)生誤差的積累，需要輔助矯正。UWB 屬于有源定位方法，雖然定位精度比較高，通常可以達(dá)到十厘米甚或幾十厘米的精度。但當(dāng)信號受到干擾時(shí)，會產(chǎn)生較大的誤差，例如建筑物中的鋼筋混凝土?xí)WB產(chǎn)生較大的阻攔效果，同時(shí)人體也對UWB信號也有較強(qiáng)的吸收作用。從而導(dǎo)致非視距(NLOS)誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決高精度的AGV市場需求，提出了一種新型的基于改進(jìn)UWB方法的混合導(dǎo)航AGV定位系統(tǒng)。它相比傳統(tǒng)的AGV定位技術(shù)存在著極大的差異，結(jié)合慣性導(dǎo)航提供的變化數(shù)據(jù)并通過擴(kuò)展卡爾曼濾波算法求出AGV的最優(yōu)位置估計(jì)，其精度可以達(dá)到一厘米。利用下位機(jī)計(jì)算的方式，直接在標(biāo)簽端對UWB系統(tǒng)給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，直接將計(jì)算結(jié)果輸送給控制模塊，從而大大提高了信號的抗干擾能力以及并降低數(shù)據(jù)的傳輸延時(shí)。從而改善了AGV在室內(nèi)運(yùn)動過程中，因遮擋等環(huán)境問題以及時(shí)間積累產(chǎn)生的狀態(tài)累積誤差導(dǎo)致的定位精度低的缺點(diǎn)。此外該定位系統(tǒng)也避免了因環(huán)境問題產(chǎn)生的布線難得問題，使得AGV系統(tǒng)更加靈活可靠。

本發(fā)明一種新型的基于改進(jìn)UWB方法的混合導(dǎo)航AGV定位系統(tǒng)所采用得技術(shù)方案：AGV導(dǎo)航定位系統(tǒng)包括無線通信接口(2)、UWB定位模塊(3)，緊急功能按鍵(4)及陀螺儀模塊(5)和STM32控制板(1)其中STM32控制板(1)包括STM32控制板(1)、AGV-Can接口(6)、DDR內(nèi)存模塊(7) 及Flash模塊(8)。

其中所述STM32控制板(1)內(nèi)的各個(gè)模塊均連接到STM32控制板上，所述 STM32控制板選用STM32F407VET6。該芯片可在電壓允許的范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。所述UWB模塊(3)選用的是基于TOF測距的自解算標(biāo)簽?zāi)K，且超寬帶節(jié)點(diǎn)在使用時(shí)直接插接在STM32控制板(1)上即可。所述陀螺儀模塊(5)選用的是JY-901高精度慣性導(dǎo)航模塊，它可以通過USB轉(zhuǎn)TTL電平串口模塊直接輸出數(shù)據(jù)。所述通信模塊選用ATK-LORA-01無線通信模塊。它可以與 STM32控制板通過串口進(jìn)行通信，從而使得STM32控制板更方便地對 ATK-LORA-01無線通信模塊進(jìn)行操作。所述按鍵(4)是緊急功能按鈕，主要是為了當(dāng)AGV在定位導(dǎo)航過程中所采取的安全措施。