本发明专利技术一方面提供了一种基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法，包括如下步骤：建立三维坐标系；根据获得的AGV邻近的四个基站的坐标，计算出运动中的AGV的位置；在获得运动中的AGV的位置后，采用最小二乘法取最优解，求得目标函数的最优值获得AGV的坐标P。本发明专利技术另一方面提供了一种AGV调度方法，包括对AGV动力的控制、对AGV的定位以及AGV的导航调度，所述对AGV的定位采用上述的集群定位方法实现。本发明专利技术与现有技术相比，通过距离AGV最近的四个具有UWB无线传感器的基站，计算出运动中的AGV与每个基站的相对坐标进行四点定位，最终计算出每台AGV当前位置坐标，从而提高AGV的定位精度，并将每台AGV的当前坐标反馈至上位机，实时监控AGV位置、指挥调度，避免发生碰撞。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种定位导航领域，特别是一种基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法及AGV调度方法。
技术介绍
随着工厂自动化、计算机技术的发展以及立体仓库的广泛应用，AGV(自动导引车)作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。但现有的技术多集中于基于机器视觉、激光或者磁钉的导航方式以及路径规划上，工厂车间一般有多个货架或者障碍物，须要多个AGV的集群同时工作使得货物的运送可以并行、减少等待时间。而多个AGV之间在并行中可能会产生碰撞，这就更需要一个精确的室内定位技术对多个AGV的集群同时进行定位，并设计一个调度平台去实时监控、指挥调度，避免发生碰撞，保证系统的可靠性。现有技术的AGV定位存在以下缺点：1.采用AGV磁钉导航技术完成AGV的导航方案，如通过三维地图重建实现路径规划，但现有技术未能实现实时定位和在宏观上批量调度；2.AGV在运动到一个磁钉1上方(如图1所示)，上位机会显示这个磁钉1的颜色变化，但在磁钉1与磁钉1之间的距离段，AGV运动到什么位置，这种细节用户无法了解；3.工厂车间的AGV往往又不止一个，一般要多个甚至集群作业，现有的技术也无法对多个目标同时定位，难以在远程进行集群调度；4.现有技术下时钟的同步往往要通过网线和POE保证，这加大了成本和部署难度；5.WIFI等定位技术虽然也可以实现定位，但是定位精度是米级，对于AGV作业来说，这个精度是难以接受的。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法及AGV调度方法。本专利技术一方面提供了一种基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法，包括如下步骤：步骤一，在AGV的导引磁钉矩阵处分布至少四个基站，基站上设置有UWB无线传感器；在AGV上设置由接收和反馈基站超宽带脉冲波的UWB标签传感器；建立三维坐标系(x,y,z)，将AGV邻近的四个基站的坐标中的其中一个基站的坐标(x1,y1,z1)设为基点，将其他三个基站的坐标(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)、(x4,y4,z4)设为参照点；步骤二，根据获得的AGV邻近的四个基站的坐标，计算出运动中的AGV的位置；步骤三，在获得运动中的AGV的位置后，采用最小二乘法取最优解，求得目标函数的最优值获得AGV的坐标P(xAGV,yAGV,zAGV)。进一步地，步骤二中运动中的AGV的位置的计算采用毕达哥拉斯定理，得出运动中的AGV的位置：(x1–xAGV)2+(y1–yAGV)2+(z1–zAGV)2＝dAGV-BS12(x2-xAGV)2+(y2-yAGV)2+(z2–zAGV)2＝dAGV-BS22(x3-xAGV)2+(y3-yAGV)2+(z3–zAGV)2＝dAGV-BS32(x4-xAGV)2+(y4-yAGV)2+(z4–zAGV)2＝dAGV-BS42上述的dAGV-BSN表示AGV通过UWB标签传感器接收各个基站发出的脉冲超宽带信号的飞行时间获得的距离值，其中N取1，2，3，4。进一步地，所述dAGV-BSN由光速乘以信号的飞行时间得到，信号飞行时间＝((t3-t0)-(t2-t1))/2。进一步地，步骤三中获得运动中的AGV(2)的位置后，通过下列矩阵表示：AP＝B式用最小二乘法求解上述矩阵得到最终获得运动中的AGV的坐标P。进一步地，所述基站采用矩形阵列方式分布在AGV导引磁钉矩阵上，每四个基站之间划分一个定位区域。进一步地，相邻两个基站的列间距为300m，相邻两个基站的行间距为400m。进一步地，在进行步骤一前，首先采用动态搜索的方式通过每个定位区域中的三个基站对AGV进行定位，根据排列组合形成84个预测点，这84个预测点组成一个点集空间，选取这个点集空间的质心作为该AGV运动到该区域的预测坐标值，从而确定AGV当前所处的定位区域。本专利技术另一方面提供了一种AGV调度方法，包括对AGV动力的控制、对AGV的定位以及AGV的导航调度，所述对AGV的定位采用上述的基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法实现。本专利技术与现有技术相比，通过距离AGV最近的四个具有UWB无线传感器的基站，计算出运动中的AGV与每个基站的相对坐标进行四点定位，最终计算出每台AGV的当前位置坐标，从而提高AGV的定位精度，并将每台AGV的当前坐标反馈至上位机，实时监控AGV的位置、指挥调度，避免发生碰撞。附图说明图1是本专利技术基站设置的位置关系图。图2是本专利技术基站定位AGV搭载的UWB传感器标签的原理图。图3是本专利技术定位区域划分图。图4是本专利技术定位区域动态搜索图。图5是本专利技术AGV调度方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的一种基于脉冲超宽带技术的AGV(自动引导车)集群定位方法包括如下步骤：步骤一，在工厂车间的位于AGV导引磁钉矩阵处分布至少四个基站4，基站4上设置有UWB(无载波通信)无线传感器；在AGV2上设置由接收和反馈基站超宽带脉冲波的UWB标签传感器3(图1所示)；建立三维坐标系(x,y,z)，将AGV2邻近的四个基站的坐标中的其中一个基站(此处定义为基站1)的坐标(x1,y1,z1)设为基点，将其他三个基站(此处定义为基站2、基站3、基站4)的坐标(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)、(x4,y4,z4)设为参照点(图2所示)；步骤二，根据获得的AGV2邻近的四个基站的坐标，计算出运动中的AGV的位置，具体计算方法如下：根据毕达哥拉斯定理，求解方程组建立坐标系，得出的交点即运动中的AGV的位置：(x1–xAGV)2+(y1–yAGV)2+(z1–zAGV)2＝dAGV-BS12(x2-xAGV)2+(y2-yAGV)2+(z2–zAGV)2＝dAGV-BS22(x3-xAGV)2+(y3-yAGV)2+(z3–zAGV)2＝dAGV-BS32(x4-xAGV)2+(y4-yAGV)2+(z4–zAGV)2＝dAGV-BS42上述四个方程组显然符合超定方程组，即未知数少于方程个数。上述的dAGV-BSN表示通过UWB标签传感器接收各个基站发出的脉冲超宽带信号的飞行时间获得的距离值，其中N取1，2，3，4，表示邻近AVG的四个基站，dAGV-BSN的计算可以由光速乘以信号的飞行时间获得。飞行时间的获得则涉及基站的UWB传感器与AGV搭载的UWB标签传感器的时钟误差的解决，也即时钟同步的问题，这里不用网线和POE去做时钟同步，而是采用“自减法”。假设每个基站在t0时刻发起一个脉冲信号，当t1时刻，AGV搭载的UWB标签传感器接收到基站发起的脉冲信号，紧接着，在t2时刻，AGV在接收倒基站发起的脉冲信号后UWB标签传感器会反馈一个信号，并在t3时刻，基站接收到AGV的反馈信号。通过下式得到信号的飞行时间；信号飞行时间＝((t3-t0)-(t2-t1))/2其中，t0为基站发起脉冲信号的时间，t1为AGV接收到脉冲信号的时间，t2为AGV在接收到脉冲信号发出反馈信号的时间，t3为基站接收到AGV发出的反馈信号的时间。由于(t3-t0)，(t2-t1)各自都减去了各自的时钟，固而可以认为基站和定位标签的时钟是同步的。步骤三，在获得运动中的AGV本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，在AGV的导引磁钉矩阵处分布至少四个基站(4)，基站(4)上设置有UWB无线传感器；在AGV(2)上设置由接收和反馈基站超宽带脉冲波的UWB标签传感器(3)；建立三维坐标系(x,y,z)，将AGV(2)邻近的四个基站的坐标中的其中一个基站的坐标(x1,y1,z1)设为基点，将其他三个基站的坐标(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)、(x4,y4,z4)设为参照点；步骤二，根据获得的AGV(2)邻近的四个基站(4)的坐标，计算出运动中的AGV(2)的位置；步骤三，在获得运动中的AGV(2)的位置后，采用最小二乘法取最优解，求得目标函数的最优值获得AGV(2)的坐标P(xAGV,yAGV,zAGV)。
【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，在AGV的导引磁钉矩阵处分布至少四个基站(4)，基站(4)上设置有UWB无线传感器；在AGV(2)上设置由接收和反馈基站超宽带脉冲波的UWB标签传感器(3)；建立三维坐标系(x,y,z)，将AGV(2)邻近的四个基站的坐标中的其中一个基站的坐标(x1,y1,z1)设为基点，将其他三个基站的坐标(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)、(x4,y4,z4)设为参照点；步骤二，根据获得的AGV(2)邻近的四个基站(4)的坐标，计算出运动中的AGV(2)的位置；步骤三，在获得运动中的AGV(2)的位置后，采用最小二乘法取最优解，求得目标函数的最优值获得AGV(2)的坐标P(xAGV,yAGV,zAGV)。2.根据权利要求1所述的基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法，其特征在于：步骤二中运动中的AGV(2)的位置的计算采用毕达哥拉斯定理，得出运动中的AGV的位置：(x1–xAGV)2+(y1–yAGV)2+(z1–zAGV)2＝dAGV-BS12(x2-xAGV)2+(y2-yAGV)2+(z2–zAGV)2＝dAGV-BS22(x3-xAGV)2+(y3-yAGV)2+(z3–zAGV)2＝dAGV-BS32(x4-xAGV)2+(y4-yAGV)2+(z4–zAGV)2＝dAGV-BS42上述的dAGV-BSN表示AGV通过UWB标签传感器(3)接收各个基站(4)发出的脉冲超宽带信号的飞行时间获得的距离值，其中N取1，2，3，4。3.根据权利要求2所述的基于脉冲超宽带技术的AGV集群定位方法，其特征在于：所述dAGV-BSN由光速乘以信号的飞行...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴新宇，张桀，宋智，孙健铨，傅睿卿，郭会文，李金科，何勇，冯亚春，郜庆市，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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