一种基于物联网的运输车自动引导系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于物联网的运输车自动引导系统，包括车载终端、定位获取模块、姿态获取模块、状态距离分析模块、分析服务器、运输存储数据库、通信传输模块和管理控制终端；分析服务器分别与车载终端、姿态获取模块、状态距离分析模块、分析服务器、运输存储数据库和通信传输模块连接，车载终端与状态距离分析模块连接，定位获取模块与姿态获取模块连接，通信传输模块与管理控制终端连接。本发明专利技术根据统计的运输车的引导动作函数，以提取该最大引导系数对应的动作引导运输车，合理的规划运输车的运输状态，具有自身运动状态的调节能力，为运输车规划出从出发地到目标位置间的最佳导航路径。

An automatic guidance system of transport vehicle based on Internet of things and its method

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的运输车自动引导系统及其方法
本专利技术属于运输车导航引导系统，涉及到一种基于物联网的运输车自动引导系统及其方法。
技术介绍
AGV(自动引导运输车)通过计算机、电控设备等控制，具有自动化程度高的优点，且AGV灵巧方便，相较于传统的叉车等其他搬运工具，具有能够有效减少占地面积的效果；在生产车间的AGV可以在各个车间穿梭往复，极大提高了车间的生产效率。目前，运输车从出发地到目的地的过程中，存在多种不确定的影响因素，影响运输车按照设定的路径进行导航，特别对于复杂的运动环境，更加难以确定运输车的运动动作，无法实现为运输车建立最佳的运动引导模型，进而导致运输车的运行轨迹的准确性差以及适应能力差，无法动态寻找最佳的运动动作以及最佳的运动轨迹，为了解决以上问题，现设计一种基于物联网的运输车自动引导系统及其方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供的基于物联网的运输车自动引导系统及其方法，通过实时获取运输车的位置，并将获取的运输车的位置与运输车的目标位置进行对比，以判断运输车是否到达目标位置，对于未到达目标位置的运输车，统计运输车从当前状态切换成下一状态对应的引导动作函数，并筛选引导动作函数中最大的引导系数，提取该最大引导系数对应的动作，并按照该动作引导运输车从当前状态切换至下一状态，解决了现有运输车在运行引导的过程中，存在的准确性差以及适应性差的问题，导致无法根据所在环境进行动态运动状态的调整以及引导效率低。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于物联网的运输车自动引导系统，包括车载终端、定位获取模块、姿态获取模块、状态距离分析模块、分析服务器、运输存储数据库、通信传输模块和管理控制终端；所述分析服务器分别与车载终端、姿态获取模块、状态距离分析模块、分析服务器、运输存储数据库和通信传输模块连接，车载终端与状态距离分析模块连接，定位获取模块与姿态获取模块连接，通信传输模块与管理控制终端连接；所述车载终端用于检测运输车周围距离障碍物的距离、采集运输车前进方向的图像信息以及检测运输车的速度，并将检测的距离障碍物的距离以及图像信息发送至状态距离分析模块，将检测的运输车的速度发送至分析服务器；所述状态距离分析模块用于接收车载终端发送的运输车前后左右侧面距离障碍物的距离以及运输车前方的图像信息，对接收的图像信息中运输车前方区域划分成n个前方子区域，并统计t时刻运输车距离各前方子区域内障碍物的距离，将障碍物距离组成障碍物距离向量St＝[s1t,s2t,...,sit,...,snt]T，sit表示为t时刻运输车距离第i个前方子区域内障碍物的距离，并将t时刻运输车距离各前方子区域内的障碍物的距离所构成的障碍物距离向量发送至分析服务器；所述定位获取模块安装在运输车上，用于获取运输车在t时刻的位置信息，并将获取的运输车的位置信息发送至姿态获取模块；所述姿态获取模块用于建立运输车所在运输环境下的二维地图，并接收定位获取模块发送的运输车的位置信息导入至二维地图上，提取运输车在二维地图上的位置坐标，为At(xt,yt)，并统计运输车前进方向与二维地图中的OX正向轴的夹角αt，并将运输车的位置坐标以及运输车前进方向与二维地图中的OX正向轴间的夹角发送至分析服务器；所述运输存储数据库用于存储运输车的目标位置，存储运输车距离障碍物的安全距离最小阈值Sa、碰撞距离Sb以及到达目标位置允许的偏移量距离Sp，并存储运输车的运动动作集合，运动动作集合B(b1,b2,b3)，b1表示为向左转，转动角度为-φ，b2表示为向右转，转动角度为φ，φ＞0，b3表示为保持直行，取值为0；所述分析服务器用于接收接收姿态获取模块发送的运输车的位置坐标以及运输车前进方向与OX正向轴的夹角，统计经Δt时间后的位置状态，分别为xt+Δt、yt+Δt和αt+Δt，xt+Δt、yt+Δt表示为经Δt时间后运输车的坐标，αt+Δt表示为经Δt时间后运输车前进方向与OX正向轴的夹角；所述分析服务器获取通信传输模块发送的运输车的目标位置，根据运输车的目标位置以及运输车所在的位置，统计运输车距离目的地的距离lt，并统计目的地与运输车导向的角度偏移度建立运输车空间位置状态，运输车空间位置状态表示为并将统计的运输车距离目的地的距离以及目的地与运输车间的角度偏移度发送至通信传输模块；同时，分析服务器接收状态距离分析模块发送的障碍物距离向量，提取运输存储数据库中运输车距离障碍物的安全距离最小阈值Sa、碰撞距离Sb以及到达目标位置允许的偏移量距离Sp，根据安全距离最小阈值、碰撞距离以及允许的偏移量距离，判断运输车预期的状态，所述运输车预期的状态表达式i＝1,2，...，n，其中，F1表示为当运输车距离障碍物大于安全距离最小阈值，且未到达目标位置，F2表示为当运输车距离障碍物距离小于安全距离最小阈值,F3表示为运输车到达预定的目标位置，任务完成，F4表示为运输车与障碍物发生碰撞，分析服务器根据运输车的状态，判断运输车从当前状态切换成下一状态对应的预期状态值方程U，且建立运输车预期的状态U与动作动作集合B间的映射关系，并根据状态与动作间的映射关系以及预期状态值方程，计算运输车从当前状态切换成下一状态对应的引导动作函数，筛选出引导动作函数中最大的引导系数，以提取最大的引导动作函数对应的当前状态，并提取该当前状态对应的映射动作，将映射动作用于引导运输车的运行，直至运输车到达F3状态为止，即运输车在二维地图中的坐标位置与目标位置相重合，达到目标位置；另外，分析服务器统计运输车在运输的过程中与障碍物发生碰撞的次数，并将碰撞的次数发送至管理控制终端；通信传输模块用于接收分析服务器发送的运输车距离目的地的距离、目的地与运输车间的角度偏移度以及运输车到达目的地过程中与障碍物碰撞的次数发送至管理控制终端，并接收管理控制终端发送的运输车的目标位置；所述管理控制终端用于接收通信传输模块发送的运输车距离目的地的距离、目的地与运输车间的角度偏移度运输车到达目的地过程中与障碍物碰撞的次数，并进行显示。进一步地，经Δt时间后的位置状态表示为：xt+Δt、yt+Δt表示为经Δt时间后运输车的坐标，分别表示为在X轴上距离原点O的距离，在Y轴上距离原点O的距离，αt+Δt表示为在经Δt时间后与运输车前进方向与OX正向轴的夹角，xt、yt表示为t时刻，运输车的坐标，分别表示为t时刻在X轴上距离原点O的距离，在Y轴上距离原点O的距离，αt+Δt表示为经Δt时间后运输车前进方向与OX正向轴的夹角，vt表示为运输车的线速度，wt表示为运输车的角速度，αt表示为t时刻运输车前进方向与OX正向轴的夹角。进一步地，所述预期状态值方程U的表达式当gt＝1，表示为运输车从F1状态切换至F3状态或从F1状态切换至F1状态或运输车从F2状态切换成F1状态，当gt＝-1，表示为运输车从F2状态切换成F4状态，当gt＝0，表示为运输车从F1状态切换成F2状态或从F2状态切换成F2状态。进一步地，所述引导动作函数的计算公式为，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的运输车自动引导系统，其特征在于：包括车载终端、定位获取模块、姿态获取模块、状态距离分析模块、分析服务器、运输存储数据库、通信传输模块和管理控制终端；/n所述分析服务器分别与车载终端、姿态获取模块、状态距离分析模块、分析服务器、运输存储数据库和通信传输模块连接，车载终端与状态距离分析模块连接，定位获取模块与姿态获取模块连接，通信传输模块与管理控制终端连接；/n所述车载终端用于检测运输车周围距离障碍物的距离、采集运输车前进方向的图像信息以及检测运输车的速度，并将检测的距离障碍物的距离以及图像信息发送至状态距离分析模块，将检测的运输车的速度发送至分析服务器；/n所述状态距离分析模块用于接收车载终端发送的运输车前后左右侧面距离障碍物的距离以及运输车前方的图像信息，对接收的图像信息中运输车前方区域划分成n个前方子区域，并统计t时刻运输车距离各前方子区域内障碍物的距离，将障碍物距离组成障碍物距离向量S

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的运输车自动引导系统，其特征在于：包括车载终端、定位获取模块、姿态获取模块、状态距离分析模块、分析服务器、运输存储数据库、通信传输模块和管理控制终端；
所述分析服务器分别与车载终端、姿态获取模块、状态距离分析模块、分析服务器、运输存储数据库和通信传输模块连接，车载终端与状态距离分析模块连接，定位获取模块与姿态获取模块连接，通信传输模块与管理控制终端连接；
所述车载终端用于检测运输车周围距离障碍物的距离、采集运输车前进方向的图像信息以及检测运输车的速度，并将检测的距离障碍物的距离以及图像信息发送至状态距离分析模块，将检测的运输车的速度发送至分析服务器；
所述状态距离分析模块用于接收车载终端发送的运输车前后左右侧面距离障碍物的距离以及运输车前方的图像信息，对接收的图像信息中运输车前方区域划分成n个前方子区域，并统计t时刻运输车距离各前方子区域内障碍物的距离，将障碍物距离组成障碍物距离向量St＝[s1t,s2t,...,sit,...,snt]T，sit表示为t时刻运输车距离第i个前方子区域内障碍物的距离，并将t时刻运输车距离各前方子区域内的障碍物的距离所构成的障碍物距离向量发送至分析服务器；
所述定位获取模块安装在运输车上，用于获取运输车在t时刻的位置信息，并将获取的运输车的位置信息发送至姿态获取模块；
所述姿态获取模块用于建立运输车所在运输环境下的二维地图，并接收定位获取模块发送的运输车的位置信息导入至二维地图上，提取运输车在二维地图上的位置坐标，为At(xt,yt)，并统计运输车前进方向与二维地图中的OX正向轴的夹角αt，并将运输车的位置坐标以及运输车前进方向与二维地图中的OX正向轴间的夹角发送至分析服务器；
所述运输存储数据库用于存储运输车的目标位置，存储运输车距离障碍物的安全距离最小阈值Sa、碰撞距离Sb以及到达目标位置允许的偏移量距离Sp，并存储运输车的运动动作集合，运动动作集合B(b1,b2,b3)，b1表示为向左转，转动角度为-φ，b2表示为向右转，转动角度为φ，φ＞0，b3表示为保持直行，取值为0；
所述分析服务器用于接收接收姿态获取模块发送的运输车的位置坐标以及运输车前进方向与OX正向轴的夹角，统计经Δt时间后的位置状态，分别为xt+Δt、yt+Δt和αt+Δt，xt+Δt、yt+Δt表示为经Δt时间后运输车的坐标，αt+Δt表示为经Δt时间后运输车前进方向与OX正向轴的夹角；
所述分析服务器获取通信传输模块发送的运输车的目标位置，根据运输车的目标位置以及运输车所在的位置，统计运输车距离目的地的距离lt，并统计目的地与运输车导向的角度偏移度建立运输车空间位置状态，运输车空间位置状态表示为并将统计的运输车距离目的地的距离以及目的地与运输车间的角度偏移度发送至通信传输模块；
同时，分析服务器接收状态距离分析模块发送的障碍物距离向量，提取运输存储数据库中运输车距离障碍物的安全距离最小阈值Sa、碰撞距离Sb以及到达目标位置允许的偏移量距离Sp，根据安全距离最小阈值、碰撞距离以及允许的偏移量距离，判断运输车预期的状态，所述运输车预期的状态表达式i＝1,2，...，n，其中，F1表示为当运输车距离障碍物大于安全距离最小阈值，且未到达目标位置，F2表示为当运输车距离障碍物距离小于安全距离最小阈值,F3表示为运输车到达预定的目标位置，任务完成，F4表示为运输车与障碍物发生碰撞，分析服务器根据运输车的状态，判断运输车从当前状态切换成下一状态对应的预期状态值方程U，且建立运输车预期的状态U与动作动作集合B间的映射关系，并根据状态与动作间的映射关系以及预期状态值方程，计算运输车从当前状态切换成下一状态对应的引导动作函数，筛选出引导动作函数中最大的引导系数，以提取最大的引导动作函数对应的当前状态，并提取该当前状态对应的映射动作，将映射动作用于引导运输车的运行，直至运输车到达F3状态为止，即运输车在二维地图中的坐标位置与目标位置相重合，达到目标位置；
另外，分析服务器统计运输车在运输的过程中与障碍物发生碰撞的次数，并将碰撞的次数发送至管理控制终端；
通信传输模块用于接收分析服务器发送的运输车距离目的地的距离、目的地与运输车间的角度偏移度以及运输车到达目的地过程中与障碍物碰撞的次数发送至管理控制终端，并接收管理控制终端发送的运输车的目标位置；
所述管理控制终端用于接收通信传输模块发送的运输车距离目的地的距离、目的地与运输车间的角度偏移度运输车到达目的地过程中与障碍物碰撞的次...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯跃恩，邓嘉明，王荣华，许兆高，林粤明，
申请(专利权)人：嘉应学院，
类型：发明
国别省市：广东;44