一种AGV激光导航多边定位方法技术

一种AGV激光导航多边定位方法，包括有车体、激光雷达和至少三个反射板，包括有以下步骤：步骤1：从激光雷达的数据中筛选出反射板的局部坐标：反射板采用直径为D的圆柱反射板，激光雷达的数据中选取与每个反射板之间距离最小的(r

【技术实现步骤摘要】
一种AGV激光导航多边定位方法
本专利技术涉及AGV高精度定位
，具体涉及一种AGV激光导航多边定位方法。
技术介绍
激光雷达技术广泛应用在AGV、无人驾驶等领域，基于激光雷达技术的AGV凭借其较高的稳定性，较高的定位精度，以及对场景依赖性小的特性，广泛应用在货物运输、快递运输等领域。激光雷达主要应用于AGV的自身定位，目前主流的定位方式是基于反光板的三角定位算法。申请号为CN201910326851.8的中国专利公开了一种激光导航AGV的高精度定位方法，基于卡尔曼滤波的算法来提高定位的稳定性，解决AGV小车在运动过程中定位的延时性，这极大地提高了AGV的运行速度。上述技术方案中，AGV小车的定位过程中只能利用三个反射板的信息，并且上述方法依赖反射板设置位置来对AGV小车进行定位，导致其定位精度低，现有技术存在改进之处。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了。本专利技术公开了一种基于最小二乘法的多边定位算法，可以利用三个以上的反射板进行定位，大大提高了定位精度。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种AGV激光导航多边定位方法，包括有车体、激光雷达和至少三个反射板，包括有以下步骤：步骤1：从所述激光雷达的数据中筛选出反射板的局部坐标：所述反射板采用直径为D的圆柱反射板，所述激光雷达的数据中选取与每个所述反射板之间距离最小的(ri，θi)，并使ri＝ri+D/2；步骤2：利用匹配算法得到每个反射板在地图中的全局坐标：S1、在扫描得到的多个反射板中任意选取出三个反射板成一个观测三角形abc，在地图中形成与观测三角形abc对应的地图三角形ijk；S2、在地图中找到与边d(a,b)和d(a,c)长度最接近的边d(i,j)和d(i,k)；S3、判断d(b,c)与d(j,k)之差的绝对值，直至差小于指定值，则a与j匹配成功，反射板a的全局坐标即地图中反射板i的全局坐标；S4、重复S1、S2、S3直到所有的所述反射板全局坐标匹配完成；步骤3：利用三边定位算法确定出所述车体即时位置的一个近似值(xa0,ya0)：步骤4：采用基于最小二乘法的迭代搜索多路标定位算法实现车体的精确定位：所述激光雷达扫描到n个所述反射板的(n大于3)，分别以这n个所述反射板在全局坐标系中坐标为圆心，以所述激光雷达检测距离为半径画圆，所形成n个圆会交于一点，该交点为所述车体的位置；设所述车体的坐标为(xa，ya)，建立这n个圆方程，将步骤3得到的(xa0,ya0)来表示(xa，ya)，用δr表示r的测量误差，则得到求得(xa，ya)的坐标；步骤5：计算所述车体的方向角。通过采用上述技术方案，相比于三角法和三边法，明显提高了车体定位的精度和稳定性，在反射板匹配中通过匹配算法大大提高了匹配的准确性，降低了对反射板布局的依赖性。本专利技术进一步设置为：在完成所述步骤2之后，所述车体对当前所在位置会有一个估计值，根据估计值可以推算出观测到的反射板在全局坐标的位置，再与全局坐标进行比较即可完成匹配。本专利技术进一步设置为：根据所述步骤2中的历史坐标数据预测出所述车体的即时位置(x0，y0)，预估出观测的反射板在全局坐标系下的位置(xi，yi)，预估出观测的反射板在局部坐标系下的位置(xs，ys)，由xi＝x0+xscosα0-yssinα0yi＝y0+yssinα0+yscosα0α0＝α1-θ在地图中找出与(xi，yi)最接近的点，与该反射板的全局坐标为(xk，yh)，判断d(xi，yi)与d(xk，yh)之差的绝对值小于ε，其中0.3m≦ε≦0.5m。本专利技术进一步设置为：所述步骤3中所述三边定位算法为：以三个反射板的全局坐标(x1，y1)(x2，y2)(x3，y3)为圆心，分别以激光雷达测得所述车体到三个反射板的距离r1,r2,r3为半径做圆，这三个圆将交于所述车体的真实位置附近，通过计算交点得到所述车体位置的近似值(xa0，ya0)。本专利技术进一步设置为：所述车体真实位置确认包括有：通过(x1，y1)、(x2，y2)、r1、r2确定两个交点O1(xO1，yO1)，O2(xO2,yO2)，则有：xO1＝x1+r1*cos(α+θ)；yO1＝y1+r1*sin(α+θ)；xO2＝x1+r1*cos(α-θ)；yO2＝y1+r1*sin(α-θ)；其中α由三角形余弦定理有：得到：反射板(x3，y3)到O1(xO1，yO1)，O2(xO2,yO2)点的距离d1,d2若d1与r3大小相近，且之差小于容许值ξ(0.3m≦ξ≦0.5m)，则点O1(xO1,yO1)为近似值(xa0，ya0)，反之点O2(xO2,yO2)为近似值(xa0，ya0)。本专利技术进一步设置为：所述步骤5中，所述车体在全局坐标系中方位角为α0，由激光雷达检测第1个激光反射板得到的车体的方位角为α1，则有：则检测第n个反射板得到的方位角为αn，则有：则所述车体相对于全局坐标系的方向角为：本专利技术进一步设置为：，所述δr为随机值δr1～δrn，得到：并定义：得到：用最小二乘法，求解得到本专利技术进一步设置为：采用矩阵形式表示为：其中：使残差平方和最小，即min{δr12+δr22+…+δrn2}用最小二乘法，求解得到最终所述车体的坐标为：本专利技术进一步设置为：所述步骤2中的指定值为0.3～0.5m。综上所述，本专利技术具有以下效果：1、采用基于残差平方和的最小二乘迭代算法，即采用改进的基于最小二乘法的迭代搜索多路标定位算法实现AGV车体的定位；2、相比于现有技术中的三角法和三边法，该方法明显提高了AGV车体定位的精度和稳定性；3、在反射板匹配中，提出了三角形匹配算法和历史位姿匹配相结合的办法，提高了匹配的准确性，降低了对反射板布局的依赖性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为AGV激光导航多边定位方法的流程图。图2为激光雷达扫描到反射板的示意图；图3为局部坐标内反射板的示意图；图4为全局坐标内反射板的示意图；图5为三边定位算法的示意图；图6为车体、反射板在局部坐标、全局坐标的示意图。图中：1、车体；2、激光雷达；3、反射板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所述，一种AGV激光导航多边定位方法，包括有车体、激光雷达和至少三个反射板，包括有以下步骤：步骤1：从所述激光雷达的数据中筛选出反射板的局部坐标：步骤2：利用匹配算法得到每个反射板在地图中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AGV激光导航多边定位方法，其特征在于，包括有车体、激光雷达和至少三个反射板，包括有以下步骤：/n步骤1：从所述激光雷达的数据中筛选出反射板的局部坐标：/n所述反射板采用直径为D的圆柱反射板，所述激光雷达的数据中选取与所述反射板之间距离最小的(r

【技术特征摘要】
1.一种AGV激光导航多边定位方法，其特征在于，包括有车体、激光雷达和至少三个反射板，包括有以下步骤：
步骤1：从所述激光雷达的数据中筛选出反射板的局部坐标：
所述反射板采用直径为D的圆柱反射板，所述激光雷达的数据中选取与所述反射板之间距离最小的(ri，θi)，并使ri＝ri+D/2；
步骤2：利用匹配算法得到每个反射板在地图中的全局坐标：
S1、在扫描得到的多个反射板中任意选取出三个反射板成一个观测三角形abc，在地图中形成与观测三角形abc对应的地图三角形ijk；
S2、在地图中找到与边d(a,b)和d(a,c)长度最接近的边d(i,j)和d(i,k)；
S3、判断d(b,c)与d(j,k)之差的绝对值，直至差小于指定值，则a与j匹配成功，反射板a的全局坐标即地图中反射板i的全局坐标；
S4、重复S1、S2、S3直到所有的所述反射板全局坐标匹配完成；
步骤3：利用三边定位算法确定出所述车体即时位置的一个近似值(xa0,ya0)：
步骤4：采用基于最小二乘法的迭代搜索多路标定位算法实现车体的精确定位：
所述激光雷达扫描到n个所述反射板的(n大于3)，分别以这n个所述反射板在全局坐标系中坐标为圆心，以所述激光雷达检测距离为半径画圆，所形成n个圆会交于一点，该交点为所述车体的位置；
设所述车体的坐标为(xa，ya)，建立这n个圆方程，将步骤3得到的(xa0,ya0)来表示(xa，ya)，用δr表示r的测量误差，则得到



求得(xa，ya)的坐标；
步骤5：计算所述车体的方向角。


2.根据权利要求1所述的AGV激光导航多边定位方法，其特征在于，在完成所述步骤2之后，所述车体对当前所在位置会有一个估计值，根据估计值可以推算出观测到的反射板在全局坐标的位置，再与全局坐标进行比较即可完成匹配。


3.根据权利要求2所述的AGV激光导航多边定位方法，其特征在于，根据所述步骤2中的历史坐标数据预测出所述车体的即时位置(x0，y0)，预估出观测的反射板在全局坐标系下的位置(xi，yi)，预估出观测的反射板在局部坐标系下的位置(xs，ys)，由
xi＝x0+xscosα0-yssinα0
yi＝y0+yssinα0+yscosα0
α0＝α1-θ
在地图中找出与(xi，yi)最接近的点，与该反射板的全局坐标为(xk，yh)，判断d(xi，yi)与d(xk，yh)...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟海廷，刘文涛，李剑，林鲁川，白慧丹，
申请(专利权)人：昆山同孚智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32