AGV导航定位系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了AGV导航定位系统和方法，包括：激光雷达向设置在室内墙面四周的反光柱发射单激光束，采集反光柱的数据信息；当AGV在室外时，GPS采集AGV在地心坐标系下的位姿；轮速传感器采集AGV的轮速；惯性测量单元采集AGV的惯性数据；CPU根据反光柱的数据信息和预存的反光柱相对导航坐标系的位置，得到AGV在室内的位姿；根据AGV在室内的位姿，将AGV在地心坐标系下的位姿转化为AGV在导航坐标系的位姿；通过扩展卡尔曼滤波算法得到AGV在室外的位姿；可以实现AGV在室内或室外的精确定位，并且实现AGV从室内到室外或从室外到室内的定位切换，提高AGV作业效率和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
AGV导航定位系统和方法
本专利技术涉及导航定位
，尤其是涉及AGV导航定位系统和方法。
技术介绍
AGV(AutomatedGuidedVehicle，自动导引运输车)在自动运行过程中，定位模块起到非常重要的作用。AGV不仅可以在室内运行，也可以在室外运行，例如，厂间的转运和露天仓库到室内生产线的搬运等。当AGV在室内运行时，采用二维码导航、磁条导航或激光SLAM(SimultaneousLocalizationAndMapping，同步定位与地图构建)等方法进行定位。当采用二维码导航和磁条导航时，由于二维码和磁条容易受到污损或破坏，从而导致定位不准确；当采用激光SLAM进行定位时，该方法依赖于对特征信息的提取才可以进行定位，由于厂房内环境复杂多变，特征信息也会发生变化，故在多变的区域很容易丢失定位，鲁棒性差。当AGV在室外运行时，采用激光SLAM、视觉SLAM或GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)方法进行定位。由于室外环境比较复杂，采集的信息较多，采用上述方法会导致定位不准确，鲁棒性差。综上，AGV在室内或室外运行时，采用的定位方法导致定位不准确，鲁棒性差。另外，当AGV从室内运行到室外，或从室外运行到室内时，无法实现室内定位方法和室外定位方法的切换，从而影响AGV作业。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供AGV导航定位系统和方法，可以实现AGV在室内或室外的精确定位，并且实现AGV从室内到室外或从室外到室内的定位切换，提高AGV作业效率和鲁棒性。第一方面，本专利技术实施例提供了AGV导航定位系统，所述系统包括激光雷达、中央处理器CPU、全球定位系统GPS、轮速传感器和惯性测量单元；所述激光雷达和所述GPS均设置在自动导引运输车AGV的顶部，所述激光雷达、所述GPS、所述轮速传感器和所述惯性测量单元分别与所述CPU相连接；所述激光雷达，用于向设置在室内墙面四周的反光柱发射单激光束，并采集所述反光柱的数据信息；所述GPS，用于当所述AGV在室外时，采集所述AGV在地心坐标系下的位姿；所述轮速传感器，用于采集所述AGV的轮速；所述惯性测量单元，用于采集所述AGV的惯性数据；所述CPU，用于根据所述反光柱的数据信息和预存的所述反光柱相对导航坐标系的位置，得到所述AGV在所述室内的位姿；根据所述AGV在所述室内的位姿，将所述AGV在所述地心坐标系下的位姿转化为所述AGV在所述导航坐标系的位姿；将所述AGV在所述导航坐标系的位姿、所述AGV的轮速和所述AGV的惯性数据通过扩展卡尔曼滤波算法，得到所述AGV在所述室外的位姿。进一步的，所述反光柱的数据信息包括所述反光柱相对所述激光雷达的距离、所述反光柱相对所述激光雷达的角度和反光率；所述CPU，用于将所述反光柱的数据信息通过反光柱提取算法，得到所述反光柱相对所述AGV的车体的位置；根据所述反光柱相对所述AGV的车体的位置和预存的所述反光柱相对所述导航坐标系的位置，得到所述AGV在所述室内的位姿；其中，所述AGV在所述室内的位姿包括所述AGV在所述室内的横坐标、纵坐标和第一航向角。进一步的，所述CPU，用于根据所述AGV在所述室内的位姿和所述AGV在所述地心坐标系下的位姿，得到坐标原点；将所述AGV在所述地心坐标系下的位姿根据所述坐标原点，得到所述AGV在所述导航坐标系的位姿；其中，所述AGV在所述地心坐标系下的位姿包括所述AGV在所述地心坐标系下的经度、纬度和第二航向角，所述AGV在所述导航坐标系的位姿包括所述AGV在所述导航坐标系的横坐标、纵坐标和第三航向角。进一步的，所述惯性测量单元包括加速度计；所述加速度计，用于采集所述AGV的加速度。进一步的，所述惯性测量单元还包括陀螺仪；所述陀螺仪，用于采集所述AGV的角速度。进一步的，所述CPU，用于将所述AGV在所述导航坐标系的位姿、所述AGV的轮速、所述AGV的所述加速度和所述AGV的所述角速度通过扩展卡尔曼滤波算法，得到所述AGV在所述室外的位姿；其中，所述AGV在所述室外的位姿包括所述AGV在所述室外的横坐标、纵坐标和第四航向角。进一步的，所述地心坐标系包括WGS84坐标系。第二方面，本专利技术实施例提供了AGV导航定位方法，应用于如上所述的AGV导航定位系统，所述AGV导航定位系统包括激光雷达、中央处理器CPU、全球定位系统GPS、轮速传感器和惯性测量单元；所述方法包括：通过所述激光雷达向设置在室内墙面四周的反光柱发射单激光束，并采集所述反光柱的数据信息；当所述AGV在室外时，通过所述GPS采集所述AGV在地心坐标系下的位姿；通过所述轮速传感器采集所述AGV的轮速；通过所述惯性测量单元采集所述AGV的惯性数据；通过所述CPU根据所述反光柱的数据信息和预存的所述反光柱相对导航坐标系的位置，得到所述AGV在所述室内的位姿；根据所述AGV在所述室内的位姿，将所述AGV在所述地心坐标系下的位姿转化为所述AGV在所述导航坐标系的位姿；将所述AGV在所述导航坐标系的位姿、所述AGV的轮速和所述AGV的惯性数据通过扩展卡尔曼滤波算法，得到所述AGV在所述室外的位姿。第三方面，本专利技术实施例提供了电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法。第四方面，本专利技术实施例提供了具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行如上所述的方法。本专利技术实施例提供了AGV导航定位系统和方法，包括激光雷达、CPU、GPS、轮速传感器和惯性测量单元；激光雷达和均设置在AGV的顶部，激光雷达、GPS、轮速传感器和惯性测量单元分别与CPU相连接；激光雷达用于向设置在室内墙面四周的反光柱发射单激光束，并采集反光柱的数据信息；GPS用于当AGV在室外时，采集AGV在地心坐标系下的位姿；轮速传感器用于采集AGV的轮速；惯性测量单元用于采集AGV的惯性数据；CPU用于根据反光柱的数据信息和预存的反光柱相对导航坐标系的位置，得到AGV在所述室内的位姿；根据AGV在所述室内的位姿，将AGV在地心坐标系下的位姿转化为AGV在导航坐标系的位姿；将AGV在导航坐标系的位姿、AGV的轮速和AGV的惯性数据通过扩展卡尔曼滤波算法，得到AGV在室外的位姿；可以实现AGV在室内或室外的精确定位，并且实现AGV从室内到室外或从室外到室内的定位切换，提高AGV作业效率和鲁棒性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AGV导航定位系统，其特征在于，所述系统包括激光雷达、中央处理器CPU、全球定位系统GPS、轮速传感器和惯性测量单元；/n所述激光雷达和所述GPS均设置在自动导引运输车AGV的顶部，所述激光雷达、所述GPS、所述轮速传感器和所述惯性测量单元分别与所述CPU相连接；/n所述激光雷达，用于向设置在室内墙面四周的反光柱发射单激光束，并采集所述反光柱的数据信息；/n所述GPS，用于当所述AGV在室外时，采集所述AGV在地心坐标系下的位姿；/n所述轮速传感器，用于采集所述AGV的轮速；/n所述惯性测量单元，用于采集所述AGV的惯性数据；/n所述CPU，用于根据所述反光柱的数据信息和预存的所述反光柱相对导航坐标系的位置，得到所述AGV在所述室内的位姿；根据所述AGV在所述室内的位姿，将所述AGV在所述地心坐标系下的位姿转化为所述AGV在所述导航坐标系的位姿；将所述AGV在所述导航坐标系的位姿、所述AGV的轮速和所述AGV的惯性数据通过扩展卡尔曼滤波算法，得到所述AGV在所述室外的位姿。/n

【技术特征摘要】
1.一种AGV导航定位系统，其特征在于，所述系统包括激光雷达、中央处理器CPU、全球定位系统GPS、轮速传感器和惯性测量单元；
所述激光雷达和所述GPS均设置在自动导引运输车AGV的顶部，所述激光雷达、所述GPS、所述轮速传感器和所述惯性测量单元分别与所述CPU相连接；
所述激光雷达，用于向设置在室内墙面四周的反光柱发射单激光束，并采集所述反光柱的数据信息；
所述GPS，用于当所述AGV在室外时，采集所述AGV在地心坐标系下的位姿；
所述轮速传感器，用于采集所述AGV的轮速；
所述惯性测量单元，用于采集所述AGV的惯性数据；
所述CPU，用于根据所述反光柱的数据信息和预存的所述反光柱相对导航坐标系的位置，得到所述AGV在所述室内的位姿；根据所述AGV在所述室内的位姿，将所述AGV在所述地心坐标系下的位姿转化为所述AGV在所述导航坐标系的位姿；将所述AGV在所述导航坐标系的位姿、所述AGV的轮速和所述AGV的惯性数据通过扩展卡尔曼滤波算法，得到所述AGV在所述室外的位姿。


2.根据权利要求1所述的AGV导航定位系统，其特征在于，所述反光柱的数据信息包括所述反光柱相对所述激光雷达的距离、所述反光柱相对所述激光雷达的角度和反光率；
所述CPU，用于将所述反光柱的数据信息通过反光柱提取算法，得到所述反光柱相对所述AGV的车体的位置；根据所述反光柱相对所述AGV的车体的位置和预存的所述反光柱相对所述导航坐标系的位置，得到所述AGV在所述室内的位姿；
其中，所述AGV在所述室内的位姿包括所述AGV在所述室内的横坐标、纵坐标和第一航向角。


3.根据权利要求1所述的AGV导航定位系统，其特征在于，所述CPU，用于根据所述AGV在所述室内的位姿和所述AGV在所述地心坐标系下的位姿，得到坐标原点；将所述AGV在所述地心坐标系下的位姿根据所述坐标原点，得到所述AGV在所述导航坐标系的位姿；
其中，所述AGV在所述地心坐标系下的位姿包括所述AGV在所述地心坐标系下的经度、纬度和第二航向角，所述AGV在所述导航坐标系的位姿包括所述AGV在所述导航坐标系的横坐标、纵坐标和第三航向角。


4.根据权利要求1所述的AGV导...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国岐，杨旺喜，王玥，
申请(专利权)人：三一机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11