CN106502244A - 一种自动导引小车的导航定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动导引小车的导航定位系统，包括车体和至少三个雷达基站模块，所述至少三个雷达基站模块设于所述车体行驶的区域，用于接收和反射无线信号，所述至少三个雷达基站模块不在同一直线上；所述车体上主要设有以下模块：无线定位模块；上位机；转向行走驱动模块；以及车载控制模块。本发明自动导引小车的导航定位系统，利用超宽带射频技术能实现AGV小车的精确定位，对AGV小车进行准确导引。超宽带技术传输速率高、发射信号功率小、信号功率谱密度低、抗干扰能力强等特点，将超宽带技术应用与AGV小车的导航定位系统中，可以使得AGV小车的性能得到大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及定位系统领域，特别涉及一种自动导引小车的导航定位系统。
背景技术
自动导引小车(Automated Guided Vehicles，AGV)又叫做无人驾驶搬运小车，能自动在某一位置进行货物的装载，自动行驶到指定位置完成货物的卸载，自动完成货物装卸运输的自动化装置。目前AGV小车导引方式主要有电磁导引、磁带导引、光学导引、激光导引、惯性导引等。AGV的导航定位，直接关系到AGV的产品性能，传统的激光导航系统在室外常常会受到各种限制。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动导引小车的导航定位系统，从而克服定位不准确，影响性能的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种自动导引小车的导航定位系统，包括车体和至少三个雷达基站模块，所述至少三个雷达基站模块设于所述车体行驶的区域，用于接收和反射无线信号，所述至少三个雷达基站模块不在同一直线上；所述车体上主要设有以下模块：无线定位模块，其用于向所述雷达基站模块发射超宽带信号和接收所述雷达基站模块发出的信号，并通过计算发射和接收信号的时间差来计算自动导引小车所处的位置；上位机，其用于设于所述车体的行车路径，并与所述无线定位模块数据连接；转向行走驱动模块，其用于驱动所述车体移动行驶；以及车载控制模块，其与所述上位机、所述转向行走驱动模块数据连接；其中，所述车载控制模块根据所述上位机设置好的行驶路径控制所述转向行走驱动模块，所述转向行走驱动模块驱动所述车体开始行走；所述无线定位模块实时向所述车载控制模块反馈自己的确切位置，所述车载控制模块将反馈回来的车体的位置信息和事先预定好的路径进行对比，确保小车按照预定路径行驶。
优选地，上述技术方案中，所述无线定位模块包括处理器、调节器、A/D转换器、信号发生器和天线，所述处理器通过所述解调器和所述A/D转换器向所述信号发生器传送发送信号，所述信号发生器通过所述天线不断向周围环境发送超宽带信号，反射回来的信号通过所述天线接收，传回所述处理器进行处理，实现实时定位。
优选地，上述技术方案中，所述上位机上安装有监控器，所述监控器用于实时显示所述车体的位置。
优选地，上述技术方案中，所述无线定位模块、所述上位机、所述转向行走驱动模块和所述车载控制模块分别与所述雷达基站模块数据连接，且每个模块与所述雷达基站模块具有特定的节点识别号；每个模块可自动对任何它所接收到的测距请求进行响应；可作为一个无主机连接的响应设备。
优选地，上述技术方案中，所述上位机设有用户程序接口，用以控制和定位模块进行通信。
优选地，上述技术方案中，所述无线定位模块通过USB或者串行接口与所述上位机连接。
优选地，上述技术方案中，所述无线定位模块向所述雷达基站模块发射信号的频率为每秒1-10次。
优选地，上述技术方案中，所述雷达基站模块可向无线定位模块、所述上位机、所述转向行走驱动模块和所述车载控制模块中的一个模块发出定位请求，接收到信号的模块通过发送测距响应来确认收到的请求，发起模块使用测距响应来测量发起模块和响应模块之间的信号时间差，然后根据这个时间差精确计算两者之间的距离。
优选地，上述技术方案中，所述车体上设有蓄电池和充电装置。
优选地，上述技术方案中，所述车体上设有激光安全装置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明自动导引小车的导航定位系统，利用超宽带射频技术能实现AGV小车的精确定位，对AGV小车进行准确导引。超宽带技术传输速率高、发射信号功率小、信号功率谱密度低、抗干扰能力强等特点，将超宽带技术应用与AGV小车的导航定位系统中，可以使得AGV小车的性能得到大大提高。
附图说明
图1是根据本发明的自动导引小车的导航定位系统的定位导航原理图。
图2是根据本发明的无线定位模块和雷达基站定位模块内部原理方框图。
图3是根据本发明的自动导引小车的导航定位系统导航示意图。
图4是根据本发明的AGV小车车体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图4所示，根据本发明具体实施方式的一种自动导引小车的导航定位系统，包括车体1和三个雷达基站模块2，所述三个雷达基站模块设于所述车体行驶的区域，用于接收和反射无线信号，所述三个雷达基站模块2不在同一直线上。三个雷达基站模块形成三角关系，不断向四周发射信号。所述车体上设有蓄电池和充电装置。主要还设有以下模块：
无线定位模块3，其用于向所述雷达基站模块发射超宽带信号和接收所述雷达基站模块发出的信号，并通过计算发射和接收信号的时间差来计算自动导引小车所处的位置；将定位模块安装在AGV小车的高处，这样可以减少障碍物对信号的干扰，提高AGV小车的定位精度。所述AGV小车在行驶过程中，安装于其上的无线定位模块不断的向四周发射信号(每秒1到10次)，同时接收从雷达基站反射回来的信号，通过计算发射和接收信号的时间差来计算AGV所处的位置和基站之间的距离，根据基站的坐标值，以及基站相对于车体的纵向轴的方位角，由无线定位模块计算出AGV小车当前在全局坐标系中的X、Y坐标，和当前行驶方向与坐标系X轴的夹角，实现精确定位和定向，为AGV小车提供精确的导引路径。
上位机4，其用于设于所述车体的行车路径，并与所述无线定位模块数据连接；转向行走驱动模块，其用于驱动所述车体移动行驶；
车载控制模块，其与所述上位机、所述转向行走驱动模块数据连接；
其中，所述车载控制模块根据所述上位机设置好的行驶路径控制所述转向行走驱动模块，所述转向行走驱动模块驱动所述车体开始行走；所述无线定位模块实时向所述车载控制模块反馈自己的确切位置，所述车载控制模块将反馈回来的车体的位置信息和事先预定好的路径进行对比，通过模糊控制算法，确保小车按照预定路径行驶。
小车在行驶过程中，如果有于其他外来的干扰而偏离了预先设定的行驶路径，AGV小车车载控制器通过定位模块反馈回来的信息可以控制小车自动行驶到预定路径。AGV小车行驶到预定位置后，移载装置移载货物，完成一次工作任务。
优选地，所述无线定位模块包括处理器、调节器、A/D转换器、信号发生器和天线，所述处理器通过所述解调器和所述A/D转换器向所述信号发生器传送发送信号，所述信号发生器通过所述天线不断向周围环境发送超宽带信号，反射回来的信号通过所述天线接收，传回所述处理器进行处理，实现实时定位。
优选地，所述上位机上安装有监控器，所述监控器用于实时显示所述车体的位置。
优选地，所述无线定位模块、所述上位机、所述转向行走驱动模块和所述车载控制模块分别与所述雷达基站模块数据连接，且每个模块与所述雷达基站模块具有特定的节点识别号；每个模块可自动对任何它所接收到的测距请求进行响应；可作为一个无主机连接的响应设备。
优选地，所述上位机设有用户程序接口，用以控制和定位模块进行通信。
优选地，所述无线定位模块通过USB或者串行接口与所述上位机连接。
优选地，所述无线定位模块向所述雷达基站模块发射信号的频率为每秒1-10次。
优选地，所述雷达基站模块可向无线定位模块、所述上位机、所述转向行走驱动模块和所述车载控制模块中的一个模块发出定位请求，接收到信号的模块通过发送测距响应来确认收到的请求，发起模块使用测距响应来测量发起模块和响应模块之间的信号时间差，然后根据这个时间差精确计算两者之间的距离。
优选地，AGV小车安装有激光安全装置，如果小车的行驶路径上有障碍物阻碍了小车的行驶，小车会停止行走，并发出警报，知道障碍物移除后才恢复行走。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，包括车体和至少三个雷达基站模块，所述至少三个雷达基站模块设于所述车体行驶的区域，用于接收和反射无线信号，所述至少三个雷达基站模块不在同一直线上；所述车体上主要设有以下模块：
无线定位模块，其用于向所述雷达基站模块发射超宽带信号和接收所述雷达基站模块发出的信号，并通过计算发射和接收信号的时间差来计算自动导引小车所处的位置；
上位机，其用于设于所述车体的行车路径，并与所述无线定位模块数据连接；
转向行走驱动模块，其用于驱动所述车体移动行驶；以及
车载控制模块，其与所述上位机、所述转向行走驱动模块数据连接；
其中，所述车载控制模块根据所述上位机设置好的行驶路径控制所述转向行走驱动模块，所述转向行走驱动模块驱动所述车体开始行走；所述无线定位模块实时向所述车载控制模块反馈自己的确切位置，所述车载控制模块将反馈回来的车体的位置信息和事先预定好的路径进行对比，确保小车按照预定路径行驶。
2.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述无线定位模块包括处理器、调节器、A/D转换器、信号发生器和天线，所述处理器通过所述解调器和所述A/D转换器向所述信号发生器传送发送信号，所述信号发生器通过所述天线不断向周围环境发送超宽带信号，反射回来的信号通过所述天线接收，传回所述处理器进行处理，实现实时定位。
3.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述上位机上安装有监控器，所述监控器用于实时显示所述车体的位置。
4.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述无线定位模块、所述上位机、所述转向行走驱动模块和所述车载控制模块分别与所述雷达基站模块数据连接，且每个模块与所述雷达基站模块具有特定的节点识别号；每个模块可自动对任何它所接收到的测距请求进行响应；可作为一个无主机连接的响应设备。
5.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述上位机设有用户程序接口，用以控制和定位模块进行通信。
6.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述无线定位模块通过USB或者串行接口与所述上位机连接。
7.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述无线定位模块向所述雷达基站模块发射信号的频率为每秒1-10次。
8.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述雷达基站模块可向无线定位模块、所述上位机、所述转向行走驱动模块和所述车载控制模块中的一个模块发出定位请求，接收到信号的模块通过发送测距响应来确认收到的请求，发起模块使用测距响应来测量发起模块和响应模块之间的信号时间差，然后根据这个时间差精确计算两者之间的距离。
9.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述车体上设有蓄电池和充电装置。
10.根据权利要求1所述的自动导引小车的导航定位系统，其特征在于，所述车体上设有激光安全装置。
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