CN107144852B - 面向agv的全局分层定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向AGV的全局分层定位系统和方法，其主要技术特点是：该定位系统包括区域定位系统、局部定位系统、工作点位定位系统和AGV中央控制系统，所述区域定位系统、局部定位系统、工作点位定位系统通过无线网络与AGV中央控制系统相连接；该定位方法将AGV的工作模式设置为工作点模式和非工作点模式，AGV进入起始点或目标点工作模式区域，采用对应其工作点模式的定位方法进行定位。本发明采用基于三级定位的区域定位系统和局部定位系统的有机结合，代替了通过在环境中敷设大量激光反光板进行激光定位的传统方法，真正实现了无反光板的低成本激光定位方法，解决了传统方法采用里程计定位所不能克服的累计误差问题，提高了AGV定位的精度。

Description

面向AGV的全局分层定位系统和方法

技术领域

本发明属于机器人导航技术领域，尤其涉及一种面向AGV的全局分层定位系统和方法。

背景技术

AGV激光导航是近年来被业界普遍认可的一种速度快、定位精准、施工简单的高级导航方法。但是，激光导航存在如下两个方面的问题，其一，激光导航采用激光反光板的设置方法，施工成本太高，主要是激光导航要求在其环境周围敷设与其配套的多个激光反光板，并且对激光反光板的敷设要求是非均匀分布，这对于密集仓储区域的货架与货架之间、托盘与托盘之间几乎面孔相似的环境来说，若想用非均匀分布的激光反光板描述每个相邻相似的托盘和货架的不同特征，则需要在托盘周边、货架之间进行反光板的密集设置，对于一个N排N列的仓储系统，则需要设置100多个激光反光板，每个成本1万元，则仅仅激光反光板一项就达100多万元，无疑，其投资成本相对于其他导航方式要高出几十倍。其二，激光导航采用非激光反光板、直接扫描环境特征值的方法。由于所有的物体均可以反光，可以用托盘的反光代替激光反光板的反光，但是，托盘的设置不可能像激光反光板那样呈现非均匀设置，相反，整排货物的数个托盘的面孔是相同的，而激光定位是根据激光头到特征点的距离和角度来确定位姿的，当激光头经过每一个托盘时，如果数个托盘到激光头的距离和角度均相同，就可能出现数个当前点的X、Y相对坐标值相同，此时，激光车停止前进，此所谓激光车丢失位姿。现有技术一种基于SLAM导航移动机器人的全局定位方法即是采用了一种边建地图边定位的激光导航方法：其将仓储空间分成若干个区域，对每个区域扫描特征值，扫描完成后即将具有特征曲线的局部地图放到整张地图中作为导航全局地图，其问题在于如上所述，当各个区域的特征值相同时就会出现位姿丢失的问题，并且此种方法干扰大，假设建图过程中遇到玻璃、金属物，由于反光原因将会影响激光扫描定位的准确性。解决激光扫描位姿丢失的另一种方法是用激光+里程计的方法，虽然可以解决位姿丢失问题，但里程计误差大，平均走十米误差1米。

二维码导航对比激光导航精确度更高，成本低廉，但是，其施工工作量大，主干道地面上的二维码容易受到磨损和更换，另外，由于二维码一般为离散式分布，每隔1米到2米设置一个二维码，虽然在二维码当前点的精度很高，但是两个二维码之间如果车体跑偏就拍不到下一个二维码，除非在两个码之间增加色带、或者采用二维码导航带用以控制角度偏差，但是，这样无疑加大了施工工作量。

综上所述，采用激光导航方法或者施工成本巨大、或者丢失位姿、或者中途受干扰大；采用二维码导航虽然精度最高，但维护量大，且两个二维码之间的导航定位存在风险。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种面向AGV的全局分层定位系统和方法，解决采用激光导航方法施工成本巨大、丢失位姿、激光扫描受干扰大的问题，解决采用二维码导航施工工作量大、维护量大、由于车体角度偏差不能拍摄到下一个二维码的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种面向AGV的全局分层定位系统，包括区域定位系统、局部定位系统、工作点位定位系统和AGV中央控制系统，所述区域定位系统、局部定位系统、工作点位定位系统通过无线网络与AGV中央控制系统相连接；所述区域定位系统向局部定位系统提供当前工作的区域信息，所述局部定位系统根据区域定位系统提供的区域信息以及该区域信息范围内的特征点在绝对坐标系下的坐标，进行区域内的定位；所述AGV中央控制系统控制AGV执行相应定位系统的定位。

所述AGV中央控制系统包括AGV端的AGV控制器、服务器端的AGV调度服务器、设置在AGV导航路径上的无线通讯模块以及无线通讯模块与AGV调度服务器之间的路由器，该无线通讯模块为WIFI模块。

所述区域定位系统包括WIFI定位系统，所述局部定位系统包括激光定位系统，所述区域定位系统和局部定位系统用于AGV在行车通道上的定位；所述工作点位定位系统包括工作点非精细全局定位系统和工作点精细全局定位系统并用于AGV在工作点位的定位，所述工作点位包括车辆存取间出口处、仓储地表面上存储位或货架上的存储位、仓储地面拐角处和拣货停止位。

所述WIFI定位系统包括设置于AGV工作区域内的位置已知的多个WIFI热点和连接多个WIFI热点的路由器、安装在AGV控制器中的网卡及WIFI定位单元，路由器根据其能够连接的WIFI热点和路由的RSSI能量信号或其ID号，对AGV所在区域进行定位。

所述局部定位系统包括安装在AGV车体上的激光雷达、分布在行车通道两侧局部区域内的位置已知特征点以及AGV控制器中的激光定位单元，所述激光扫描特征点包括行车通道两侧当前区域的托盘腿特征点、货架特征点、以及墙柱、通道特征信息；所述激光定位单元包括托盘、货架、墙柱、通道绝对坐标地图单元，该激光定位单元通过激光坐标系内的相对位置坐标和区域绝对位置坐标计算局部区域内当前点的绝对位置坐标。

所述工作点非精细全局定位系统包括工作点激光全局定位系统和工作点RFID全局定位系统；所述工作点激光全局定位系统包括激光定位单元获取的当前工作点托盘绝对坐标，激光定位单元通过激光雷达扫描特征点并计算特征点到激光坐标系的相对坐标以及工作点位绝对坐标，从而计算AGV在当前绝对坐标；所述工作点RFID全局定位系统包括敷设在工作点位的RFID绝对坐标标签、安装在AGV车体上的RFID读卡模块以及AGV控制器中的RFID定位单元，所述RFID定位单元通过读卡模块获取RFID绝对信息并计算AGV和RFID的相对坐标，从而计算AGV在当前工作点位的绝对坐标；所述工作点精细全局定位系统采用二维码定位系统，该二维码定位系统包括敷设在工作点位的二维码绝对坐标标签、安装在AGV车体上的读码器、以及AGV控制器中的二维码定位单元，所述二维码定位单元通过读码器获取二维码信息并计算AGV在当前二维码的绝对位姿信息。

一种面向AGV的全局分层定位系统的定位方法，步骤1、初始化AGV全局分层定位系统环境：⑴在AGV环境中设置用于标识路标的初始化标志物；⑵AGV调度服务器保存初始化标志物的绝对坐标位置；

步骤2、将AGV的工作模式设置为工作点模式和非工作点模式，所述工作点模式采用工作点模式定位方法进行定位，所述非工作点模式采用非工作点模式定位方法进行定位；

步骤3、AGV调度服务器向AGV发送每次任务起始点和目标点的工作模式；

步骤4、AGV进入起始点或目标点工作模式区域，采用对应其工作点模式的定位方法进行定位。

所述步骤2的非工作点模式定位方法采用区域定位方法和局部定位方法进行定位：

所述区域定位方法包括以下过程：

⑴设置WIFI热点的每个定位精度，每个定位精度不大于特征物长度或宽度，所述特征物长度或宽度为特征物沿着行车通道方向设置的长度或宽度，所述WIFI热点的数量为偶数；

⑵在同一个定位精度范围内特征物数量不多于四个，一个以上特征物为两两唯一对称；

⑶所述AGV双网卡同时连接前后两个WIFI热点，用以区分同一个精度范围内WIFI中心点前后的特征物，所述特征物包括托盘或货架；

⑷用激光扫描角度区分同一个精度范围内激光坐标系中心点两侧特征物的位置；

所述局部定位方法包括以下过程：

⑴找到与被锁定特征物相匹配的特征点以及该特征点到激光中心点的相对坐标；

⑵根据锁定特征物特征点到WIFI热点的相对坐标以及被锁定特征物特征点的绝对坐标计算AGV的绝对坐标。

所述步骤2的工作点模式定位方法包括：工作点模式的激光定位方法、工作点模式的RFID定位方法、工作点模式的二维码定位方法。

所述工作点模式的激光定位方法通过激光定位单元获取工作点位的绝对坐标、激光雷达扫描工作点位上的特征点、以及激光定位单元计算特征点到激光坐标系的相对位置坐标进行定位；所述工作点模式的RFID定位方法通过RFID读卡模块读取RFID绝对坐标并传送给RFID定位单元，以及通过RFID定位单元计算AGV小车和RFID标签的相对位置坐标进行定位；所示工作点模式的二维码定位方法通过读码器读取工作点位上的二维码绝对坐标并传送给二维码定位单元、以及二维码定位单元通过计算AGV小车和二维码的相对位置坐标进行定位。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明通过设置WIFI定位精度，使得区域定位由几十米精度范围缩小到不大于特征物长度或宽度的精度范围；通过双网卡同时连接两个WIFI，区分了同一个精度范围内前后特征物位置的不同，使得定位精度在原有基础上提高了50％；通过激光扫描坐标系中心点两侧特征物角度的不同，区分了同一精度范围内左右特征物位置的不同，使得定位精度在前一次基础上再次提高了50％，通过以上基于三级定位的区域定位系统，最终得到能够唯一绑定AGV当前位置的最小区域。

2、本发明通过基于三级定位的区域定位系统的动态刷新，不断校正了AGV行走过程中的累计误差，解决了传统方法采用里程计定位所不能克服的累计误差问题，提高了AGV定位的精度。

3、本发明采用基于三级定位的区域定位系统和局部定位系统的有机结合，代替了通过在环境中敷设大量激光反光板进行激光定位的传统方法，真正实现了无反光板的低成本激光定位方法，大幅度降低了施工成本，产品性价比提高100多倍。

附图说明

图1a为本发明实施例1的定位过程一状态示意图；

图1b为本发明实施例1的定位过程二状态示意图；

图1c为本发明实施例1的定位过程三状态示意图；

图2为本发明实施例2定位过程示意图；

图3为本发明的全局分层定位系统AGV车；

图4为本发明的激光扫描平面示意图；

图中，0-1：行车通道，1-1：WIFI坐标，1-2：区域定位系统提供的区域信息；2-1：区域范围内特征点，2-2：特征点绝对坐标，2-3：雷达，3-1：AGV工作点位(二维码)，3-2：读码器，3-3：二维码定位单元，4：AGV控制器，4-1：网卡，4-2：激光定位单元，4-3：二维码定位单元，4-4：WIFI定位单元，4-5：RFID定位单元，5-1：网卡切换区。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种面向AGV的全局分层定位系统，包括区域定位系统、局部定位系统、工作点位定位系统和AGV中央控制系统。如图1a、1b、1c所示，所述区域定位系统向局部定位系统提供当前工作的区域信息1-2；所述局部定位系统根据区域定位系统提供的区域信息1-2以及该区域信息1-2范围内特征点2-1在绝对坐标系下的特征点绝对坐标2-2(托盘中心点坐标)，进行区域范围内的定位。所述AGV中央控制系统控制AGV在不同路段执行相应定位系统的定位功能。所述区域定位系统、局部定位系统、工作点位定位系统通过无线网络与AGV本体进行连接。

如图3所示所述AGV中央控制系统包括AGV端的AGV控制器4、服务器端的AGV调度服务器、设置在AGV导航路径上的无线通讯模块、以及无线通讯模块与AGV调度服务器之间的路由器，所述的无线通讯模块包括WIFI定位单元4-4。

所述区域定位系统包括采用WIFI定位系统，所述局部定位系统包括采用激光定位系统，所述工作点位定位系统包括工作点非精细全局定位系统和工作点精细全局定位系统。所述区域定位系统和局部定位系统用于AGV在行车通道0-1上的定位，所述工作点位定位系统用于AGV工作点位3-1上的定位；所述工作点位包括(但不限于)：车辆存取间出口处、仓储地表面上存储位或货架上的存储位、仓储地面拐角处、拣货停止位。

所述WIFI定位系统包括设置于AGV工作区域内的位置已知的多个WIFI热点1-3和连接多个WIFI热点的路由器、安装在AGV控制器中的网卡4-1、WIFI定位单元4-4，路由器根据其能够连接的WIFI热点和路由的RSSI能量信号或其ID号，对AGV所在区域进行定位。

所述局部定位系统包括安装在AGV车体上的激光雷达2-3、分布在行车通道0-1两侧局部区域1-2内的位置已知特征点2-1、以及AGV控制器中的激光定位单元4-2，所述已知特征点2-1为激光扫描特征点，该激光扫描特征点包括行车通道两侧当前区域的托盘腿特征点2-1、货架特征点、以及墙柱，通道等环境特征信息；所述激光定位单元包括托盘、货架、墙柱、通道绝对坐标地图单元，该激光定位单元通过激光坐标系内的相对位置坐标和区域绝对位置坐标计算局部区域内当前点的绝对位置坐标。

如图3所示，所述工作点非精细全局定位系统包括工作点激光全局定位系统和工作点RFID全局定位系统。所述工作点激光全局定位系统包括激光定位单元4-2获取的当前工作点托盘绝对坐标，激光定位单元4-2通过激光雷达扫描特征点并计算特征点到激光坐标系的相对坐标以及工作点位绝对坐标，从而计算AGV在当前绝对坐标。所述工作点RFID全局定位系统包括敷设在工作点位的RFID绝对坐标标签、安装在AGV车体上的RFID读卡模块以及AGV控制器中的RFID定位单元4-5；所述RFID定位单元4-5通过读卡模块获取RFID绝对信息并计算AGV和RFID的相对坐标，从而计算AGV在当前工作点位的绝对坐标。

所述工作点精细全局定位系统采用二维码定位系统。所述二维码定位系统包括敷设在工作点位的二维码绝对坐标标签3-1、安装在AGV车体上的读码器3-2、以及AGV控制器中的二维码定位单元4-3。所述二维码定位单元4-3通过读码器3-2获取二维码信息并计算AGV在当前二维码的绝对位姿信息。

下面对本发明的定位原理进行说明：

AGV定位分为非工作点模式的定位和工作点模式的定位：非工作点模式定位用于AGV在行车通道上的定位；工作点模式定位用于AGV在工作点位上的定位。本实施例的AGV非工作点模式定位由WIFI区域定位系统和激光局部定位系统组合而成。

本发明AGV非工作点模式定位原理：

1、区域定位方法：

⑴设置WIFI热点的每个定位精度不大于特征物的长度或宽度，所述特征物长度或宽度为特征物沿着行车通道方向设置的长度或宽度。

⑵在同一个WIFI精度范围内特征物不多于四个，一个以上特征物为两两唯一对称，所述WIFI的精度可以设多个。

⑶AGV双网卡同时连接前后两个WIFI，用以区分同一个精度范围内WIFI中心点前后的特征物；特征物包括托盘或货架。

⑷用激光扫描角度区分同一个精度范围内WIFI中心点左右的特征物。

2、局部定位方法：

局部定位方法找到与被锁定特征物相匹配的特征点以及该特征点到激光中心点的相对坐标，再根据被锁定特征物特征点到WIFI的相对坐标和被锁定特征物特征点的绝对坐标计算AGV的绝对坐标。该原理用于本实施例具体解释如下：

⑴WIFI热点的定位精度不超过一个托盘的长度或宽度(沿着AGV前进方向托盘竖放或横放)；一个WIFI可以设置多个精度，每个精度的长度都不能超过托盘的长度或宽度。本实施例托盘沿着通道两侧为竖排，托盘长度为4米，因此，WIFI定位精度为4米。

⑵每个精度范围以WIFI中心点为圆心的四个相限，每个相限的托盘数量不超过1个，如图1a、1b、1c所示，四个相限的托盘顺时针为4号、2号、1号、3号。

⑶用两个WIFI定位同一精度范围内的前后位置的特征点。由于WIFI没有方向，其精度范围是一个环形区域，该环形区域包括上半部分的两个托盘(3号、4号)和下半部分的两个托盘(1号、2号)，上下两排盘均在同一个精度范围内。区分托盘前后位置的方法是在WIFI1的前方再增加一个WIFI2，并使AGV两个网卡同时分别连接WIFI1和WIFI2，通过两个网卡接收信号强度的变化判断AGV所在区域，从而判定AGV在当前WIFI同一个精度范围内的上半部分，还是下半部分。

⑷用激光扫描角度确定同一个精度范围内WIFI1中心点左右位置的托盘。假设AGV走在1号和2号托盘之间，当扫描2号托盘的4条腿时，其扫描角度在激光雷达的0-90度或270-360度范围，而当激光扫描1号托盘的4条腿时，其扫描角度在90-180度或180-270度范围内，根据该特征点的角度值可以唯一锁定用于获取绝对坐标的托盘。本实施例假设以WIFI1右侧的托盘作为被锁定托盘，这时得到被锁定的托盘为2号托盘。

⑸找到与锁定托盘相匹配的特征点并计算AGV的绝对坐标。具体为用特征点到激光中心点的距离和特征点之间的位置关系进行特征点的匹配。激光雷达扫描通道右侧的特征点一共可以扫描到16个特征点，根据距离和角度给每个特征点计算一个相对于激光中心点的X、Y。从这16组特征点中找出与激光中心点距离最近的四个特征点并且这四个特征点之间X、Y的距离满足同一个托盘的四个托盘腿之间的X、Y距离要求，该四个特征点就是与锁定托盘匹配的有效特征点。

⑹根据有效特征点计算AGV的绝对坐标，以上方法确定了四个有效特征点以及这四个有效特征点到激光中心点的相对坐标、以及被锁定托盘在数据库的绝对坐标，假设AGV的中心点与激光坐标系中心点重合，由此可以定位AGV当前的绝对坐标。

实施例1：每个WIFI热点设置一个精度。

以下对图1a至图1c的AGV定位过程说明如下；

⑴当AGV走在图1a的位置应该怎样判断有效特征点

如图1a所示，此时网卡1连接WIFI1，网卡2连接WIFI2，由于网卡2接收WIFI2的信号强度在WIFI2的第一精度范围以外，因此，网卡2接收WIFI2的信号强度要小于网卡1接收WIFI1的信号强度。由此可知AGV行走在1号和2号托盘之间。由于AGV行走在1号和2号托盘之间，所以，2号托盘的四个特征点距离激光坐标系中心点最近，再进一步判断2号托盘这四个特征点相互位置关系是否满足同一个托盘特征点的前后位置关系，经过判断，2号托盘四个特征点符合有效特征点的关系，因此，2号托盘的四个特征点为有效特征点。

⑵当AGV走在图1b的位置应该怎样判断有效特征点

如图1b所示，当AGV走在WIFI1的中心点附近位置时，网卡1接收WIFI1的信号逐渐达到最强，网卡2处于WIFI2第一精度范围的临界点。根据这点可知AGV行走在2号和4号托盘之间。此时，被锁定托盘可以是1号托盘、3号托盘、2号托盘、4号托盘中的任何一个托盘，可以根据激光扫描这四个托盘腿的角度不同任意锁定其中一个托盘，如果锁定1号托盘，则选择扫描角度在180-270度范围的四个特征点作为有效特征点；如果锁定3号托盘，则选择扫描角度在90-180度范围的四个特征点作为有效特征点；如果锁定4号托盘，则选择扫描角度在0-90度范围的四个特征点作为有效特征点；如果锁定2号托盘，则选择扫描角度在270-360度范围的四个特征点作为有效特征点；

⑶当AGV走在图1c的位置应该怎样判断有效特征点

如图1c所示，当AGV走在3号托盘和4号托盘之间时，此时网卡1仍然处于WIFI1的第一精度值范围，网卡2则由WIFI2的第一精度以外移进了WIFI2的第一精度值范围内，根据网卡2接收WIFI2信号强度值为第一精度强度值，可以知道AGV进入了3号托盘和4号托盘之间的区域。此时，可以锁定3号、4号托盘中的任何一个作为被锁定托盘，如果锁定3号托盘，则选择扫描角度在90-180度范围的四个特征点作为有效特征点；如果锁定4号托盘，则选择扫描角度在0-90度范围的四个特征点作为有效特征点。

实施例2：每个WIFI热点设置3个精度

⑴如图2所示，当AGV进入1号、2号托盘之间时，此时，网卡1接收WIFI1的第一精度范围的信号，网卡2接收WIFI2第四精度范围的信号，据此，判断AGV走在1号、2号托盘之间。被锁定的托盘可以是1号、2号托盘中的任何一个，根据扫描角度的不同，确定有效特征点。

⑵当AGV进入3号、4号托盘之间时，此时，网卡1接收WIFI1的第一精度范围的信号，网卡2接收WIFI2第三精度范围的信号，据此，判断AGV走在3号、4号托盘之间。被锁定的托盘可以是3号、4号托盘中的任何一个，根据扫描角度的不同，确定有效特征点。

⑶当AGV进入5号、6号托盘之间时，此时，网卡1接收WIFI1的第二精度范围的信号，网卡2接收WIFI2第二精度范围的信号，据此，判断AGV走在5号、6号托盘之间。被锁定的托盘可以是5号、6号托盘中的任何一个，根据扫描角度的不同，确定有效特征点。

⑷当AGV进入7号、8号托盘之间时，此时，网卡1接收WIFI1的第三精度范围的信号，网卡2接收WIFI2第一精度范围的信号，据此，判断AGV走在7号、8号托盘之间。被锁定的托盘可以是7号、8号托盘中的任何一个，根据扫描角度的不同，确定有效特征点。

⑸当AGV进入WIFI2中心点附近的网卡切换区5-1时，网卡1放弃对于WIFI1的连接，而启动对WIFI2的连接。

⑹当AGV进入9号、10号托盘之间时，此时，网卡1连接WIFI3，而网卡2还是连接WIFI2，网卡1进入WIFI3的第三精度区域，网卡2进入WIFI2的第一精度区域，据此，判断AGV走在9号、10号托盘之间。被锁定的托盘可以是9号、10号托盘中的任何一个，根据扫描角度的不同，确定有效特征点。

⑺当AGV进入11号、12号托盘之间时，网卡1进入WIFI3的第二精度区域，网卡2进入WIFI2的第二精度区域，据此，判断AGV走在11号、12号托盘之间。被锁定的托盘可以是11号、12号托盘中的任何一个，根据扫描角度的不同，确定有效特征点。

⑻当AGV进入13号、14号托盘之间时，网卡1进入WIFI3的第一精度区域，网卡2进入WIFI2的第三精度区域，据此，判断AGV走在13号、14号托盘之间。被锁定的托盘可以是13号、14号托盘中的任何一个，根据扫描角度的不同，确定有效特征点。

⑼当AGV进入WIFI3中心点附近的切换区域时，网卡2放弃对于WIFI2的连接，而启动对WIFI4的连接。

⑽当AGV进入15号、16号托盘之间时，网卡1进入WIFI3的第一精度区域，网卡2进入WIFI4的第三精度区域，据此，判断AGV走在15号、16号托盘之间。被锁定的托盘可以是15号、16号托盘中的任何一个，根据扫描角度的不同，确定有效特征点。

基于以上原理，本发明的定位方法，包括以下步骤：

步骤1、初始化AGV全局分层定位系统环境，具体包括以下过程：

⑴在AGV环境中设置用于标识路标的初始化标志物；

所述初始化标志物包括沿着AGV导航路径均匀设置的WIFI热点、托盘或者货架、在AGV工作点位设置的二维码，所述AGV工作点位包括仓储地表面上的存储位或货架上的存储位、仓储地面拐角处、拣货停止位置等区域。

WIFI热点设置原理说明如下：

A、每个WIFI精度范围内的特征物不多于4个，可以是1个、2个、4个，但不能是3个，主要是为了上下左右唯一对称的需要，上下位置通过双网卡同时连接两个WIFI，两个网卡接受WIFI信号强度不同进行区别；左右位置则通过激光扫描角度进行区别，如果同一个精度范围出现3个特征物，则不能通过以上方法区别位置特征，因此，WIFI精度范围内的特征物为1、2、4个。

B、WIFI设置的数量为偶数，最少为2个，这样能够满足双网卡同时连接两个WIFI的需要。

C、所有WIFI的每个精度应该是一致的。例如，WIFI1的第一精度和WIFI2的第一精度値应该相同，WIFI1的第二精度和WIFI2的第二精度値应该相同。

D、两个WIFI的精度范围应该以其中一个WIFI的圆心点为界限交错设置。也就是WIFI圆心点上半部分为前一个WIFI的精度范围，下半部分为当前WIFI的精度范围。以图1a为例，当AGV处于1号、2号托盘之间时，网卡2此时接受WIFI2的信号强度在WIFI2的第一精度范围以外，而AGV到达3号、4号托盘之间时，网卡2接收到的WIFI2的信号强度在WIFI2的第一精度内，通过网卡2在前后两个不同位置接收WIFI2的信号强度不同，区分AGV的位置。

激光雷达扫描特征物的环境要求如下：

如图4所示，激光雷达发射的光线要和被扫描特征点在同一个平面内才能满足要求，因此，激光的高度要低于托盘表面的高度、在托盘表面以下才能符合扫描要求。

⑵AGV调度服务器保存初始化标志物的绝对坐标位置；

步骤2、设置AGV工作模式为工作点模式和非工作点模式，所述工作点模式采用工作点模式定位方法，所述非工作点模式采用非工作点模式定位方法；

所述非工作点模式定位方法包括区域定位方法和局部定位方法。

所述区域定位方法包括以下过程：

①设置WIFI的每个定位精度不大于特征物的长度或宽度，所述特征物长度或宽度为特征物沿着行车通道方向设置的长度或宽度；

②在同一个WIFI精度范围内特征物数量不多于四个，一个以上特征物为两两唯一对称；

③AGV双网卡同时连接前后两个WIFI，用以区分同一个精度范围内WIFI中心点前后的特征物；

④用激光扫描角度区分同一个精度范围内激光坐标系中心点两侧特征物的位置；

所述特征物包括托盘或货架；

所述WIFI的定位精度可以设置多个；

所述WIFI的数量为偶数；

所述局部定位方法包括以下过程：

①找到与被锁定特征物相匹配的特征点以及该特征点到激光中心点的相对坐标；

②根据锁定特征物特征点到WIFI的相对坐标和被锁定特征物特征点的绝对坐标计算AGV的绝对坐标。

所述工作点模式定位方法包括：工作点模式的激光定位方法、工作点模式的RFID定位方法、工作点模式的二维码定位方法。

所述工作点模式的激光定位方法通过激光定位单元获取工作点位的绝对坐标、激光雷达扫描工作点位上的特征点、以及激光定位单元计算特征点到激光坐标系的相对位置坐标进行定位；所述工作点模式的RFID定位方法通过RFID读卡模块读取RFID绝对坐标并传送给RFID定位单元，以及通过RFID定位单元计算AGV小车和RFID标签的相对位置坐标进行定位；所示工作点模式的二维码定位通过读码器读取工作点位上的二维码绝对坐标并传送给二维码定位单元、以及二维码定位单元通过计算AGV小车和二维码的相对位置坐标进行定位。

步骤3、服务器向AGV发送每次任务起始点和目标点的工作模式；

步骤4、AGV进入起始点或目标点工作模式区域，采用对应其工作点模式的定位方法进行定位。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种面向AGV的全局分层定位系统，其特征在于：包括区域定位系统、局部定位系统、工作点位定位系统和AGV中央控制系统，所述区域定位系统、局部定位系统、工作点位定位系统通过无线网络与AGV中央控制系统相连接；所述区域定位系统向局部定位系统提供当前工作的区域信息，所述局部定位系统根据区域定位系统提供的区域信息以及该区域信息范围内的特征点在绝对坐标系下的坐标，进行区域内的定位；所述AGV中央控制系统控制AGV执行相应定位系统的定位；

所述区域定位系统包括WIFI定位系统，所述局部定位系统包括激光定位系统，所述区域定位系统和局部定位系统用于AGV在行车通道上的定位；所述工作点位定位系统包括工作点非精细全局定位系统和工作点精细全局定位系统并用于AGV在工作点位的定位，所述工作点位包括车辆存取间出口处、仓储地表面上存储位或货架上的存储位、仓储地面拐角处和拣货停止位；

所述工作点非精细全局定位系统包括工作点激光全局定位系统和工作点RFID全局定位系统；所述工作点激光全局定位系统包括激光定位单元获取的当前工作点托盘绝对坐标，激光定位单元通过激光雷达扫描特征点并计算特征点到激光坐标系的相对坐标以及工作点位绝对坐标，从而计算AGV在当前绝对坐标；所述工作点RFID全局定位系统包括敷设在工作点位的RFID绝对坐标标签、安装在AGV车体上的RFID读卡模块以及AGV控制器中的RFID定位单元，所述RFID定位单元通过读卡模块获取RFID绝对信息并计算AGV和RFID的相对坐标，从而计算AGV在当前工作点位的绝对坐标；

所述工作点精细全局定位系统采用二维码定位系统，该二维码定位系统包括敷设在工作点位的二维码绝对坐标标签、安装在AGV车体上的读码器、以及AGV控制器中的二维码定位单元，所述二维码定位单元通过读码器获取二维码信息并计算AGV在当前二维码的绝对位姿信息。

2.根据权利要求1所述的面向AGV的全局分层定位系统，其特征在于：所述AGV中央控制系统包括AGV端的AGV控制器、服务器端的AGV调度服务器、设置在AGV导航路径上的无线通讯模块以及无线通讯模块与AGV调度服务器之间的路由器，该无线通讯模块为WIFI模块。

3.根据权利要求1所述的面向AGV的全局分层定位系统，其特征在于：所述WIFI定位系统包括设置于AGV工作区域内的位置已知的多个WIFI热点和连接多个WIFI热点的路由器、安装在AGV控制器中的网卡及WIFI定位单元，路由器根据其能够连接的WIFI热点和路由的RSSI能量信号或其ID号，对AGV所在区域进行定位。

4.根据权利要求1所述的面向AGV的全局分层定位系统，其特征在于：所述局部定位系统包括安装在AGV车体上的激光雷达、分布在行车通道两侧局部区域内的位置已知特征点以及AGV控制器中的激光定位单元，所述激光扫描特征点包括行车通道两侧当前区域的托盘腿特征点、货架特征点、以及墙柱、通道特征信息；所述激光定位单元包括托盘、货架、墙柱、通道绝对坐标地图单元，该激光定位单元通过激光坐标系内的相对位置坐标和区域绝对位置坐标计算局部区域内当前点的绝对位置坐标。

5.一种如权利要求1至4任意一项所述面向AGV的全局分层定位系统的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、初始化AGV全局分层定位系统环境：⑴在AGV环境中设置用于标识路标的初始化标志物；⑵AGV调度服务器保存初始化标志物的绝对坐标位置；

步骤2、将AGV的工作模式设置为工作点模式和非工作点模式，所述工作点模式采用工作点模式定位方法进行定位，所述非工作点模式采用非工作点模式定位方法进行定位；

步骤3、AGV调度服务器向AGV发送每次任务起始点和目标点的工作模式；

步骤4、AGV进入起始点或目标点工作模式区域，采用对应其工作点模式的定位方法进行定位。

6.根据权利要求5所述的面向AGV的全局分层定位系统的定位方法，其特征在于：所述步骤2的非工作点模式定位方法采用区域定位方法和局部定位方法进行定位：

所述区域定位方法包括以下过程：

⑴设置WIFI热点的每个定位精度，每个定位精度不大于特征物长度或宽度，所述特征物长度或宽度为特征物沿着行车通道方向设置的长度或宽度，所述WIFI热点的数量为偶数；

⑵在同一个定位精度范围内特征物数量不多于四个，一个以上特征物为两两唯一对称；

⑶所述AGV双网卡同时连接前后两个WIFI热点，用以区分同一个精度范围内WIFI中心点前后的特征物，所述特征物包括托盘或货架；

⑷用激光扫描角度区分同一个精度范围内激光坐标系中心点两侧特征物的位置；

所述局部定位方法包括以下过程：

⑴找到与被锁定特征物相匹配的特征点以及该特征点到激光中心点的相对坐标；

⑵根据锁定特征物特征点到WIFI热点的相对坐标以及被锁定特征物特征点的绝对坐标计算AGV的绝对坐标。

7.根据权利要求5所述的面向AGV的全局分层定位系统的定位方法，其特征在于：所述步骤2的工作点模式定位方法包括：工作点模式的激光定位方法、工作点模式的RFID定位方法、工作点模式的二维码定位方法。

8.根据权利要求7所述的面向AGV的全局分层定位系统的定位方法，其特征在于：所述工作点模式的激光定位方法通过激光定位单元获取工作点位的绝对坐标、激光雷达扫描工作点位上的特征点、以及激光定位单元计算特征点到激光坐标系的相对位置坐标进行定位；所述工作点模式的RFID定位方法通过RFID读卡模块读取RFID绝对坐标并传送给RFID定位单元，以及通过RFID定位单元计算AGV小车和RFID标签的相对位置坐标进行定位；所示工作点模式的二维码定位方法通过读码器读取工作点位上的二维码绝对坐标并传送给二维码定位单元、以及二维码定位单元通过计算AGV小车和二维码的相对位置坐标进行定位。