CN108036784A - 一种室内定位方法、导航方法及系统 - Google Patents
一种室内定位方法、导航方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108036784A CN108036784A CN201711108074.7A CN201711108074A CN108036784A CN 108036784 A CN108036784 A CN 108036784A CN 201711108074 A CN201711108074 A CN 201711108074A CN 108036784 A CN108036784 A CN 108036784A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- agv
- location data
- uwb
- electronic tags
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
- G01C21/206—Instruments for performing navigational calculations specially adapted for indoor navigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
本申请实施例提供了一种室内定位方法、导航方法及系统，用以解决现有技术中累计误差/非视距误差大的问题。该方法应用于自动导引运输车AGV，AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签，包括：主控制器从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签中获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；采用卡尔曼滤波器对第一和第二定位数据、第一和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到最优定位数据和最优姿态数据。利用本定位方法可获得准确的定位数据获得导航信息,能够使用较为廉价的器件得到理想的导航精度。
Description
技术领域
本申请涉及分析及测量控制技术领域，尤其涉及一种室内定位方法、导航方法及系统。
背景技术
目前，AGV的(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)引导方式主要分为固定路径引导和自由路径引导，固定路径引导包括：电磁引导、磁带引导和光学引导等，目前固定路径引导方式以及较成熟，成本也相对较低，尤其是磁带引导方式应用最为广泛。
固定路径引导AGV虽然有着技术成熟、可靠性高、成本较低等优点，但其缺点也是十分突出的。柔性程度较差是其主要劣势之一，AGV只能沿着磁带等固定路径运行，改变路线需要重新铺设引导介质。且铺设的引导介质往往因人员走动、货车及AGV本身碾压而破损，不及时更换就会造成AGV无法正常运行。此外还有安装复杂，需要破坏地面等缺点。
因此，自由路径引导方式成为目前AGV的主要研究方向，目前室内AGV自由路径引导方式包括：惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)引导和视觉引导。
INS通过惯性导航器件(包括陀螺仪和加速度计)来间接测量AGV的位姿坐标。由于计算是对加速度及角度的积分，因此会产生累计误差，而导引的精度和可靠性与惯性导航器件的制造精度及其后续信号处理密切相关，成本也随着器件的制造精度提高。
视觉引导是实时获取行驶路径周围的图像数据，通过图像处理与存储的图像数据库数据进行匹配确定当前位置，图像处理的数据量较大，对于控制器要求较高，而且图像数据易受环境光等因素干扰，稳定性得不到保障。
此外，UWB(Ultra Wide Band，超宽带)定位技术目前被应用于GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)导航失效的室内环境，其优点在于隐蔽性好、截获率低、处理增益高、多径分辨能力强、传输速率高、系统容量大、功耗低等，但是测距信号易受周围环境影响，特别是非视距传播(Non-Line of Sight,NLOS)很大程度上降低了系统的定位精度。
综上所述，INS引导方式存在累计误差，高精度INS器件成本高，UWB定位方式存在非视距误差大的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种室内定位方法、导航方法及系统，用以解决现有技术中INS引导方式存在累计误差，高精度INS器件成本高，UWB(超宽带)定位方式存在非视距误差大的问题。
一种室内定位方法，应用于自动导引运输车AGV，所述AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签，所述方法包括：
主控制器从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签中获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；
利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；
采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到最优定位数据和最优姿态数据。
一种室内导航方法，应用于自动导引运输车AGV，所述AGV包括主控制器、惯性导航系统INS、至少UWB电子标签和差速轮控制器，所述方法包括：
步骤1：主控制器从INS中获取的第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签中获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；
步骤2：利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；
步骤3：采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到当前最优定位数据和当前最优姿态数据；
步骤4：利用当前最优定位数据、当前最优姿态数据和AGV的当前运动参数，预估当前预期目标点的定位数据和姿态数据；
步骤5：基于预估的当前预期目标点的定位数据和姿态数据，向差速轮控制器发送控制信号，以使AGV逼近当前预期目标点；
步骤6：到达当前预期目标点后，再次执行上述步骤1至步骤3，得到当前最优定位数据和当前最优姿态数据；
步骤7：将获得的当前最优定位数据、当前最优姿态数据和预估的当前预期目标点的定位数据、姿态数据相应进行做差，获得差值，若差值不在设定范围内，则跳转至步骤5。
一种室内定位系统，所述系统包括自动导引运输车AGV和至少3个UWB基站，其中，AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签：
INS，用于根据集成的三轴陀螺仪和三轴加速度计测量得到的三轴角速度和三轴加速度值，解算出AGV的第一定位数据和第一姿态数据；
UWB电子标签，用于与周围布置的UWB基站通讯，利用通讯数据确定UWB电子标签与各UWB基站的距离；
主控制器，用于从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到最优定位数据和最优姿态数据。
一种室内导航系统，所述系统包括：自动导引运输车AGV和至少3个UWB基站，其中，AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签：
INS，用于根据集成的三轴陀螺仪和三轴加速度计测量得到的三轴角速度和三轴加速度值，解算出AGV的第一定位数据和第一姿态数据；
UWB电子标签，用于与周围布置的UWB基站通讯，利用通讯数据计算得到与各UWB基站的距离；
主控制器，用于从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到当前最优定位数据和当前最优姿态数据；利用当前最优定位数据、当前最优姿态数据和AGV的当前运动参数，预估当前预期目标点的定位数据和姿态数据；基于预估的当前预期目标点的定位数据和姿态数据，向差速轮控制器发送控制信号，以使AGV逼近当前预期目标点；到达当前预期目标点后，再次执行从INS获取第一定位数据和第一姿态数据的操作，得到当前最优定位数据和最优姿态数据；将获得的当前最优定位数据、当前最优姿态数据和预估的当前预期目标点的定位数据、姿态数据相应进行做差，获得差值，若差值不在设定范围内，则执行向差速轮控制器发送控制信号的操作。
有益效果：
本申请实施例的方案中，在AGV上安装至少两个UWB电子标签，利用至少两个UWB电子标签不仅能获得AGV的第一定位数据，而且能获得第一姿态数据，使得后续可采用卡尔曼滤波器，与INS测得的第二定位数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，最终得出最优定位数据和最优姿态数据，使得室内定位较为准确，后续利用这一较为准确的定位数据获得导航信息，弥补了INS和UWB各自的缺点，能够使用较为廉价的器件得到理想的导航精度。
附图说明
图1为本申请实施例一提供的室内定位系统的结构示意图；
图2为本申请实施例一提供的UWB电子标签安装及第二定位数据和第二姿态数据的计算示意图；
图3为本申请实施例二提供的室内定位方法的流程图；
图4为本申请实施例二提供的卡尔曼滤波器结构图；
图5为本申请实施例三提供的室内导航系统的结构示意图；
图6为本申请实施例四提供的室内导航方法的流程图。
附图标记说明：
1、AGV本体；2、差速驱动轮；3、万向轮；4、UWB电子标签1；5、UWB电子标签2。
具体实施方式
为了解决现有的INS引导方式存在累计误差，高精度INS器件成本高，UWB(超宽带)定位方式存在非视距误差大的问题，本申请实施例提供一种室内定位方法、导航方法及系统。
以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1所示，其为本申请实施例一提供的室内定位系统的结构示意图，所述系统包括自动导引运输车AGV和至少3个UWB基站，其中，AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签：
INS，用于根据集成的三轴陀螺仪和三轴加速度计测量得到的三轴角速度和三轴加速度值，解算出AGV的第一定位数据和第一姿态数据；
上述AGV的第一定位数据即为从INS系统获得的AGV的位置数据，这里为了与基于UWB电子标签获取的UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据得到的AGV的位置数据进行区分，将从INS系统获得的AGV的位置数据作为AGV的第一定位数据。
上述AGV的第一姿态数据即为从INS系统获得的AGV的方位角数据，这里为了与基于UWB电子标签获取的UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据得到的AGV的方位角数据进行区分，将从INS系统获得的AGV的方位角数据作为AGV的第一方位角数据。
此外，INS，还可以根据集成的三轴陀螺仪和三轴加速度计测量得到的三轴角速度和三轴加速度值，解算出AGV的速度信息，作为后续导航时的运动参数信息。
INS中集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计，利用三轴陀螺仪可以测量出AGV的角速度，对角速度进行积分运算可得到AGV方位角θ1，同时，利用三轴加速度计可以测量出AGV在X、Y轴上的加速度值(由于AGV在XY平面运行，因此忽略Z轴加速度)，再进行二重积分运算可得到AGV的位置坐标P1(x1，y1)。
UWB电子标签，用于与周围布置的UWB基站通讯，利用通讯数据计算得到与各UWB基站的距离；
具体的，可以利用现有技术中的TOF(TimeFlight，飞行时间)方法计算得到与各基站的距离，当然也可以利用现有技术中的其他定位距离获取方法确定UWB标签与各UWB基站的距离。
UWB定位是利用AGV上安装的UWB电子标签与周围布置的UWB基站进行通信，利用TOF方法计算得到与各基站(三个以上)之间的距离。将三个距离信息送到AGV主控制器，利用TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)算法进行解算，就可以得到UWB标签的位置坐标。在AGV上安装两个UWB电子标签，则不但可以得到AGV的位置坐标P2(x2，y2)，而且可以得到AGV的方位角θ2。
主控制器，用于从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到最优定位数据和最优姿态数据。
本申请实施例的方案中，在AGV上安装至少两个UWB电子标签，利用至少两个UWB电子标签不仅能获得AGV的第一定位数据，而且能获得第一姿态数据，使得后续可采用卡尔曼滤波器，与INS测得的第二定位数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，最终得出最优定位数据和最优姿态数据，使得室内定位较为准确。
较佳的，UWB电子标签的个数为2个，2个UWB电子标签一前一后安装于AGV运动方向的中心轴上，且一个安装于AGV中心点。
此时，安装于AGV的中心点的UWB电子标签的位置坐标即可代表AGV的位置坐标，也即AGV的第二定位数据。
较佳的，所述主控制器，具体用于利用UWB电子标签与各UWB基站之间的距离值，确定两个UWB电子标签的坐标值P2(x2，y2)以及P2′(x2′，y2′)，其中，P2′(x2′，y2′)为安装在AGV中心的UWB电子标签的坐标；根据以下公式得到AGV的第二姿态数据θ2：
上述较佳的实施方式下，UWB电子标签的安装以及第二定位数据和第二姿态数据计算示意图如图2所示。
实施例二
如图3所示，其为本申请实施例二提供的室内定位方法的流程图，该方法应用于自动导引运输车AGV，所述AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签，方法包括以下步骤：
步骤301：主控制器从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；
步骤302：利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；
较佳的，UWB电子标签的个数为2个，2个UWB电子标签一前一后安装于AGV运动方向的中心轴上，且至少一个安装于AGV中心点。
较佳的，利用获取到的第二定位数据进行姿态解算，获得第二姿态数据，具体包括：
利用UWB电子标签与各UWB基站之间的距离值，确定两个UWB电子标签的坐标值P2(x2，y2)以及P2′(x2′，y2′)，其中，P2′(x2′，y2′)为安装在AGV中心的UWB电子标签的坐标；
根据以下公式得到AGV的第二姿态数据θ2：
步骤304：采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到最优定位数据和最优姿态数据。
为了更清楚直观地理解本申请实施例二的方案，图4给出了用卡尔曼滤波器获得最优定位数据和最优姿态数据的数据流向框图。
实施例三
基于与实施例一和实施例二的同一发明构思，本申请实施例三提供的一种室内导航系统，其结构示意图如图5所示，所述系统包括：AGV和至少3个UWB基站，其中，AGV包括主控制器、INS和至少2个UWB电子标签：
INS，用于根据集成的三轴陀螺仪和三轴加速度计测量得到的三轴角速度和三轴加速度值，解算出AGV的第一定位数据和第一姿态数据；
UWB电子标签，用于与周围布置的UWB基站通讯，利用通讯数据计算得到与各UWB基站的距离；
主控制器，用于从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到当前最优定位数据和当前最优姿态数据；利用当前最优定位数据、当前最优姿态数据和AGV的当前运动参数，预估当前预期目标点的定位数据和姿态数据；基于预估的当前预期目标点的定位数据和姿态数据，向差速轮控制器发送控制信号，以使AGV逼近当前预期目标点；到达当前预期目标点后，再次执行从INS获取第一定位数据和第一姿态数据操作，得到当前最优定位数据和最优姿态数据；将获得的当前最优定位数据、当前最优姿态数据和预估的当前预期目标点的定位数据、姿态数据相应进行做差，获得差值，若差值不在设定范围内，则执行向差速轮控制器发送控制信号的操作。
较佳的，所述主控制器，还用于若差值在设定范围内，则执行利用当前最优定位数据、当前最优姿态数据和AGV的当前运动参数，预估当前预期目标点的定位数据和姿态数据的操作。
实施例四
基于与实施例一和实施例二的同一发明构思，本申请实施例三提供的一种室内导航方法，其流程图如图6所示，所述方法应用于自动导引运输车AGV，所述AGV包括主控制器、惯性导航系统INS、至少UWB电子标签和差速轮控制器，所述方法包括：
步骤601：主控制器从INS中获取的第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签中获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；
步骤602：利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；
步骤603：采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到当前最优定位数据和当前最优姿态数据；
步骤604：利用当前最优定位数据、当前最优姿态数据和AGV的当前运动参数，预估当前预期目标点的定位数据和姿态数据；
步骤605：基于预估的当前预期目标点的定位数据和姿态数据，向差速轮控制器发送控制信号，以使AGV逼近当前预期目标点；
步骤606：到达当前预期目标点后，再次执行上述步骤601至步骤604，得到当前最优定位数据和最优姿态数据；
步骤607：将获得的当前最优定位数据、当前最优姿态数据和预估的当前预期目标点的定位数据、姿态数据相应进行做差，获得差值，若差值不在设定范围内，则跳转至步骤605。
较佳的，若差值在设定范围内，则跳转至步骤604。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式实现。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中终端中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的终端中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个终端中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种室内定位方法，其特征在于，应用于自动导引运输车AGV，所述AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签，所述方法包括：
主控制器从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签中获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；
利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；
采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到最优定位数据和最优姿态数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，UWB电子标签的个数为2个，2个UWB电子标签一前一后安装于AGV运动方向的中心轴上，且至少一个安装于AGV中心点。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用获取到的距离数据确定AGV的第二姿态数据，具体包括：
利用UWB电子标签与各UWB基站之间的距离值，确定两个UWB电子标签的坐标值P2(x2，y2)以及P2′(x2′，y2′)，其中，P2′(x2′，y2′)为安装在AGV中心的UWB电子标签的坐标；
根据以下公式得到AGV的第二姿态数据θ2：
<mrow>
<msub>
<mi>tan&theta;</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msubsup>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msubsup>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>.</mo>
</mrow>
4.一种室内导航方法，其特征在于，应用于自动导引运输车AGV，所述AGV包括主控制器、惯性导航系统INS、至少UWB电子标签和差速轮控制器，所述方法包括：
步骤1：主控制器从INS中获取的第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签中获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；
步骤2：利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；
步骤3：采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到当前最优定位数据和当前最优姿态数据；
步骤4：利用当前最优定位数据、当前最优姿态数据和AGV的当前运动参数，预估当前预期目标点的定位数据和姿态数据；
步骤5：基于预估的当前预期目标点的定位数据和姿态数据，向差速轮控制器发送控制信号，以使AGV逼近当前预期目标点；
步骤6：到达当前预期目标点后，再次执行上述步骤1至步骤3，得到当前最优定位数据和当前最优姿态数据；
步骤7：将获得的当前最优定位数据、当前最优姿态数据和预估的当前预期目标点的定位数据、姿态数据相应进行做差，获得差值，若差值不在设定范围内，则跳转至步骤5。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，若差值在设定范围内，则跳转至步骤4。
6.一种室内定位系统，其特征在于，所述系统包括自动导引运输车AGV和至少3个UWB基站，其中，AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签：
INS，用于根据集成的三轴陀螺仪和三轴加速度计测量得到的三轴角速度和三轴加速度值，解算出AGV的第一定位数据和第一姿态数据；
UWB电子标签，用于与周围布置的UWB基站通讯，利用通讯数据确定UWB电子标签与各UWB基站的距离；
主控制器，用于从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到最优定位数据和最优姿态数据。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，UWB电子标签的个数为2个，2个UWB电子标签一前一后安装于AGV运动方向的中心轴上，且至少一个安装于AGV中心点。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述主控制器，具体用于利用UWB电子标签与各UWB基站之间的距离值，确定两个UWB电子标签的坐标值P2(x2，y2)以及P2′(x2′，y2′)，其中，P2′(x2′，y2′)为安装在AGV中心的UWB电子标签的坐标；根据以下公式得到AGV的第二姿态数据θ2：
<mrow>
<msub>
<mi>tan&theta;</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msubsup>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msubsup>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>.</mo>
</mrow>
9.一种室内导航系统，其特征在于，所述系统包括：自动导引运输车AGV和至少3个UWB基站，其中，AGV包括主控制器、惯性导航系统INS和至少2个UWB电子标签：
INS，用于根据集成的三轴陀螺仪和三轴加速度计测量得到的三轴角速度和三轴加速度值，解算出AGV的第一定位数据和第一姿态数据；
UWB电子标签，用于与周围布置的UWB基站通讯，利用通讯数据计算得到与各UWB基站的距离；
主控制器，用于从INS获取第一定位数据和第一姿态数据，并分别从至少两个超宽带UWB电子标签获取UWB电子标签与各UWB基站间的距离数据；利用获取到的距离数据确定AGV的第二定位数据和第二姿态数据；采用卡尔曼滤波器对第一定位数据、第二定位数据、第一姿态数据和第二姿态数据进行自回归数据处理，得到当前最优定位数据和当前最优姿态数据；利用当前最优定位数据、当前最优姿态数据和AGV的当前运动参数，预估当前预期目标点的定位数据和姿态数据；基于预估的当前预期目标点的定位数据和姿态数据，向差速轮控制器发送控制信号，以使AGV逼近当前预期目标点；到达当前预期目标点后，再次执行从INS获取第一定位数据和第一姿态数据的操作，得到当前最优定位数据和最优姿态数据；将获得的当前最优定位数据、当前最优姿态数据和预估的当前预期目标点的定位数据、姿态数据相应进行做差，获得差值，若差值不在设定范围内，则执行向差速轮控制器发送控制信号的操作。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述主控制器，还用于若差值在设定范围内，则执行利用当前最优定位数据、当前最优姿态数据和AGV的当前运动参数，预估当前预期目标点的定位数据和姿态数据的操作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711108074.7A CN108036784A (zh) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | 一种室内定位方法、导航方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711108074.7A CN108036784A (zh) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | 一种室内定位方法、导航方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108036784A true CN108036784A (zh) | 2018-05-15 |
Family
ID=62093984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711108074.7A Pending CN108036784A (zh) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | 一种室内定位方法、导航方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108036784A (zh) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108981720A (zh) * | 2018-10-25 | 2018-12-11 | 哈尔滨工业大学 | Uwb与惯导融合的室内导航系统 |
| CN109018077A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-18 | 山东力创科技股份有限公司 | 一种基站导航双舵轮agv车及使用方法 |
| CN109084760A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-25 | 北京壹氢科技有限公司 | 一种楼宇间导航系统 |
| CN109143162A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-04 | 成都精位科技有限公司 | 车辆姿态计算方法及装置 |
| CN109270932A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-25 | 成都精位科技有限公司 | 自动驾驶定位系统及自动驾驶系统 |
| CN109283565A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-29 | 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 | 基于uwb融合gps与惯性导航的室内外定位系统及方法 |
| CN109282811A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-29 | 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 | Uwb与智能手机互联的室内外定位系统与方法 |
| CN109425342A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-03-05 | 青岛大学 | 基于uwb技术的室内定位跟随无人机装备 |
| CN109451435A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-03-08 | 山东农业大学 | 一种温室内作业机具定位方法、系统及终端 |
| CN109471066A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-15 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 车辆航向角的确定方法、装置以及车辆 |
| CN109541535A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-03-29 | 浙江智澜科技有限公司 | 一种基于uwb和视觉slam的agv室内定位及导航的方法 |
| CN109631908A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-16 | 北京永安信通科技股份有限公司 | 基于建筑物结构数据的对象定位方法、装置和电子设备 |
| CN110174891A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-27 | 江苏大学 | 一种基于wifi无线通信的agv集群控制系统及方法 |
| CN110371164A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-25 | 交控科技股份有限公司 | 轨道列车在道岔行驶方向的检测系统及方法 |
| CN110686671A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-14 | 同济大学 | 基于多传感器信息融合的室内3d实时定位方法及装置 |
| CN110782696A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-02-11 | 长城汽车股份有限公司 | 用于代客泊车的控制系统 |
| CN110798792A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-02-14 | 长城汽车股份有限公司 | 车辆定位装置、车辆定位系统以及车辆 |
| CN110972679A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-10 | 江苏若博机器人科技有限公司 | 一种uwb定位的割草机器人 |
| CN111148022A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 一种移动设备及其定位方法和装置 |
| CN111144524A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 广东博智林机器人有限公司 | 一种定位定向设备及agv引导车 |
| CN111505935A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-07 | 内蒙古工业大学 | 一种自动引导车控制方法和系统 |
| WO2021003983A1 (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 回归引导方法、回归引导装置、移动机器人及存储介质 |
| CN112346008A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-09 | 济南大学 | 基于uwb的agv定位导航方法及系统装置 |
| AT523886A1 (de) * | 2020-06-03 | 2021-12-15 | Wasserbauer Holding Gmbh | Anordnung zur Steuerung eines selbstfahrenden Arbeitsgeräts |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103197279A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-07-10 | 中国矿业大学 | 一种移动目标协同定位系统及定位方法 |
| CN105547297A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-04 | 武汉大学 | 一种基于uwb定位系统的室内定位方法 |
| CN106919171A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-07-04 | 安科智慧城市技术（中国）有限公司 | 一种机器人室内定位导航系统及方法 |
| CN107065858A (zh) * | 2017-02-13 | 2017-08-18 | 四川超影科技有限公司 | 基于超宽带的巡检机器人导航方法 |
| CN107238385A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-10-10 | 中国矿业大学 | 一种采煤机绝对位姿检测方法 |
| CN107300385A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-10-27 | 上海瀚界科技发展有限公司 | 基于uwb测距的惯导定位系统 |
-
2017
- 2017-11-10 CN CN201711108074.7A patent/CN108036784A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103197279A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-07-10 | 中国矿业大学 | 一种移动目标协同定位系统及定位方法 |
| CN105547297A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-04 | 武汉大学 | 一种基于uwb定位系统的室内定位方法 |
| CN107065858A (zh) * | 2017-02-13 | 2017-08-18 | 四川超影科技有限公司 | 基于超宽带的巡检机器人导航方法 |
| CN106919171A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-07-04 | 安科智慧城市技术（中国）有限公司 | 一种机器人室内定位导航系统及方法 |
| CN107238385A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-10-10 | 中国矿业大学 | 一种采煤机绝对位姿检测方法 |
| CN107300385A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-10-27 | 上海瀚界科技发展有限公司 | 基于uwb测距的惯导定位系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| QIGAO FAN等: "Performance Enhancement of MEMS-Based", 《IEEE SENSORS JOURNAL》 * |
| 刘见辉等: "高精度UWB/SINS组合室内定位系统研究", 《导航定位学报》 * |
| 符世琛等: "面向掘进机的超宽带位姿检测系统精度分析", 《仪器仪表学报》 * |
Cited By (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109084760A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-25 | 北京壹氢科技有限公司 | 一种楼宇间导航系统 |
| CN109425342A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-03-05 | 青岛大学 | 基于uwb技术的室内定位跟随无人机装备 |
| CN109018077B (zh) * | 2018-08-29 | 2023-08-18 | 力创科技股份有限公司 | 一种基站导航双舵轮agv车及使用方法 |
| CN109018077A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-18 | 山东力创科技股份有限公司 | 一种基站导航双舵轮agv车及使用方法 |
| CN109282811B (zh) * | 2018-09-21 | 2022-05-13 | 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 | Uwb与智能手机互联的室内外定位系统与方法 |
| CN109283565B (zh) * | 2018-09-21 | 2022-05-13 | 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 | 基于uwb融合gps与惯性导航的室内外定位系统及方法 |
| CN109283565A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-29 | 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 | 基于uwb融合gps与惯性导航的室内外定位系统及方法 |
| CN109282811A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-29 | 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 | Uwb与智能手机互联的室内外定位系统与方法 |
| CN109143162A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-04 | 成都精位科技有限公司 | 车辆姿态计算方法及装置 |
| CN109270932A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-25 | 成都精位科技有限公司 | 自动驾驶定位系统及自动驾驶系统 |
| CN108981720A (zh) * | 2018-10-25 | 2018-12-11 | 哈尔滨工业大学 | Uwb与惯导融合的室内导航系统 |
| CN109471066A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-15 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 车辆航向角的确定方法、装置以及车辆 |
| CN109451435A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-03-08 | 山东农业大学 | 一种温室内作业机具定位方法、系统及终端 |
| CN109541535A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-03-29 | 浙江智澜科技有限公司 | 一种基于uwb和视觉slam的agv室内定位及导航的方法 |
| CN110798792A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-02-14 | 长城汽车股份有限公司 | 车辆定位装置、车辆定位系统以及车辆 |
| EP3913328A4 (en) * | 2019-01-25 | 2022-03-16 | Great Wall Motor Company Limited | VEHICLE POSITIONING METHOD, SYSTEM AND APPARATUS, AND VEHICLE |
| CN110782696B (zh) * | 2019-01-25 | 2022-01-04 | 长城汽车股份有限公司 | 用于代客泊车的控制系统 |
| CN110782696A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-02-11 | 长城汽车股份有限公司 | 用于代客泊车的控制系统 |
| CN109631908A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-16 | 北京永安信通科技股份有限公司 | 基于建筑物结构数据的对象定位方法、装置和电子设备 |
| CN110174891A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-27 | 江苏大学 | 一种基于wifi无线通信的agv集群控制系统及方法 |
| WO2021003983A1 (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 回归引导方法、回归引导装置、移动机器人及存储介质 |
| CN110371164B (zh) * | 2019-07-23 | 2021-08-13 | 交控科技股份有限公司 | 轨道列车在道岔行驶方向的检测系统及方法 |
| CN110371164A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-25 | 交控科技股份有限公司 | 轨道列车在道岔行驶方向的检测系统及方法 |
| CN110686671B (zh) * | 2019-09-29 | 2021-11-09 | 同济大学 | 基于多传感器信息融合的室内3d实时定位方法及装置 |
| CN110686671A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-14 | 同济大学 | 基于多传感器信息融合的室内3d实时定位方法及装置 |
| CN110972679A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-10 | 江苏若博机器人科技有限公司 | 一种uwb定位的割草机器人 |
| CN111144524A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 广东博智林机器人有限公司 | 一种定位定向设备及agv引导车 |
| CN111148022A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 一种移动设备及其定位方法和装置 |
| CN111144524B (zh) * | 2019-12-31 | 2023-07-07 | 广东博智林机器人有限公司 | 一种定位定向设备及agv引导车 |
| CN111505935A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-07 | 内蒙古工业大学 | 一种自动引导车控制方法和系统 |
| CN111505935B (zh) * | 2020-04-30 | 2022-10-18 | 内蒙古工业大学 | 一种自动引导车控制方法和系统 |
| AT523886A1 (de) * | 2020-06-03 | 2021-12-15 | Wasserbauer Holding Gmbh | Anordnung zur Steuerung eines selbstfahrenden Arbeitsgeräts |
| CN112346008A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-09 | 济南大学 | 基于uwb的agv定位导航方法及系统装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108036784A (zh) | 一种室内定位方法、导航方法及系统 | |
| US11598638B2 (en) | Methods of attitude and misalignment estimation for constraint free portable navigation | |
| US11585951B1 (en) | Heading or pitch determination systems and methods with high confidence error bounds | |
| US10534068B2 (en) | Localization system, vehicle control system, and methods thereof | |
| Kim et al. | High-speed train navigation system based on multi-sensor data fusion and map matching algorithm | |
| US20130116908A1 (en) | Method and system for controlling relative position between vehicles using a mobile base station | |
| CN105157697A (zh) | 基于光电扫描的室内移动机器人位姿测量系统及测量方法 | |
| US8548731B2 (en) | Navigation method, navigation system, navigation device, vehicle provided therewith and group of vehicles | |
| US20130080051A1 (en) | Visual stakeout | |
| CN109186597B (zh) | 一种基于双mems-imu的室内轮式机器人的定位方法 | |
| CN102901977A (zh) | 一种飞行器的初始姿态角的确定方法 | |
| CN111426320A (zh) | 一种基于图像匹配/惯导/里程计的车辆自主导航方法 | |
| CN113074732A (zh) | 一种室内外无缝定位系统及其定位方法 | |
| CN113295174B (zh) | 一种车道级定位的方法、相关装置、设备以及存储介质 | |
| CN106646539A (zh) | 一种gnss接收机航向角的测试方法及系统 | |
| CN108871325B (zh) | 一种基于两层扩展卡尔曼滤波的WiFi/MEMS组合室内定位方法 | |
| CN109084760A (zh) | 一种楼宇间导航系统 | |
| CN105301621A (zh) | 一种车辆定位装置及一种智能驾考系统 | |
| CN109917439A (zh) | 自动导引运输车及其组合定位导航方法和装置 | |
| CN110968113B (zh) | 一种无人机自主跟踪起降系统及跟踪定位方法 | |
| CN117119586B (zh) | 一种基于uwb和imu室内定位融合方法 | |
| CN109100767A (zh) | 一种自动导引运输车agv的导航定位系统 | |
| CN111397602A (zh) | 一种宽频电磁指纹与组合导航融合的高精度定位方法与设备 | |
| CN113670318A (zh) | 协同定位方法及定位系统 | |
| JP6528164B2 (ja) | 測位システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180515 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |