CN109579835A - 一种基于惯导与差分技术的agv定位导航系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，所述AGV包括车体，所述定位导航系统包括惯导模块、差分模块和导航主机；所述惯导模块包括设置于所述车体内部的陀螺仪和加速度计；所述差分模块电连接有数传天线，所述数传天线固定设置在所述车体表面；所述导航主机包括电连接的导航计算机和卫星导航板卡，所述导航计算机与所述惯导模块电连接，所述卫星导航板卡电连接有若干个卫导天线，所述卫导天线固定设置在所述车体上。本发明提供一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统及方法，能够有效提高定位导航精度，进而提高控制精度，保证AGV稳定运行，避免因为控制失误造成损失。

Description

一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统及方法
【技术领域】
本发明涉及AGV系统领域，具体的说是一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统及方法。
【背景技术】
无人搬运车(Automated GuidedVehicle，简称AGV)，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。
AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。
现有的AGV中，对车体的定位一般单纯依赖于GPS或者北斗导航系统，定位精度有限，并且容易受到周围环境的干扰，例如当车体上承载的货物体积较大并且由金属制成的时候很容易对导航信号的接收造成干扰，造成定位精度下降，定位不准会直接对车体的移动造成不利影响。另一方面，现有技术还忽略了车体本身的姿态信息，更加容易造成对车体的控制精度降低。
【发明内容】
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统及方法，能够有效提高定位导航精度，进而提高控制精度，保证AGV稳定运行，避免因为控制失误造成损失。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，所述AGV包括车体，所述定位导航系统包括惯导模块、差分模块和导航主机；
所述惯导模块包括设置于所述车体内部的陀螺仪和加速度计；
所述差分模块电连接有数传天线，所述数传天线固定设置在所述车体表面；
所述导航主机包括电连接的导航计算机和卫星导航板卡，所述导航计算机与所述惯导模块电连接，所述卫星导航板卡电连接有若干个卫导天线，所述卫导天线固定设置在所述车体上。
所述导航计算机和所述卫星导航板卡之间通过UART接口电连接。
优选的，所述卫星导航板卡设置为四频双模天线卫星导航板卡，所述卫导天线设置为两个。
优选的，所述车体上垂直固设有固定门架，当所述车体上承载有货物的时候所述固定门架高于或等高于所述货物，两个所述卫导天线对称固定设置在所述固定门架上。
优选的，所述导航计算机还电连接有两个数据接口，其中一个所述数据接口用于向所述导航计算机输入所述AGV的信息，另外一个所述数据接口用于输出所述导航计算机的解算数据。
优选的，用于向所述导航计算机输入所述AGV的信息的数据接口设置为RS232接口，用于输出所述导航计算机的解算数据的接口设置为RS422接口。
优选的，所述惯导模块固定设置在所述车体沿长度方向延伸的第一中心线和沿宽度方向与延伸的第二中心线的交汇处。
优选的，所述差分模块设置为4G差分模块。
一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统的方法，包括如下步骤：
S1、所述惯导模块通过所述陀螺仪检测所述车体的方位并且通过所述加速度计检测所述车体的速度和加速度，生成运动姿态信息；
S2、所述惯导模块将所述运动姿态信息发送给所述导航计算机；
S3、所述差分模块通过移动通信网络接收RTCM差分信息，并且将所述RTCM差分信息放给所述卫星导航板卡；
S4、所述卫星导航板卡通过所述卫导天线获取所述车体的卫星定位信息；
S5、所述卫星导航板卡将所述RTCM差分信息和所述卫星定位信息发送给所述导航计算机；
S6、所述导航计算机根据所述运动姿态信息、所述RTCM差分信息和所述卫星定位信息解算出运动控制信息，并且将所述运动控制信息发送给所述车体；
S7、所述车体根据所述运动控制信息进行移动。
优选的，S3中，所述RTCM差分信息设置为千寻位置信息。
本发明在利用卫星对车体进行定位的基础上，增加了差分模块对定位信息进行修正，以保证对车体定位的准确度，同时利用惯导模块实时检测车体当前的运动姿态，与定位信息相结合，能够有效提高对车体的控制精确度，从而提高AGV系统的运行效率，避免因为控制失误造成损失。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中车体的整体结构示意图；
图2是本发明的电路部分结构框图。
附图标记：1-车体，2-惯导模块，3-卫导天线，4-固定门架。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和2，图1是本发明中车体的整体结构示意图，图2是本发明的电路部分结构框图。
一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，AGV自动导引运输车包括车体1，定位导航系统包括惯导模块2、差分模块和导航主机。
惯导模块2主要用于获取车体1当前的运动状态信息，惯导模块2包括设置于车体1内部的陀螺仪和加速度计。
差分模块主要用于对定位信息进行修正，差分模块电连接有数传天线，数传天线固定设置在车体1表面。
导航主机是系统的核心，主要用于获取和处理信息，并且生成运动控制信息，导航主机包括电连接的导航计算机和卫星导航板卡，导航计算机与惯导模块2电连接，卫星导航板卡电连接有若干个卫导天线3，卫导天线3固定设置在车体1上。
本发明在利用卫星对车体1进行定位的基础上，增加了差分模块对定位信息进行修正，以保证对车体1定位的准确度，同时利用惯导模块2实时检测车体1当前的运动姿态，与定位信息相结合，能够有效提高对车体1的控制精确度，从而提高AGV系统的运行效率，避免因为控制失误造成损失。
进一步的，导航计算机和卫星导航板卡之间通过UART接口电连接。UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信，该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。因为车体1的运动姿态信息和定位信息是不断发生变化的，需要保证导航计算机和卫星导航板卡之间数据能够实时传输，因此本发明的导航计算机和卫星导航板卡之间采用全双工的方式进行通信。
为了进一步提高定位精度，卫星导航板卡设置为四频双模天线卫星导航板卡，例如NV-K528双天线定位定向北斗板卡，卫导天线3设置为两个。
在实际应用中，车体1上承载的往往是集装箱等体积较大，并且会产生电磁屏蔽效果的货物，因此很容易对卫星定位的精度造成不利影响，因此本发明中车体1上垂直固设有固定门架4，当车体1上承载有货物的时候固定门架4高于或等高于货物，两个卫导天线3对称固定设置在固定门架4上。通过固定门架4，使卫导天线3始终能够高于货物，从而避免受到货物干扰而造成定位精度下降。
进一步的，导航计算机还电连接有两个数据接口，其中一个数据接口用于向导航计算机输入AGV的信息，另外一个数据接口用于输出导航计算机的解算数据。优选的，用于向导航计算机输入AGV的信息的数据接口设置为RS232接口，用于输出导航计算机的解算数据的接口设置为RS422接口。在本发明其它的实施方式中，两个数据接口也可以设置为其它具有相同功能的接口。
为了提高惯导模块2的精确度，惯导模块2固定设置在车体1沿长度方向延伸的第一中心线和沿宽度方向与延伸的第二中心线的交汇处。即惯导模块2位于车体1的几何中心位置，从而使惯导模块2检测到的数据能够准确反映出车体1当前的运动姿态信息。
进一步的，差分模块设置为4G差分模块，即差分模块采用4G通信技术获取差分信息，速度快、稳定型号，在本发明其它的实施方式中，也可以采用5G等新兴技术来获取差分信息。
基于上述一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，本发明还提供一种定位导航方法，包括S1至S7。
S1、惯导模块2通过陀螺仪检测车体1的方位并且通过加速度计检测车体1的速度和加速度，生成运动姿态信息，运动姿态信息包括速度、方向和加速度等。
S2、惯导模块2将运动姿态信息发送给导航计算机。
S3、差分模块通过移动通信网络接收RTCM差分信息，并且将RTCM差分信息放给卫星导航板卡，RTCM差分信息设置为千寻位置信息。在本发明其它的实施方式中，也可以选择其它的信息。
S4、卫星导航板卡通过卫导天线3获取车体1的卫星定位信息。
S5、卫星导航板卡将RTCM差分信息和卫星定位信息发送给导航计算机。
S6、导航计算机根据运动姿态信息、RTCM差分信息和卫星定位信息解算出运动控制信息，并且将运动控制信息发送给车体1。
S7、车体1根据运动控制信息进行移动。
本方法中，利用运动姿态信息、RTCM差分信息和卫星定位信息共同解算出运动控制信息，能够有效提高运动控制信息的准确度，确保AGV系统稳定运行。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，所述AGV(自动导引运输车)包括车体(1)，其特征在于：所述定位导航系统包括惯导模块(2)、差分模块和导航主机；
所述惯导模块(2)包括设置于所述车体(1)内部的陀螺仪和加速度计；
所述差分模块电连接有数传天线，所述数传天线固定设置在所述车体(1)表面；
所述导航主机包括电连接的导航计算机和卫星导航板卡，所述导航计算机与所述惯导模块(2)电连接，所述卫星导航板卡电连接有若干个卫导天线(3)，所述卫导天线(3)固定设置在所述车体(1)上。
2.如权利要求1所述的一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，其特征在于：所述导航计算机和所述卫星导航板卡之间通过UART接口电连接。
3.如权利要求1所述的一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，其特征在于：所述卫星导航板卡设置为四频双模天线卫星导航板卡，所述卫导天线(3)设置为两个。
4.如权利要求3所述的一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，其特征在于：所述车体(1)上垂直固设有固定门架(4)，当所述车体(1)上承载有货物的时候所述固定门架(4)高于或等高于所述货物，两个所述卫导天线(3)对称固定设置在所述固定门架(4)上。
5.如权利要求1所述的一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，其特征在于：所述导航计算机还电连接有两个数据接口，其中一个所述数据接口用于向所述导航计算机输入所述AGV的信息，另外一个所述数据接口用于输出所述导航计算机的解算数据。
6.如权利要求5所述的一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，其特征在于：用于向所述导航计算机输入所述AGV的信息的数据接口设置为RS232接口，用于输出所述导航计算机的解算数据的接口设置为RS422接口。
7.如权利要求1所述的一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，其特征在于：所述惯导模块(2)固定设置在所述车体(1)沿长度方向延伸的第一中心线和沿宽度方向与延伸的第二中心线的交汇处。
8.如权利要求1所述的一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统，其特征在于：所述差分模块设置为4G差分模块。
9.如权利要求1所述的一种基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、所述惯导模块(2)通过所述陀螺仪检测所述车体(1)的方位并且通过所述加速度计检测所述车体(1)的速度和加速度，生成运动姿态信息；
S2、所述惯导模块(2)将所述运动姿态信息发送给所述导航计算机；
S3、所述差分模块通过移动通信网络接收RTCM差分信息，并且将所述RTCM差分信息放给所述卫星导航板卡；
S4、所述卫星导航板卡通过所述卫导天线(3)获取所述车体(1)的卫星定位信息；
S5、所述卫星导航板卡将所述RTCM差分信息和所述卫星定位信息发送给所述导航计算机；
S6、所述导航计算机根据所述运动姿态信息、所述RTCM差分信息和所述卫星定位信息解算出运动控制信息，并且将所述运动控制信息发送给所述车体(1)；
S7、所述车体(1)根据所述运动控制信息进行移动。
10.如权利要求9所述的基于惯导与差分技术的AGV定位导航系统的方法，其特征在于：S3中，所述RTCM差分信息设置为千寻位置信息。
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