CN110375770A - 一种定位误差的校准方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位误差的校准方法和装置，涉及机电自动控制技术领域。该方法的一具体实施方式包括：基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度；基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度；根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析；通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准。该实施方式能够解决由于车轮打滑而导致定位误差的技术问题。

Description

一种定位误差的校准方法和装置

技术领域

本发明涉及机电自动控制技术领域，尤其涉及自动导引运输车(AutomatedGuided Vehicle,AGV)的一种定位误差的校准方法和装置。

背景技术

自动导引运输车(AGV)采用两轮差速控制，并基于地面二维码(二维码呈棋盘样式均匀张贴于地面)视觉导航方式进行自动导航。当AGV运行经过二维码上方时，车载视觉传感器将检测到二维码，并实时解算车体与二维码坐标间的相对位姿偏差，从而确定AGV的运行轨迹；当AGV运行在两个二维码中间时，则通过光电编码器等传感器设备估算AGV的运行轨迹。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

在地面水平度平整度不够、AGV载重不均匀等情况下，AGV的车轮可能出现打滑，此外AGV左、右驱动轮的半径可能不相等。在上述情况下，基于光电编码器的AGV定位方案会出现偏差，且随着时间累积，此偏差将逐步扩大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种定位误差的校准方法和装置，以解决由于车轮打滑而导致定位误差的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种定位误差的校准方法，包括：

基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度；

基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度；

根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析；

通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准。

可选地，根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析，包括：

根据所述自动导引运输车的车轮行进距离和车轮间距，确定偏转角度范围；

根据所述偏转角度范围，筛选所述基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度；

通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和筛选后的基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，计算各个采样周期内的融合偏差；

对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析。

可选地，对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析，包括：

获取所述各个采样周期内的融合偏差，假设所述融合偏差服从正态分布，计算所述融合偏差的数学期望和方差；

根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析。

可选地，根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析，包括：

若则所述自动导引运输车的车轮没有打滑；

若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑；

其中，ε(k)为融合偏差，μ为数学期望和σ²为方差，M为根据置信度计算得到的阈值。

可选地，若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑，包括：

若则当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度大于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的左轮发生打滑；当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度小于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的右轮发生打滑。

可选地，通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准，包括：

若所述自动导引运输车的左车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

若所述自动导引运输车的右车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

其中：

k为离散采样周期，U_R(k)为右车轮的行进距离，U_L(k)为左车轮的行进距离，B为左轮与右轮的间距，θ_g(k)为基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度。

可选地，基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度，包括：

通过四阶毕卡法求解所述自动导引运输车的四元数和欧拉角的转换关系，得到所述自动导引运输车的递推形式解；

根据三轴陀螺仪测量得到的三个角速度分量，求解所述自动导引运输车的递推形式解，得到所述自动导引运输车的四元数系数；

基于所述自动导引运输车的四元数系数，计算所述自动导引运输车的偏转角度。

可选地，基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度，包括：

基于光电编码器，分别确定自动导引运输车的左车轮行进距离和右车轮行进距离；

根据所述左车轮行进距离和右车轮行进距离的差值，以及所述左车轮与右车轮的间距，计算自动导引运输车的偏转角度。

另外，根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种定位误差的校准装置，包括：

第一计算模块，用于基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度；

第二计算模块，用于基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度；

分析模块，用于根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析；

校准模块，用于通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准。

可选地，所述分析模块用于：

根据所述自动导引运输车的车轮行进距离和车轮间距，确定偏转角度范围；

根据所述偏转角度范围，筛选所述基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度；

通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和筛选后的基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，计算各个采样周期内的融合偏差；

对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析。

可选地，对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析，包括：

获取所述各个采样周期内的融合偏差，假设所述融合偏差服从正态分布，计算所述融合偏差的数学期望和方差；

根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析。

可选地，根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析，包括：

若则所述自动导引运输车的车轮没有打滑；

若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑；

其中，ε(k)为融合偏差，μ为数学期望和σ²为方差，M为根据置信度计算得到的阈值。

可选地，若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑，包括：

若则当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度大于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的左轮发生打滑；当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度小于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的右轮发生打滑。

可选地，所述校准模块用于：

若所述自动导引运输车的左车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

若所述自动导引运输车的右车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

其中：

k为离散采样周期，U_R(k)为右车轮的行进距离，U_L(k)为左车轮的行进距离，B为左轮与右轮的间距，θ_g(k)为基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度。

可选地，所述第二计算模块用于：

通过四阶毕卡法求解所述自动导引运输车的四元数和欧拉角的转换关系，得到所述自动导引运输车的递推形式解；

根据三轴陀螺仪测量得到的三个角速度分量，求解所述自动导引运输车的递推形式解，得到所述自动导引运输车的四元数系数；

基于所述自动导引运输车的四元数系数，计算所述自动导引运输车的偏转角度。

可选地，所述第一计算模块用于：

基于光电编码器，分别确定自动导引运输车的左车轮行进距离和右车轮行进距离；

根据所述左车轮行进距离和右车轮行进距离的差值，以及所述左车轮与右车轮的间距，计算自动导引运输车的偏转角度。

根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任一实施例所述的方法。

根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的方法。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：因为采用基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析的技术手段，所以克服了由于车轮打滑而导致定位误差的技术问题。本发明实施例通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析，从而根据分析结果对自动导引运输车的定位误差进行校准，使得自动导引运输车的定位精度得到较大提升。而且，本发明实施例还能够准确辨识左右轮的打滑情况，从而准确地消除由于打滑引入的定位误差。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是根据本发明实施例的定位误差的校准方法的主要流程的示意图；

图2是根据本发明一个可参考实施例的定位误差的校准方法的主要流程的示意图；

图3是根据本发明实施例的定位误差的校准装置的主要模块的示意图；

图4是本发明实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；

图5是适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在实现本发明过程中，发明人通过大量的研究和实践发现，通过光电编码器对AGV定位，其误差的一个主要来源是AGV在行走时车轮存在打滑现象。这种情况下，无论是AGV在测量周期内计算出的偏转角度、还是位移，都与实际值有很大的偏差。当打滑现象出现得比较频繁时，AGV的定位精度在短时间内就会发散到一种不可接受的程度。虽然电磁罗盘可以作为另一种传感器来源对车轮打滑进行校核，但是，通过理论和实验证明电磁罗盘的精度较低，抗干扰能力弱导致误差也比较大，只能达到2°左右。

本发明实施例提供的定位误差的校准方法基于三维惯性导航的方法来得到较精确的偏转角度，从而解决现有技术中存在的技术问题。

图1是根据本发明实施例的定位误差的校准方法的主要流程的示意图。作为本发明的一个实施例，如图1所示，所述定位误差的校准方法可以包括：

步骤101，基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度。

当前，常用的AGV控制器在无二维码导航时，普遍基于左右车轮上安装的光电编码器进行实时位姿估计。其技术实现原理为：

当AGV在两个二维码点之间行走时，由于车轮上安装有光电编码器，当车轮转动时，光电编码器相应地产生脉冲信号输出，通过对脉冲信号计数，可以计算左右轮实时的运行速度和移动距离。进而基于如下的AGV运动学模型，可以实时估计AGV的姿态。

其中，

可选地，所述步骤101包括：基于光电编码器，分别确定自动导引运输车的左车轮行进距离和右车轮行进距离；根据所述左车轮行进距离和右车轮行进距离的差值，以及所述左车轮与右车轮的间距，计算自动导引运输车的偏转角度。

在本发明的实施例中，以AGV前进方向作为Y轴，X轴垂直于Y轴向右。θ为AGV的运行方向与Y轴的夹角，即偏转角度；v为AGV的运行速度；v_x(即)为AGV在X轴上的运行速度分量；v_y(即)为AGV在Y轴上的运行速度分量；v_l为AGV的左轮运行速度；v_r为AGV的右轮运行速度；B为左轮与右轮的间距。

当AGV的两个车轮差速运动时，车体会发生偏转(偏离预定的直行方向Y轴)，由此产生的偏转角度为：

θ_e(k)＝U_R(k)-U_L(k)/B (1)

其中，θ_e(k)为基于光电编码器计算得到的偏转角度，k为离散采样周期，U_R(k)为当前采样周期内右车轮的行进距离，U_L(k)为当前采样周期内左车轮的行进距离，B为左轮与右轮的间距。

需要说明的是，可以每隔一个采样周期k，采集光电编码器的数据，从而计算得到每个采样周期k内的基于光电编码器的所述自动导引运输车的偏转角度。可以驱动AGV以速度v直线行走一段距离S，每隔k时刻采集一次光电编码器的数据，并实时计算相应的偏转角度θ_e(k)。

步骤102，基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度。

预先在AGV车体的几何中心位置安装三轴陀螺仪，陀螺仪的Y轴与AGV的前进方向一致，X轴垂直于Y轴向右，Z轴向上垂直于地面。可选地，所述步骤102可以包括：通过四阶毕卡法求解所述自动导引运输车的四元数和欧拉角的转换关系，得到所述自动导引运输车的递推形式解；根据三轴陀螺仪测量得到的三个角速度分量，求解所述自动导引运输车的递推形式解，得到所述自动导引运输车的四元数系数；基于所述自动导引运输车的四元数系数，计算所述自动导引运输车的偏转角度。

在本发明的实施例中，假设AGV的初始欧拉角分别为航向角φ(垂直于Z轴偏转的与Y轴的夹角)、俯仰角θ(垂直于Y轴偏转的与X轴的夹角)和侧倾角γ(垂直于X轴偏转的与Z轴的夹角)，则相应的四元数表述为：

其中，a,b,c,d为四元数系数。

由于AGV运动引起姿态角的变化，四元数随之变化，其更新方程为：

利用四阶毕卡法求解公式(3)的微分方程，使其等于公式(2)，得到其递推形式解为：

其中：

其中，Δθ_x,Δθ_y,Δθ_z分别为在一个采样周期内，AGV分别垂直于X,Y,Z轴的偏转角度，并满足：

即：

其中，为三轴陀螺仪测量得到的三个角速度分量，即 Δt为采样周期，即k。

在公式(4)中，角度增量Δθ₀满足：

因此，通过三轴陀螺仪测量得到的三个角速度分量，求解公式(4)，计算得到采样周期k内的四元数系数a,b,c,d。

进而，可得在采样周期k内，基于三轴陀螺仪估算得到的偏转角度为：

需要说明的是，可以每隔一个采样周期k，采集三轴陀螺仪的数据，从而计算得到每个采样周期k内的基于三轴陀螺仪的所述自动导引运输车的偏转角度。可以驱动AGV以速度v直线行走一段距离S，每隔k时刻采集一次三轴陀螺仪的数据，并实时计算相应的偏转角度θ_g(k)。

还需要指出的是，所述步骤101和步骤102同步进行，同时采集数据、并计算相应的偏转角度θ_e(k)、θ_g(k)。

步骤103，根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析。

在上述步骤中，分别计算了基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，因此在该步骤中，根据步骤101计算得到的偏转角度θ_e(k)和步骤102计算得到的偏转角度θ_g(k)，进行AGV的轮系打滑分析。

由于在步骤101和步骤102中获得了各个采样周期内的基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，因此，所述步骤103包括：根据所述自动导引运输车的车轮行进距离和车轮间距，确定偏转角度范围；根据所述偏转角度范围，筛选所述基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度；通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和筛选后的基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，计算各个采样周期内的融合偏差；对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析。

由公式(1)可以看出，在一个采样周期k内，车体偏转角度的范围应为[-U_L/B,U_R/B]，如果基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度θ_g(k)超出这个范围，说明三轴陀螺仪出现较大误差，该测量结果应该舍弃，此时AGV的偏转角度应由基于光电编码器计算得到的偏转角度θ_e(k)来确定。

在本发明的再一个实施例中，以基于光电编码器计算得到的偏转角度θ_e(k)和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度θ_g(k)的差值作为融合偏差，即：

ε(k)＝θ_e(k)-θ_g(k) (9)

然后对各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，具体地：

获取所有采样周期内的融合偏差数据：ε(1),ε(2)......ε(n)，假设融合偏差ε(k)服从正态分布，则融合偏差的统计学信息可由下式估计：

由此得到所述融合偏差的数学期望和方差，分别为μ和σ²。

接着根据所述融合偏差的数学期望和方差进行AGV轮系打滑分析：

若则AGV车轮没有打滑；

若则AGV车轮发生打滑。

其中，ε(k)为融合偏差，μ为数学期望和σ²为方差，M为根据置信度计算得到的阈值。可选地，M可以是1.96，也可以是其他阈值，本发明实施例对此不作限制。

进一步地，当θ_g(k)在[-U_L/B,U_R/B]范围内，而时，若θ_g(k)＞θ_e(k)，则左轮发生打滑；若θ_g(k)＜θ_e(k)，则右轮发生打滑。

步骤104，通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准。

如果根据步骤103的轮系打滑分析结果，确定AGV车轮发生打滑，则AGV定位误差校准步骤包括：

令AGV在第k个周期的姿态用A(k)＝[x(k),y(k),θ(k)]^T表示，则AGV的运动学方程为：

其中：

当不考虑车轮打滑时，AGV的姿态由公式(11)和(12)两式得到。

当考虑车轮打滑时，通过以下方式计算：

当左轮打滑时：

将公式(13)应用于运动学方程，代替公式(11)中的ΔD(k)和Δθ(k)，调整AGV的姿态，就可以消除由于打滑引入的定位误差。

当右轮打滑时：

将公式(14)应用于运动学方程，代替(11)中的ΔD(k)和Δθ(k)，调整AGV的姿态，就可以消除由于打滑引入的定位误差。

根据上面所述的各种实施例，可以看出本发明通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析的技术手段，从而解决了由于车轮打滑而导致定位误差的问题。而本发明实施例通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析，从而根据分析结果对自动导引运输车的定位误差进行校准，使得自动导引运输车的定位精度得到较大提升。而且，本发明实施例还能够准确辨识左右轮的打滑情况，从而准确地消除由于打滑引入的定位误差。

图2是根据本发明一个可参考实施例的定位误差的校准方法的主要流程的示意图，所述定位误差的校准方法可以包括：

步骤201，驱动AGV以速度v直线行走一段距离S，每隔k时刻采集一次光电编码器的数据和三轴陀螺仪的数据，并实时计算相应的偏转角度θ_e(k)和θ_g(k)；

步骤202，根据AGV的车轮行进距离和车轮间距，确定偏转角度范围[-U_L/B,U_R/B]；

步骤203，剔除超出偏转角度范围[-U_L/B,U_R/B]的三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，从而筛选出在该范围内的所述基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度；

步骤204，通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和筛选后的基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，计算各个采样周期内的融合偏差，即ε(k)＝θ_e(k)-θ_g(k)；

步骤205，对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，得到所述融合偏差的数学期望和方差，分别为μ和σ²；

步骤206，根据所述融合偏差的数学期望和方差进行AGV轮系打滑分析：

若则AGV车轮没有打滑；

若当时θ_g(k)＞θ_e(k)，则左轮发生打滑，当θ_g(k)＜θ_e(k)时，则右轮发生打滑；

步骤207，若所述AGV的左车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述AGV的运动学方程，以调整所述AGV的姿态；

若所述AGV的右车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述AGV的运动学方程，以调整所述AGV的姿态。

另外，在本发明一个可参考实施例中定位误差的校准方法的具体实施内容，在上面所述定位误差的校准方法中已经详细说明了，故在此重复内容不再说明。

图3是根据本发明实施例的定位误差的校准装置的主要模块的示意图。如图3所示，所述定位误差的校准装置300包括第一计算模块301、第二计算模块302、分析模块303和校准模块304。其中，所述第一计算模块301基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度；所述第二计算模块302基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度；所述分析模块303根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析；所述校准模块304通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准。

可选地，所述分析模块303根据所述自动导引运输车的车轮行进距离和车轮间距，确定偏转角度范围；根据所述偏转角度范围，筛选所述基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度；通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和筛选后的基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，计算各个采样周期内的融合偏差；对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析。

可选地，对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析，包括：

获取所述各个采样周期内的融合偏差，假设所述融合偏差服从正态分布，计算所述融合偏差的数学期望和方差；

根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析。

可选地，根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析，包括：

若则所述自动导引运输车的车轮没有打滑；

若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑；

其中，ε(k)为融合偏差，μ为数学期望和σ²为方差，M为根据置信度计算得到的阈值。

可选地，若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑，包括：

若则当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度大于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的左轮发生打滑；当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度小于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的右轮发生打滑。

可选地，所述校准模块304：

若所述自动导引运输车的左车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

若所述自动导引运输车的右车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

其中：

k为离散采样周期，U_R(k)为右车轮的行进距离，U_L(k)为左车轮的行进距离，B为左轮与右轮的间距，θ_g(k)为基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度。

可选地，所述第二计算模块302通过四阶毕卡法求解所述自动导引运输车的四元数和欧拉角的转换关系，得到所述自动导引运输车的递推形式解；根据三轴陀螺仪测量得到的三个角速度分量，求解所述自动导引运输车的递推形式解，得到所述自动导引运输车的四元数系数；基于所述自动导引运输车的四元数系数，计算所述自动导引运输车的偏转角度。

可选地，所述第一计算模块301基于光电编码器，分别确定自动导引运输车的左车轮行进距离和右车轮行进距离；根据所述左车轮行进距离和右车轮行进距离的差值，以及所述左车轮与右车轮的间距，计算自动导引运输车的偏转角度。

根据上面所述的各种实施例，可以看出本发明通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析的技术手段，从而解决了由于车轮打滑而导致定位误差的问题。而本发明实施例通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析，从而根据分析结果对自动导引运输车的定位误差进行校准，使得自动导引运输车的定位精度得到较大提升。而且，本发明实施例还能够准确辨识左右轮的打滑情况，从而准确地消除由于打滑引入的定位误差。

需要说明的是，在本发明所述定位误差的校准装置的具体实施内容，在上面所述定位误差的校准方法中已经详细说明了，故在此重复内容不再说明。

图4示出了可以应用本发明实施例的定位误差的校准方法或定位误差的校准装置的示例性系统架构400。

如图4所示，系统架构400可以包括终端设备401、402、403，网络404和服务器405。网络404用以在终端设备401、402、403和服务器405之间提供通信链路的介质。网络404可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备401、402、403通过网络404与服务器405交互，以接收或发送消息等。终端设备401、402、403上可以安装有各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等(仅为示例)。

终端设备401、402、403可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。

服务器405可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备401、402、403所浏览的购物类网站提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的产品信息查询请求等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如目标推送信息、产品信息——仅为示例)反馈给终端设备。

需要说明的是，本发明实施例所提供的定位误差的校准方法一般在公共场所的终端设备401、402、403上执行，也可以由服务器405执行，相应地，所述定位误差的校准装置一般设置在公共场所的终端设备401、402、403上，也可以设置在服务器405中。

应该理解，图4中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

下面参考图5，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的计算机系统500的结构示意图。图5示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，计算机系统500包括中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还存储有系统500操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

以下部件连接至I/O接口505：包括键盘、鼠标等的输入部分506；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分507；包括硬盘等的存储部分508；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。

特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质511被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)501执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括第一计算模块、第二计算模块、分析模块和校准模块，其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定。

作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度；基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度；根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析；通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准。

根据本发明实施例的技术方案，因为采用基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析的技术手段，所以克服了由于车轮打滑而导致定位误差的技术问题。本发明实施例通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析，从而根据分析结果对自动导引运输车的定位误差进行校准，使得自动导引运输车的定位精度得到较大提升。而且，本发明实施例还能够准确辨识左右轮的打滑情况，从而准确地消除由于打滑引入的定位误差。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (18)

1.一种定位误差的校准方法，其特征在于，包括：

基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度；

基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度；

根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析；

通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析，包括：

根据所述自动导引运输车的车轮行进距离和车轮间距，确定偏转角度范围；

根据所述偏转角度范围，筛选所述基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度；

通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和筛选后的基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，计算各个采样周期内的融合偏差；

对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析，包括：

获取所述各个采样周期内的融合偏差，假设所述融合偏差服从正态分布，计算所述融合偏差的数学期望和方差；

根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析，包括：

若则所述自动导引运输车的车轮没有打滑；

若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑；

其中，ε(k)为融合偏差，μ为数学期望和σ²为方差，M为根据置信度计算得到的阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑，包括：

若则当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度大于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的左轮发生打滑；当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度小于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的右轮发生打滑。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准，包括：

若所述自动导引运输车的左车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

若所述自动导引运输车的右车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

其中：

k为离散采样周期，U_R(k)为右车轮的行进距离，U_L(k)为左车轮的行进距离，

B为左轮与右轮的间距，θ_g(k)为基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度，包括：

通过四阶毕卡法求解所述自动导引运输车的四元数和欧拉角的转换关系，得到所述自动导引运输车的递推形式解；

根据三轴陀螺仪测量得到的三个角速度分量，求解所述自动导引运输车的递推形式解，得到所述自动导引运输车的四元数系数；

基于所述自动导引运输车的四元数系数，计算所述自动导引运输车的偏转角度。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度，包括：

基于光电编码器，分别确定自动导引运输车的左车轮行进距离和右车轮行进距离；

根据所述左车轮行进距离和右车轮行进距离的差值，以及所述左车轮与右车轮的间距，计算自动导引运输车的偏转角度。

9.一种定位误差的校准装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于基于光电编码器，计算自动导引运输车的偏转角度；

第二计算模块，用于基于三轴陀螺仪，计算所述自动导引运输车的偏转角度；

分析模块，用于根据基于光电编码器计算得到的偏转角度和基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，进行轮系打滑分析；

校准模块，用于通过所述轮系打滑分析的结果，对所述自动导引运输车的定位误差进行校准。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述分析模块用于：

根据所述自动导引运输车的车轮行进距离和车轮间距，确定偏转角度范围；

根据所述偏转角度范围，筛选所述基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度；

通过基于光电编码器计算得到的偏转角度和筛选后的基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度，计算各个采样周期内的融合偏差；

对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，对所述各个采样周期内的融合偏差进行统计学信息标定，并基于标定结果进行轮系打滑分析，包括：

获取所述各个采样周期内的融合偏差，假设所述融合偏差服从正态分布，计算所述融合偏差的数学期望和方差；

根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，根据所述融合偏差数学期望和方差，进行轮系打滑分析，包括：

若则所述自动导引运输车的车轮没有打滑；

若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑；

其中，ε(k)为融合偏差，μ为数学期望和σ²为方差，M为根据置信度计算得到的阈值。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，若则所述自动导引运输车的车轮发生打滑，包括：

若则当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度大于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的左轮发生打滑；当基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度小于基于光电编码器计算得到的偏转角度时，所述自动导引运输车的右轮发生打滑。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述校准模块用于：

若所述自动导引运输车的左车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

若所述自动导引运输车的右车轮发生打滑，则将

Δθ(k)＝θ_g(k)

应用于所述自动导引运输车的运动学方程，以调整所述自动导引运输车的姿态；

其中：

k为离散采样周期，U_R(k)为右车轮的行进距离，U_L(k)为左车轮的行进距离，

B为左轮与右轮的间距，θ_g(k)为基于三轴陀螺仪计算得到的偏转角度。

15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块用于：

通过四阶毕卡法求解所述自动导引运输车的四元数和欧拉角的转换关系，得到所述自动导引运输车的递推形式解；

根据三轴陀螺仪测量得到的三个角速度分量，求解所述自动导引运输车的递推形式解，得到所述自动导引运输车的四元数系数；

基于所述自动导引运输车的四元数系数，计算所述自动导引运输车的偏转角度。

16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块用于：

基于光电编码器，分别确定自动导引运输车的左车轮行进距离和右车轮行进距离；

根据所述左车轮行进距离和右车轮行进距离的差值，以及所述左车轮与右车轮的间距，计算自动导引运输车的偏转角度。

17.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的方法。

18.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。