CN111918203B - 目标运输车的定位方法及装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种目标运输车的定位方法及装置、存储介质及电子设备，其中，上述方法包括：获取通过目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；当第一定位结果和第二定位结果相差超过第一阈值，且UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对目标运输车进行定位，第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对目标运输车进行定位，第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对目标运输车进行定位。

Description

目标运输车的定位方法及装置、存储介质及电子设备
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种目标运输车的定位方法及装置、存储介质及电子设备。
背景技术
相关技术中，仓储物流库房中的自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)小车的定位涉及到以下实现方式：视觉导航以及超宽带(Ultra Wideband，简称UWB)无线定位技术，然而，视觉导航需要构建全景的三维地图，数据量大，且图像处理算法尚不成熟，目前采用该定位方式的厂家比较少；而超宽带UWB无线定位技术，则是通过在目标区域内安装定位基站，并利用TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差，简称TDOA)等定位算法进行定位，但该定位方式会受很多因素影响到定位精度，定位精度不高。
针对相关技术中，针对自动导引运输车的所采用的单一定位方式(例如超宽带UWB定位等)存在的复杂度高，误差大等问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种目标运输车的定位方法及装置、存储介质及电子设备，以至少解决相关技术中针对自动导引运输车的所采用的单一定位方式(例如超宽带UWB定位)存在的复杂度高，误差大等问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种目标运输车的定位方法，包括：获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位。
在一个可选实施例中，上述方法还包括：在检测到所述目标运输车的预设范围内存在激光雷达靶标的情况下，从第一定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，或从第二定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第三定位方式用于指示采用激光雷达模块的方式对所述目标运输车进行定位。
在一个可选实施例中，当采用所述第三定位方式对所述目标运输车进行定位时，上述方法还包括：在所述目标运输车的预设范围内的目标反射率物体的数量大于第三阈值，或激光雷达模块重启导致无法定位的情况下，根据所述目标运输车当前对应的靶标在全局坐标下的预设位置，将通过所述第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置转换成全局坐标下的坐标，以实现对所述目标运输车的定位，其中，所述目标反射率大于预设阈值。
在一个可选实施例中，上述方法还包括：至少通过以下方式之一确定所述目标运输车的初始行驶区域：通过目标对象手动进行确定；根据所述第一定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位置来确定；根据第二定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位姿和坐标来确定。
在一个可选实施例中，上述方法还包括：在由于所述惯导模块导致位姿信息失真的情况下，利用第一定位方式的定位结果对所述位姿信息进行修正；和/或在所述目标运输车位于定位精度高于阈值的区域的情况下，选择第三定位方式的定位结果进行修正。
在一个可选实施例中，上述方法还包括：所述第一定位方式和所述第二定位方式均采用全局坐标进行定位，所述第三定位方式采用局部坐标进行定位，其中，所述全局坐标通过安装在所述目标运输车的行驶区域的多个UWB基站来确定的，所述局部坐标通过靶标位置来确定的。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种目标运输车的定位装置，包括：获取模块，用于获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；定位模块，用于当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位。
在一个可选实施例中，上述定位模块，还用于在检测到所述目标运输车的预设范围内存在激光雷达靶标的情况下，从第一定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，或从第二定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第三定位方式用于指示采用激光雷达模块的方式对所述目标运输车进行定位。
在一个可选实施例中，上述惯导模块包括：加速度计，其中，所述加速度计至少用于获取所述目标运输车的运动方向和运动速度，和/或陀螺仪，其中，所述陀螺仪至少用于获取所述目标运输车的位姿。
在一个可选实施例中，上述定位模块，还用于在所述目标运输车的预设范围内的目标反射率物体的数量大于第三阈值，或激光雷达模块重启导致无法定位的情况下，根据所述目标运输车当前对应的靶标在全局坐标下的预设位置，将通过所述第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置转换成全局坐标下的坐标，以实现对所述目标运输车的定位，其中，所述目标反射率大于预设阈值。
在一个可选实施例中，上述装置还包括：第二确定模块，用于至少通过以下方式之一确定所述目标运输车的初始行驶区域：通过目标对象手动进行确定；根据所述第一定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位置来确定；根据第二定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位姿和坐标来确定。
在一个可选实施例中，上述装置还包括：第一确定模块，用于对所述第一定位方式和所述第二定位方式均采用全局坐标进行定位，所述第三定位方式采用局部坐标进行定位，其中，所述全局坐标通过安装在所述目标运输车的行驶区域的多个UWB基站来确定的，所述局部坐标通过靶标位置来确定的。
在一个可选实施例中，上述装置还包括：修正模块，用于在由于所述惯导模块导致位姿信息失真的情况下，利用第一定位方式的定位结果对所述位姿信息进行修正；和/或在所述目标运输车位于定位精度高于阈值的区域的情况下，选择第三定位方式的定位结果进行修正。
根据本发明实施例的又一实施例，还提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述目标运输车的定位方法。
根据本发明实施例的又一实施例，还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，上述处理器通过计算机程序执行上述的目标运输车的定位方法。
在本发明实施例中，获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位，也就是说，通过上述技术方案，可以在第一定位结果和第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值时，就进行定位方式的灵活切换，避免了仅通过一种定位方式对目标运输车进行定位所存在的问题，因此，解决了相关技术中针对自动导引运输车的所采用的单一定位方式(例如超宽带UWB定位)存在的复杂度高，误差大等问题，进而提高了目标运输车在不同的定位场景下的定位精度，为实现运输车辆的无人驾驶提供重要的技术保障。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的一种目标运输车的定位方法的终端设备的硬件结构框图；
图2是根据本发明实施例的目标运输车的定位方法的流程图；
图3是根据本发明可选实施例的一种AGV室内定位导航方法的流程图；
图4是根据本发明可选实施例的四个UWB基站在区域坐标内的预设示意图；
图5是根据本发明可选实施例的一种将AGV小车应用于仓储物流库房的整体定位示意图；
图6是根据本发明可选实施例的AGV小车使用激光雷达定位的示意图；
图7是根据本发明可选实施例的AGV室内定位装置的内部结构图示意图；
图8是根据本发明可选实施例的UWB基站的内部结构示意图；
图9是根据本发明实施例的一种目标运输车的定位装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例所提供的方法实施例可以在计算机终端或者终端设备类似的运算装置中执行。以运行在终端设备上为例，图1是本发明实施例的一种目标运输车的定位方法的终端设备的硬件结构框图。如图1所示，终端设备可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，在一个可选实施例中，上述终端设备还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述终端设备的结构造成限定。例如，终端设备还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示等同功能或比图1所示功能更多的不同的配置。
存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的目标运输车的定位方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可以是高速随机存储器，还可以是非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步为相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括终端设备的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
输入输出设备108为用于接收或者发送数据的装置，输入输出设备108包含可以接收外部信息数据的输入装置以及可以向外部发出信息数据的输出装置，本发明对此不做过多限定。
在本实施例中提供了一种目标运输车的定位方法，图2是根据本发明实施例的目标运输车的定位方法的流程图，如图2所示，上述目标运输车的定位方法流程包括如下步骤：
步骤S202，获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；
步骤S204，当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位。
通过上述步骤，获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位，也就是说，通过上述技术方案，可以在第一定位结果和第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值时，就进行定位方式的灵活切换，避免了仅通过一种定位方式对目标运输车进行定位所存在的问题，因此，解决了相关技术中针对自动导引运输车的所采用的单一定位方式(例如超宽带UWB定位)存在的复杂度高，误差大等问题，进而提高了目标运输车在不同的定位场景下的定位精度，为实现运输车辆的无人驾驶提供重要的技术保障。
需要说明的是，由于UWB定位模块与惯导模块定位精度的差值，以及UWB射频信号的RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示，简称RSSI)值，这两个值在无遮挡区域和有遮挡区域会有明显差异，因此，通过设定RSSI值和差值的阈值范围，在达到相应阈值后进行第一定位方式切换至第二定位方式，实现对目标运输车从无物体遮挡的区域行驶至有物体遮挡的精准定位。
需要说明的是，可以每隔预设时间(例如，2小时)将第一定位结果与第二定位方式的定位结果进行比对，如果超过阈值ξ0(相当于上述实施例的第一阈值)，则采用UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位。
可选地，上述步骤S202所涉及到的第一定位结果是在第一检测区域获取到的，其中，第一检测区域可以是有物体遮挡区域，也可以是无物体遮挡区域；而上述步骤S202所涉及到的第二定位结果是在第二检测区域获取到的，当然，第二检测区域可以是有物体遮挡区域，也可以是无物体遮挡区域，本领域技术人员可结合本公开及实际情况设置目标运输车的初始运行区域。例如在一些实施例中，在初始运行区域为无物体遮挡区域的情况下，步骤S202可以是在检测到目标运输车从无物体遮挡的区域行驶到有物体遮挡的区域的情况下进行的；而在另外一些实施例中，在初始运行区域为有物体遮挡区域的情况下，步骤S202还可以是在检测到目标运输车从有物体遮挡的区域行驶到无物体遮挡的区域的情况下进行的，本发明实施例对此不进行限定。
在实际定位过程中，由于UWB定位方式在金属物体较多、遮挡严重的地方会由于射频信号的多径传播以及非视距误差，会极大的影响定位精度，即使是UWB结合惯导模块的定位方式，定位精度也只能达到厘米级，因此在取卸货这种精度要求较高的地方，上述两种定位方式的定位精度尚不能满足要求，为了解决上述技术问题，在检测到所述目标运输车的预设范围内存在激光雷达靶标的情况下，从第一定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，或从第二定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第三定位方式用于指示采用激光雷达模块的方式对所述目标运输车进行定位。
也就是说，若目标运输车未驶到定位精度高于阈值的区域就在预设范围探测到激光雷达靶标，此时目标运输车也应从第一定位方式或第二定位方式切换成第三定位方式，需要说明的是，一般可以将激光雷达靶标设置在上述取卸货区域(即该区域所需要的定位精度高于阈值)中，进而就可以针对性的在取卸货区域主要采用激光雷达的定位方式。
在一个可选实施例中，上述方法还包括：所述第一定位方式和所述第二定位方式均采用全局坐标进行定位，所述第三定位方式采用局部坐标进行定位，其中，所述全局坐标通过安装在所述目标运输车的行驶区域的多个UWB基站来确定的，所述局部坐标通过靶标位置来确定的。
需要说明的是，全局坐标是根据目标区域内预先安装的处于同一高度的多个UWB基站为坐标点建立的，对于UWB基站的个数根据目标区域的面积大小和物体的遮挡情况而定，目标区域的面积越大，物体的遮挡情况越严重，需要的UWB基站越多，正常情况下四个UWB基站便可以覆盖1000平方米的范围，第三定位方式需要布设至少三个激光雷达靶标，且周边不能有类似靶标或高反射率的物体，其定位精度可达±5mm，可以满足目标运输车取卸货的要求，通过布设激光雷达靶标获取标靶的位置坐标，进而得到定位精度高于阈值的区域的局部坐标。
对于目标运输车来说，其初始行使区域可以通过多种方式来确定，可选的，至少通过以下方式之一确定所述目标运输车的初始行驶区域：通过目标对象手动进行确定；根据所述第一定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位置来确定；根据第二定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位姿和坐标来确定。
在一个可选实施例中，上述方法还包括：在由于所述惯导模块导致位姿信息失真的情况下，利用第一定位方式的定位结果对所述位姿信息进行修正；和/或在所述目标运输车位于定位精度高于阈值的区域的情况下，选择第三定位方式的定位结果进行修正。
也就是说，由于惯导模块中的陀螺仪存在零点漂移和温漂，加上车辆震动等因素，在通过加速度计获得方位和速度等位姿信息时，误差会随着时间的积累越来越大，因此，可以根据第一定位结果对位姿信息进行修正。由于激光雷达的定位精度最高，所以一旦检测到目标运输车进入取卸货区域(定位精度高于阈值的区域)，则用第三定位方式的定位结果对惯导模块进行修正。
在一个可选实施例中，当采用所述第三定位方式对所述目标运输车进行定位时，上述方法还包括：在所述目标运输车的预设范围内的目标反射率物体的数量大于第三阈值，或激光雷达模块重启导致无法定位的情况下，根据所述目标运输车当前对应的靶标在全局坐标下的预设位置，将通过所述第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置转换成全局坐标下的坐标，以实现对所述目标运输车的定位，其中，所述目标反射率大于预设阈值。
例如，当目标运输车处于取卸货区域时，确定目标运输车的预设范围内的目标反射率物体的数量大于第三阈值或激光雷达重启导致定位困难时，可以通过目标运输车当前对应的激光雷达靶标在全局坐标下的预设位置，将第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置(x0，y0)转换成全局坐标下的预设位置的坐标(X0，Y0)，通过比对剔除，确定目标靶标位置，进而实现对目标运输车的定位导航。
为了更好的理解上述目标运输车的定位方法的流程，以下结合可选实施例进行说明，但不用于限定本发明实施例的技术方案。
在本发明可选实施例中，如图3所述，本发明可选实施例提供了一种AGV室内定位导航方法，该方法具体步骤如下：
步骤S302、基于预设的区域坐标，确定AGV小车(相当于本发明实施例中的目标运输车)所处的区域(例如，可以是上述实施例中的无物体遮挡区域，有物体遮挡区域，取卸货区域等)。
在具体可选实施例中，如图4所示为四个UWB基站在区域坐标内的预设示意图，选择其中一个基站作为起始基站，逆时针对所有基站进行排序，起始基站为1号基站，逆时针相邻的为2号基站，如此类推。1号基站作为坐标原点，2号基站应与1号基站在X轴水平线上，3号基站应在2号基站正上方左右偏差不超过45°的范围内，4号基站应在1号基站的正上方，即Y轴水平线上，且四个基站应安装在同一高度。分别将四个基站的坐标输入建立坐标，即全局坐标，在全局坐标中标记货架位置、以及取卸货区域(相当于本发明实施例中的定位精度高于阈值的区域)位置。AGV小车初始区域的确定可以手动进行，或者利用第一定位方式获取AGV小车在全局坐标下的位置来确定，也可以利用第二定位方式获取AGV小车在全局坐标的位姿和坐标来确定。一般AGV小车会从无遮挡区域进入区域坐标内。
需要说明的是，UWB基站的个数需要根据库房面积大小和货架遮挡情况而定，面积越大，货架遮挡情况越严重，需要的UWB基站越多，例如，正常情况下四个UWB基站能覆盖1000平方米的范围。
步骤S304、根据确定的所处目标区域，选择对应的定位方式：无遮挡区域(即无物体遮挡的区域)选择第一定位方式，有遮挡区域(即有物体遮挡的区域)选择第二定位方式，取卸货区域选择第三定位方式。在具体的可选实施例中，AGV小车根据确定的所处区域，会选择对应的定位方式。
正常情况下，AGV小车会从无物体遮挡区域开始行驶，此时选择的是超宽带UWB无线定位方式，即第一定位方式。UWB定位是一种超宽带无线定位技术，仅需在行驶区域四周安装UWB基站，通过与UWB定位模块进行信息交互实现定位。UWB定位方式覆盖面积大，无需布设靶标且对安装环境要求不高，特别适合于无遮挡区域的定位。
在有物体遮挡区域中，由于金属结构(例如，金属货架、金属格挡等)会导致UWB射频信号产生多径传播，且非视距误差较大，UWB定位精度受到极大影响，因此，通过将UWB定位和惯导定位相结合。利用惯导模块能通过加速度计和陀螺仪分别能获取AGV小车的运动方向、速度、以及位姿，且不依赖于全局坐标和局部坐标独立工作。
若AGV小车在取卸货区域时，数据处理模块则选择激光雷达的定位结果进行修正。取卸货区域需要的定位精度较高，而第一定位方式和第二定位方式的定位精度仅为厘米级，该区域使用激光雷达定位方式，即第三定位方式。其定位精度可达±5mm，可以满足AGV小车取卸货时精准定位的要求。需要说明的是，第三定位方式需要布设至少三个靶标，且周边不能有类似靶标或高反射率的物体，对安装环境要求较高，本发明对此不做过多限定。
步骤S306、若UWB与惯导模块定位精度相差大于阈值(相当于上述实施例的第一阈值)，且UWB射频信号RSSI值小于特征阈值(相当于上述实施例的第二阈值)，则第一定位方式切换成第二定位方式；若激光雷达探测到靶标位置后，则切换成第三定位方式。
当AGV小车处于工作状态，且AGV小车从无遮挡区域驶入有遮挡区域，通过不断对比UWB定位模块与惯导模块定位精度的差值，以及UWB射频信号的RSSI值，确定进而确定AGV小车处于无遮挡区域还是有遮挡区域。为了使AGV小车精准的运行，采集多组数据进行分析确认，以及通过局部坐标和全局坐标的转换实现AGV小车运行中的精准定位。
在本发明可选实施例中，可以通过采集100组数据，取最小值和最大值作为UWB定位模块与惯导模块定位精度差值的阈值范围[δ0，δ1]，取平均值作为UWB射频信号的RSSI值的特征阈值σ0。若UWB定位模块与惯导模块定位精度的差值大于δ0，且UWB射频信号的RSSI值小于σ0，则将UWB定位切换成UWB与惯导结合的定位方式。当激光雷达模块启动后即进入靶标探测模式，不停输出周围环境的点云轮廓、反射强度，直至探测到靶标。探测到靶标后，无论此时AGV小车处于何种定位方式，即可切换成激光雷达定位方式，然后以定位装置自身中心为坐标原点，激光雷达线头方向为X轴正方向，以X轴正方向逆时针旋转90°为Y轴正方向建立直角坐标系。
当高反射率物体较多或激光雷达重启导致定位困难时，根据靶标在全局坐标下的预设位置，将第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置(x0，y0)转换成全局坐标下的坐标(X0，Y0)，通过比对剔除，确定目标靶标位置，进而实现AGV小车的定位导航。
本发明另一可选实施例，还提供了一种将AGV小车应用于仓储物流库房的整体定位示意图。如图5所述，在具体的可选实施例中，UWB基站(502)分别安装于库房的四个角落，覆盖面积800平方米，AGV小车从无遮挡区域(504)驶入，手动确定定位方式为第一定位方式。定位装置(501)安装于AGV小车的顶端，包括激光雷达模块、UWB定位模块、惯导模块和数据处理模块，定位装置不停获取周围环境的激光点云数据、UWB坐标值以及AGV小车的运动方向、速度和位姿。当AGV小车需要进入遮挡区域(505)时，数据处理模块根据激光扫描到的货架位置，以及UWB的坐标，结合货架标记的坐标位置，给出右转弯指令。进入遮挡区域(505)后，数据处理模块通过对比UWB与惯导模块的定位精度差，以及UWB射频信号的RSSI值，在满足特征阈值条件时，将第一定位方式切换成第二定位方式。当AGV小车驶到取卸货区域(506)时，激光雷达模块将探测到的靶标(503)位置传给数据处理模块，并建立以定位装置(501)为中心的局部坐标系，此时将第二定位方式切换成第三定位方式。
进一步地，若AGV小车未驶到取卸货区域就探测到靶标时，也会从第一定位方式或第二定位方式切换成第三定位方式。
如图6所示为本发明可选实施例的AGV小车使用激光雷达定位的示意图。靶标1(602)、靶标2(603)、靶标3(604)均为300％标准反射面，可以是圆形或平面，高度要求大于80cm，且激光雷达的扫描平面应处于靶标中心位置，定位装置到两个靶标之间的夹角应大于3°。靶标1、靶标2、靶标3分别布设在装卸货柜的两侧，靶标1和靶标2在同一侧，布设时，三者不得等间距分布，且靶标周围不得有类似靶标的高反射率物体。
为了获得较高的定位精度，优选的，需要保证距离定位装置(602)3～15米范围内可以获得5个满足要求的靶标。
定位装置(601)在靶标探测模式下，输出周围环境点云轮廓、反射强度、靶标坐标数据。以自身中心点为坐标原点，定位装置线头方向为X轴正方向，以X轴正方向逆时针旋转90°为Y轴正方向建立直角坐标系。当探测到靶标后，建立靶标地图，数据处理模块通过处理传过来的激光点云数据，可以进行AGV小车的导航定位。
如图7所示为本发明可选实施例的AGV室内定位装置的内部结构图示意图。由激光雷达模块(701)、UWB定位模块(702)、惯导模块(703)、数据处理模块(704)组成。
可选的，激光雷达模块(701)为单线激光器，扫描角度360度，采用激光的时间-飞行原理，配合靶标可以实现65米范围内的精确定位，定位误差可达±5mm，激光雷达模块在靶标探测模式下，输出周围环境点云轮廓、反射强度、靶标坐标的数据；
可选的，UWB定位模块(702)是基于DW1000芯片的超宽带收发模块，数据传输速率高达6.8Mbps。UWB定位模块与四周的UWB基站进行信息交互，通过TDOA算法，即多个基站接收信号的时间差来确定AGV小车的位置。具体的，UWB定位模块会以广播的形式与每个UWB基站进行信息交互，得出定位装置与每个基站的距离，进而可得到与任意两个基站距离差的双曲线方程，据此可算出定位装置的具体位置。在本实施例中，采用了双边双程定位算法，即SDS-TWR算法，UWB定位模块会与每个UWB基站进行四次信息交互，以减少定位误差；
可选的，惯导模块(703)包括加速度计和/或陀螺仪，用于获取AGV小车的运动方向、速度、以及位姿，且不依赖于全局坐标和局部坐标独立工作。由于惯导模块由于累计误差较大，需要定期校正，必须结合UWB定位模块使用。
可选的，数据处理模块(704)为一台具有网口、串口、SPI外设接口的高性能MCU，用于处理接收到的激光雷达模块、UWB定位模块和惯导模块的数据，实现AGV小车的导航和定位。优选的，数据处理模块(704)通过IO触发的方式，与激光雷达模块和UWB定位模块完成时间同步。
如图8为本发明可选实施例中UWB基站的内部结构示意图。UWB基站(502)由UWB定位模块(801)、Wifi模块(802)、状态显示模块(803)、MCU(804)、供电模块(805)组成。
可选的，UWB定位模块(801)是基于DW1000芯片的超宽带收发模块，数据传输速率高达6.8Mbps；Wifi模块(802)使用的射频芯片为ESP8266EX芯片,发射功率20dBm；状态显示模块(803)为2组LED指示灯，一组显示供电状况，一组显示UWB基站是否处于信息交互状态；MCU(804)为意法半导体的STM32F072，通过串口控制UWB定位模块好Wifi模块；供电模块(805)包括一颗650mAh的可充电锂电池，以及外部供电接口，在电池电量较低时，可通过插接充电宝进行充电和工作。本发明可选实施例，仅是UWB基站的一种优选的配置方式，其他配置方式的UWB基站也可以实现本发明的可选实施例。
可选地，UWB基站可以安装在库房四周，通过Wifi无线组网建立坐标系，与定位装置进行信息交互，定位误差可小于10cm。
通过相关应用场景以及本发明可选实施例的说明，面对针对自动导引运输车的所采用的单一定位方式(例如超宽带UWB定位)存在的复杂度高，误差大等问题，本发明实施例以及可选实施例提供了一种目标运输车的定位方法及装置，通过对超宽带UWB无线定位、惯导、激光雷达在不同情况下的应用，进而实现对目标运输车进行精准定位，通过将行驶区域划分为无遮挡、有遮挡和定位精度高于阈值的区域，并在不同区域选择不同的定位方式，充分发挥每个定位方式的优势，有效解决了单独使用一种或两种定位方式存在的问题。
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根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
在本实施例中还提供了一种目标运输车的定位装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的设备较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的，图9是根据本发明实施例的一种目标运输车的定位装置的结构示意图，该装置包括：
(1)获取模块92，用于获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；
(2)定位模块94，用于当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的信号强度指示RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位。
通过上述装置，获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的信号强度指示RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位，也就是说，通过上述技术方案，可以在第一定位结果和第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的RSSI小于第二阈值时，就进行定位方式的灵活切换，避免了仅通过一种定位方式对目标运输车进行定位所存在的问题，因此，解决了相关技术中针对自动导引运输车的所采用的单一定位方式(例如超宽带UWB定位)存在的复杂度高，误差大等问题，进而提高了目标运输车在不同的定位场景下的定位精度，为实现运输车辆的无人驾驶提供重要的技术保障。
需要说明的是，由于UWB定位模块与惯导模块定位精度的差值，以及UWB射频信号的RSSI(Received Signal Strength Indication，接受的信号强度指示，简称RSSI)值，这两个值在无遮挡区域和有遮挡区域会有明显差异，因此，通过设定RSSI值和差值的阈值范围，在达到相应阈值后进行第一定位方式切换至第二定位方式，实现对目标运输车从无物体遮挡的区域行驶至有物体遮挡的精准定位。
需要说明的是，可以每隔预设时间(例如，2小时)将第一定位结果与第二定位方式的定位结果进行比对，如果超过阈值ξ0(相当于上述实施例的第一阈值)，则采用UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位。
在实际定位过程中，由于UWB定位方式在金属物体较多、遮挡严重的地方会由于射频信号的多径传播以及非视距误差，会极大的影响定位精度，即使是UWB结合惯导模块的定位方式，定位精度也只能达到厘米级，因此在取卸货这种精度要求较高的地方，这两种定位方式的定位精度尚不能满足要求，为了解决上述技术问题，在一个可选实施例中，上述定位模块，还用于在检测到所述目标运输车的预设范围内存在激光雷达靶标的情况下，从第一定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，或从第二定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第三定位方式用于指示采用激光雷达模块的方式对所述目标运输车进行定位。
也就是说，若目标运输车未驶到定位精度高于阈值的区域就在预设范围探测到激光雷达靶标，此时目标运输车也应从第一定位方式或第二定位方式切换成第三定位方式，需要说明的是，一般可以将激光雷达靶标设置在上述取卸货区域(即该区域所需要的定位精度高于阈值)中，进而就可以针对性的在取卸货区域主要采用激光雷达的定位方式。
在一个可选实施例中，上述惯导模块包括：加速度计，所述加速度计至少用于获取所述目标运输车的运动方向和运动速度；和/或陀螺仪，其中，所述陀螺仪至少用于获取所述目标运输车的位姿。
在一个可选实施例中，上述定位模块，还用于在所述目标运输车的预设范围内的目标反射率物体的数量大于第三阈值，或激光雷达模块重启导致无法定位的情况下，根据所述目标运输车当前对应的靶标在全局坐标下的预设位置，将通过所述第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置转换成全局坐标下的坐标，以实现对所述目标运输车的定位，其中，所述目标反射率大于预设阈值。
例如，当目标运输车处于取卸货区域时，确定目标运输车的预设范围内的目标反射率物体的数量大于第三阈值或激光雷达重启导致定位困难时，可以通过目标运输车当前对应的激光雷达靶标在全局坐标下的预设位置，将第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置(x0，y0)转换成全局坐标下的预设位置的坐标(X0，Y0)，通过比对剔除，确定目标靶标位置，进而实现对目标运输车的定位导航。
在一个可选实施例中，上述装置还包括：第二确定模块，用于至少通过以下方式之一确定所述目标运输车的初始行驶区域：通过目标对象手动进行确定；根据所述第一定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位置来确定；根据第二定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位姿和坐标来确定。
在一个可选实施例中，上述装置还包括：第一确定模块，用于对所述第一定位方式和所述第二定位方式均采用全局坐标进行定位，所述第三定位方式采用局部坐标进行定位，其中，所述全局坐标通过安装在所述目标运输车的行驶区域的多个UWB基站来确定的，所述局部坐标通过靶标位置来确定的。
需要说明的是，全局坐标是根据目标区域内预先安装的处于同一高度的多个UWB基站为坐标点建立的，对于UWB基站的个数根据目标区域的面积大小和物体的遮挡情况而定，目标区域的面积越大，物体的遮挡情况越严重，需要的UWB基站越多，优选的，正常情况下四个UWB基站便可以覆盖1000平方米的范围，优选的，第三定位方式需要布设至少三个激光雷达靶标，且周边不能有类似靶标或高反射率的物体，其定位精度可达±5mm，可以满足目标运输车取卸货的要求，通过布设激光雷达靶标获取标靶的位置坐标，进而得到定位精度高于阈值的区域的局部坐标。
在一个可选实施例中，上述装置还包括：修正模块，用于在由于所述惯导模块导致位姿信息失真的情况下，利用第一定位方式的定位结果对所述位姿信息进行修正；和/或在所述目标运输车位于定位精度高于阈值的区域的情况下，选择第三定位方式的定位结果进行修正。
也就是说，由于惯导模块中的陀螺仪存在零点漂移和温漂，加上车辆震动等因素，在通过加速度计获得方位和速度等位姿信息时，误差会随着时间的积累越来越大，因此，可以根据第一定位结果对位姿信息进行修正。由于激光雷达的定位精度最高，所以一旦检测到目标运输车进入取卸货区域(定位精度高于阈值的区域)，则用第三定位方式的定位结果对惯导模块进行修正。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在一个可选实施例中，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：
S1，获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；
S2，当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的信号强度指示RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位。
在一个可选实施例中，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在一个可选实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
在一个可选实施例中，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；
S2，当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的信号强度指示RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位。
在一个可选实施例中，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，在一个可选实施例中，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种目标运输车的定位方法，其特征在于，包括：
获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；
当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的接收的信号强度指示RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位；
在检测到所述目标运输车的预设范围内存在激光雷达靶标的情况下，采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第三定位方式用于指示采用激光雷达模块的方式对所述目标运输车进行定位；
当采用所述第三定位方式对所述目标运输车进行定位时，在所述目标运输车的预设范围内的目标反射率物体的数量大于第三阈值，或激光雷达模块重启导致无法定位的情况下，根据所述目标运输车当前对应的靶标在全局坐标下的预设位置，将通过所述第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置转换成全局坐标下的坐标，以实现对所述目标运输车的定位，其中，所述目标反射率大于预设阈值。
2.根据权利要求1所述的目标运输车的定位方法，其特征在于，采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位包括：
从第一定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，或从第二定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位。
3.根据权利要求1所述的目标运输车的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：至少通过以下方式之一确定所述目标运输车的初始行驶区域：
通过目标对象手动进行确定；
根据所述第一定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位置来确定；
根据第二定位方式获取所述目标运输车在全局坐标下的位姿和坐标来确定。
4.根据权利要求1所述的目标运输车的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
在由于所述惯导模块导致位姿信息失真的情况下，利用第一定位方式的定位结果对所述位姿信息进行修正；和/或
在所述目标运输车位于定位精度高于阈值的区域的情况下，选择第三定位方式的定位结果进行修正,其中，所述第三定位方式用于指示采用激光雷达模块的方式对所述目标运输车进行定位。
5.根据权利要求2至4任一项所述的目标运输车的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一定位方式和所述第二定位方式均采用全局坐标进行定位，第三定位方式采用局部坐标进行定位，其中，所述全局坐标通过安装在所述目标运输车的行驶区域的多个UWB基站来确定的，所述局部坐标通过靶标位置来确定的。
6.一种目标运输车的定位装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取通过所述目标运输车上的超宽带UWB定位模块确定的第一定位结果，以及通过结合所述超宽带UWB定位模块和目标运输车上的惯导模块确定的第二定位结果；
定位模块，用于当所述第一定位结果和所述第二定位结果相差超过第一阈值，且所述UWB定位模块发射的射频信号的接收的信号强度指示RSSI小于第二阈值的情况下，从第一定位方式切换至第二定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第一定位方式用于指示采用超宽带UWB定位模块的方式对所述目标运输车进行定位，所述第二定位方式用于指示结合超宽带UWB无线定位和惯导模块的方式对所述目标运输车进行定位；
所述定位模块，还用于在检测到所述目标运输车的预设范围内存在激光雷达靶标的情况下，采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，其中，所述第三定位方式用于指示采用激光雷达模块的方式对所述目标运输车进行定位；
所述定位模块，还用于在所述目标运输车的预设范围内的目标反射率物体的数量大于第三阈值，或激光雷达模块重启导致无法定位的情况下，根据所述目标运输车当前对应的靶标在全局坐标下的预设位置，将通过所述第三定位方式在局部坐标系下探测到的靶标位置转换成全局坐标下的坐标，以实现对所述目标运输车的定位，其中，所述目标反射率大于预设阈值。
7.根据权利要求6所述的目标运输车的定位装置，其特征在于，所述定位模块，还用于从第一定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位，或从第二定位方式切换至采用第三定位方式对所述目标运输车进行定位。
8.根据权利要求6所述的目标运输车的定位装置，其特征在于，所述惯导模块包括：
加速度计，其中，所述加速度计至少用于获取所述目标运输车的运动方向和运动速度；和/或
陀螺仪，其中，所述陀螺仪至少用于获取所述目标运输车的位姿。
9.一种计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述权利要求1至5任一项中所述的方法。
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