CN113448328A - 车辆导航定位方法、车辆以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种车辆导航定位方法、车辆以及存储介质，该方法应用于包含视觉模块和位置探测模块的车辆,包括：通过视觉模块扫描并解析车体当前所在地面上的标识码；通过位置探测模块获取所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；根据所述位置关系信息、所述位置信息和所述视觉模块输出的标识码解析结果确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所述位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。解决了现有AGV小车容易出现航向偏离的问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及自动控制领域，尤其涉及一种车辆导航定位方法、车辆以及存储介质。
背景技术
鉴于标识码视觉导航具有定位精确、灵活，路径铺设、改变容易，通信控制简单，对声光无干扰等特点，已成为目前主流的AGV(Automated Guided Vehicle，简称AGV，也称为AGV小车)导航方式之一。其中，AGV小车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。
标识码导航就是将带有位置与航向信息的标识码标签贴在地面上，AGV小车通过标识码标签的时候，搭载的高速摄像机扫描地面上的标识码图像并进行信息解析，从而获取定位导航信息。
对于工厂仓库等应用场景，由于地面环境恶劣，AGV小车在高速运行时，基于标识码识别的视觉导航方式有时会出现标识码采集失败或者解析失败的情况，此时AGV小车无法获取当前的定位导航信息。如果连续多个标识码采集失败或解析失败，AGV小车会出现严重的航向偏离，并因航向偏离而远离设定轨道，与障碍物发生碰撞。
综上，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题：现有车辆存在过度依赖标识码解析结果来进行姿态航向的修正的问题，一旦连续多个标识码获取失败或者解析失败，则其姿态航向累积误差就会超出误差允许范围，出现航向偏离的情况。
发明内容
本发明实施例提供了一种车辆导航定位方法、车辆以及存储介质，以解决现有车辆容易出现航向偏离的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种车辆导航定位方法，应用于包含视觉模块和位置探测模块的车辆，该方法包括：
通过所述视觉模块扫描并解析车体当前所在地面上的标识码；
通过所述位置探测模块获取所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；
根据所述位置关系信息、所述位置信息和所述视觉模块输出的标识码解析结果确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所述位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括：
车体；
视觉模块，设置于所述车体底部，用于扫描并解析所述车体当前所在地面上的标识码；
位置探测模块，设置于所述车体上，用于获取所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；
存储模块，用于存储所述目标障碍物的位置信息；
控制模块，用于根据所述位置关系信息、所述位置信息和所述视觉模块输出的标识码解析结果，确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所述位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。
第三方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如任意实施例所述的车辆导航定位方法。
本发明实施例提供的车辆的技术方案，通过视觉模块扫描并解析车体当前所在地面上的标识码；通过位置探测模块获取所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；根据所述位置关系信息、所述位置信息和所述视觉模块输出的标识码解析结果确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所述位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。使车辆不仅仅依赖标识码解析结果来进行姿态航向的修正，还参考车辆与目标障碍物之间的位置关系信息来进行车辆姿态航向的修正，大大减少了因标识码解析失败而出现的无法修正车辆姿态航向的情况的发生，提高了车辆运行的准确性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例一提供的车辆的结构框图；
图2是本发明实施例一提供的车辆导航定位示意图；
图3是本发明实施例二提供的车辆导航定位方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的车辆的结构框图。该车辆包括车体、视觉模块11、位置探测模块12、存储模块13和控制模块14，视觉模块11设置于车体底部，用于扫描并解析车体当前所在地面上的标识码；位置探测模块12设置于车体上，用于获取车体与车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；存储模块13用于存储目标障碍物的位置信息；控制模块14用于根据位置关系信息、位置信息和视觉模块11输出的标识码解析结果，确定车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向。
本实施例以用于仓储运输的AGV小车为例进行说明，当然本实施例的车辆不限于AGV小车。
其中，目标障碍物可以是货架腿或者是在过道上预先布置的反光板等。在将货架腿作为目标障碍物时，可以将车体一侧的至少两个货架腿作为目标障碍物，也可以将分散在车体两侧的至少两个货架腿作为目标障碍物。如图2所示，AGV小车1在O点处的标识码2上，将其左前方的两个货架腿3和右前方的两个货架腿3作为目标障碍物。
其中，标识码可以是二维码、条形码等，只要能够为车辆提供位置信息和航向误差的即可。
其中，位置探测模块为激光探测模块、超声探测模块或双目视觉模块。无论哪一种形式，位置探测模块在进行目标障碍物探测时均朝向车体行进方向，以获取车体与车体行进方向上的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息。其中，位置关系信息包括距离信息和方位信息。
在一些实施例中，AGV小车设置有朝向车体前方的激光探测模块和朝向车体后方的激光探测模块，这样AGV小车向前行驶时，采用朝向车体前方的激光探测模块进行目标障碍物的位置探测，AGV小车向后行驶时，采用朝向车体后方的激光探测模块进行目标障碍物的位置探测。
在一些实施例中，激光探测模块是可旋转的，在AGV小车向前行驶时，激光探测模块旋向车体前方进行目标障碍物的位置探测，在AGV小车向后行驶时，激光探测模块旋向车体后方进行目标障碍物的位置探测。
AGV小车通过码盘记录其所行驶的距离，如果两个标识码之间的距离已知，那么AGV小车可以在码盘数值达到该已知距离对应的码数时启动视觉模块，以由视觉模块的摄像头拍摄地面上的标识码，并对拍摄结果进行解析。其中，标识码解析时用到的标识码位置信息被预先存储在存储模块中。需要说明的是，视觉模块采用现有产品即可，本实施例在此不作具体限定。
控制模块从视觉模块获取到标识码解析结果，以及从位置探测模块获取到位置关系信息之后，从存储模块读取已存储的目标障碍物的位置信息，然后根据位置关系信息和位置信息确定车体当前的第一位置信息和第一姿态航向误差；根据标识码解析结果确定车体当前的第二位置信息和第二姿态航向误差；然后根据第一位置信息和第二位置信息确定车体当前的位置信息；根据车体当前的位置信息、第一姿态航向误差和第二姿态航向误差确定车体当前的姿态航向误差。
标识码解析结果可以是直接的第二位置信息和第二姿态航向误差；也可以是用于计算第二位置信息和第二姿态航向误差的中间信息，控制模块根据该中间信息确定第二位置信息和第二姿态航向误差。
优选地，控制模块基于卡尔曼滤波对第一位置信息和第二位置信息进行数据融合以得到车体当前的位置信息，基于卡尔曼滤波对车体当前的位置信息、第一姿态航向误差和第二姿态航向误差进行数据融合以得到车体当前的姿态航向误差。
可以理解的是，在AGV小车的行驶过程中，由于路况和码盘计数的误差影响，当码盘数值达到该已知距离对应的码数时，视频模块可能无法采集到标识码，或者仅能采集到部分标识码，但无论哪一种，视频模块均无法输出有效的标识码解析结果。此时，控制模块优选直接根据位置关系信息、目标障碍物的位置信息确定车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所确定的车体当前的位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向。
控制模块在根据位置关系信息、目标障碍物的位置信息确定车体当前的位置信息和姿态航向误差时，根据车体与车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的距离信息以及目标障碍物的位置信息确定车体当前所在的位置信息，根据车体当前所在的位置信息以及车体与车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的方位信息，确定车体当前的姿态航向误差。
工作过程：
对于仓库货架搬运的应用场景，如图2所示，AGV小车1穿梭于货架底部或过道，作为运行通道的货架底部或过道铺设有用于导航定位的标识码2，比如二维码，货架底部或过道周围均有用作目标障碍物的货架腿3。其中，货架腿和标识码的位置信息均为已知信息并存储于存储模块。
AGV小车1行驶中，如果码盘上的码数达到预设码数值，控制模块启动视觉模块和激光探测模块，以使视觉模块检测O点处的标识码并对所检测的标识码2进行解析，以及使激光探测模块获取车体与车体前方的四个货架腿A、B、C和D之间的距离信息和方位信息。控制模块根据标识码解析结果确定车体当前的第二位置信息和第二姿态航向误差，根据四个货架腿A、B、C和D的位置信息，以及车体与四个货架腿A、B、C和D之间的距离信息，计算车体当前的第一位置信息。根据车体与其前方的四个货架腿A、B、C和D之间的方位信息，确定车体当前的姿态航向信息，根据该第一位置信息和姿态航向信息确定车体当前的第一姿态航向误差；然后根据第一位置信息和第二位置信息确定车体当前的位置信息，根据车体当前的位置信息、第一姿态航向误差和第二姿态航向误差确定车体当前的姿态航向误差，并根据车体当前的位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向，以使车体以新的姿态航向继续前行。
如果视觉模块没有输出有效的标识码解析结果，控制模块根据车体与货架腿A、B、C和D之间的距离信息以及货架腿A、B、C和D的位置信息确定车体当前所在的位置信息，根据车体与货架腿A、B、C和D之间的方位信息确定车体当前的姿态航向信息，根据车体当前所在的位置信息和姿态航向信息确定车体当前的姿态航向误差，并根据车体当前的位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向，以使车体以新的姿态航向M点处的标识码航行。
本发明实施例提供的车辆的技术方案，通过视觉模块扫描并解析车体当前所在地面上的标识码；通过位置探测模块获取车体与车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；通过控制模块根据位置关系信息、位置信息和视觉模块输出的标识码解析结果，确定车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向。使车辆不仅仅依赖标识码解析结果来进行姿态航向的修正，还参考车辆与目标障碍物之间的位置关系信息来进行姿态航向的修正，大大减少了因标识码解析失败而出现的无法修正车辆姿态航向的情况的发生，提高了车辆运行的准确性和安全性。
实施例二
图3是本发明实施例二提供的车辆导航定位方法的流程图。本实施例的技术方案适用于前述实施例所述的车辆的自动导航定位的情况，本实施例以AGV小车为例进行说明。该方法可以由本发明实施例提供的控制模块来执行，该控制模块可以采用软件和/或硬件的方式实现，并配置在AGV小车的处理器中应用。该方法具体包括如下步骤：
S101、通过视觉模块扫描并解析车体当前所在地面上的标识码。
其中，标识码可以是二维码、条形码等，只要能够为车辆提供位置信息和航向误差的即可。
AGV小车通过码盘记录其所行驶的距离，如果两个标识码之间的距离已知，那么AGV小车可以在码盘数值到达该已知距离对应的码数时启动视觉模块，以由视觉模块的摄像头拍摄地面上的标识码，并对拍摄结果进行解析。其中，标识码解析时用到的标识码位置信息被预先存储在存储模块中。
标识码解析结果可以是直接的第二位置信息和第二姿态航向误差；也可以是用于计算第二位置信息和第二姿态航向误差的中间信息，控制模块根据该中间信息确定第二位置信息和第二姿态航向误差。
需要说明的是，视觉模块采用现有产品即可，本实施例在此不作具体限定。
S102、通过位置探测模块获取车体与车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息。
其中，目标障碍物可以是货架腿或者是在过道上预先布置的反光板等。在将货架腿作为目标障碍物时，可以将车体一侧的至少两个货架腿作为目标障碍物，也可以将分散在车体两侧的至少两个货架腿作为目标障碍物。如图2所示，车体在O点处的标识码2上，将其左前方的两个货架腿3和右前方的两个货架腿3作为目标障碍物。
其中，位置探测模块为激光探测模块、超声探测模块或双目视觉模块。无论哪一种形式，位置探测模块在进行目标障碍物探测时均朝向车体行进方向，以获取车体与车体行进方向上的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息。其中，位置关系信息包括距离信息和方位信息。
S103、根据位置关系信息、位置信息和视觉模块输出的标识码解析结果确定车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向。
控制模块从视觉模块获取到标识码解析结果，以及从位置探测模块获取到位置关系信息之后，从存储模块读取已存储的目标障碍物的位置信息，然后根据位置关系信息和位置信息确定车体当前的第一位置信息和第一姿态航向误差；根据标识码解析结果确定车体当前的第二位置信息和第二姿态航向误差；然后根据第一位置信息和第二位置信息确定车体当前的位置信息；根据车体当前的位置信息、第一姿态航向误差和第二姿态航向误差确定车体当前的姿态航向误差。
优选地，控制模块基于卡尔曼滤波对第一位置信息和第二位置信息进行数据融合以得到车体当前的位置信息，基于卡尔曼滤波对车体当前的位置信息、第一姿态航向误差和第二姿态航向误差进行数据融合以得到车体当前的姿态航向误差。
可以理解的是，在AGV小车的行驶过程中，由于路况和码盘计数的误差影响，当码盘数值到达该已知距离对应的码数时，视频模块可能无法采集到标识码，或者仅能采集到部分标识码，但无论哪一种，视频模块均无法输出有效的标识码解析结果。此时，控制模块优选直接根据位置关系信息、目标障碍物的位置信息确定车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所确定的车体当前的位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向。
示例性的，对于仓库货架搬运的应用场景，如图2所示，AGV小车1穿梭于货架底部或过道，作为运行通道的货架底部或过道铺设有用于导航定位的标识码，货架底部或过道周围均有用作目标障碍物的货架腿3。其中，货架腿和标识码的位置信息均为已知信息并存储于存储模块。
AGV小车1行驶中，如果码盘上的码数达到预设码数值，则启动视觉模块和激光探测模块，以使视觉模块检测O点处的标识码并对所检测的标识码2进行解析，以及使激光探测模块获取车体与车体前方的四个货架腿A、B、C和D之间的距离信息和方位信息；然后根据标识码解析结果确定车体当前的第二位置信息和第二姿态航向误差；根据四个货架腿A、B、C和D的位置信息，以及车体与四个货架腿A、B、C和D之间的距离信息，计算车体当前的第一位置信息；根据车体与其前方的四个货架腿A、B、C和D之间的方位信息，确定车体当前的姿态航向信息，根据该第一位置信息和姿态航向信息确定车体当前的第一姿态航向误差；然后根据第一位置信息和第二位置信息确定车体当前的位置信息，根据车体当前的位置信息、第一姿态航向误差和第二姿态航向误差确定车体当前的姿态航向误差，并根据车体当前的位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向，以使车体以新的姿态航向继续前行。
如果视觉模块没有输出有效的标识码解析结果，则根据车体与货架腿A、B、C和D之间的距离信息以及货架腿A、B、C和D的位置信息确定车体当前所在的位置信息；根据车体与货架腿A、B、C和D之间的方位信息确定车体当前的姿态航向信息，根据车体当前所在的位置信息和姿态航向信息确定车体当前的姿态航向误差，并根据车体当前的位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向，以使车体以新的姿态航向继续前行。
本发明实施例提供的车辆的技术方案，通过视觉模块扫描并解析车体当前所在地面上的标识码；通过位置探测模块获取车体与车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；根据位置关系信息、位置信息和视觉模块输出的标识码解析结果，确定车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据位置信息和姿态航向误差调整车体的姿态航向。使车辆不仅仅依赖标识码解析结果来进行姿态航向的修正，还参考车辆与目标障碍物之间的位置关系信息来进行姿态航向的修正，大大减少了因标识码解析失败而出现的无法修正车辆姿态航向的情况的发生，提高了车辆运行的准确性和安全性。
实施例三
本发明实施例三还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种车辆导航定位方法，该方法包括：
通过视觉模块扫描并解析所述车体当前所在地面上的标识码；
通过位置探测模块获取所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；
根据所述位置关系信息、所述位置信息和所述视觉模块输出的标识码解析结果确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所述位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的车辆导航定位方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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)执行本发明各个实施例所述的车辆导航定位方法。
值得注意的是，上述车辆的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种车辆导航定位方法，其特征在于，应用于包含视觉模块和位置探测模块的车辆，该方法包括：
通过所述视觉模块扫描并解析车体当前所在地面上的标识码；
通过所述位置探测模块获取所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；
根据所述位置关系信息、所述位置信息和所述视觉模块输出的标识码解析结果确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所述位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过位置探测模块获取所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息之后，还包括：
在视觉模块没有输出有效的标识码解析结果时，根据所述位置关系信息、所述位置信息确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所述位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置关系信息、所述位置信息和所述视觉模块输出的标识码解析结果确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，包括：
根据所述位置关系信息和所述位置信息确定所述车体当前的第一位置信息和第一姿态航向误差；
根据所述视觉模块输出的标识码解析结果确定所述车体当前的第二位置信息和第二姿态航向误差；
根据所述第一位置信息和所述第二位置信息确定车体当前的位置信息，根据车体当前的位置信息、所述第一姿态航向误差和所述第二姿态航向误差确定所述车体当前的姿态航向误差。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述位置关系信息包括距离信息和方位信息，相应的，所述根据所述位置关系信息、所述位置信息确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，包括：
根据所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的距离信息以及所述位置信息确定所述车体当前的位置信息；
根据所述车体当前的位置信息、所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的方位信息确定所述车体当前的姿态航向误差。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标障碍物为货架腿，所述标识码设置于货架底部或者两相邻货架之间的过道上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少两个目标障碍物包括位于所述车体左前方的两个货架腿和位于所述车体右前方的两个货架腿。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述位置探测模块为激光探测模块、超声探测模块或双目视觉模块。
8.一种车辆，其特征在于，包括：
车体；
视觉模块，设置于所述车体底部，用于扫描并解析所述车体当前所在地面上的标识码；
位置探测模块，设置于所述车体上，用于获取所述车体与所述车体行进方向的至少两个目标障碍物之间的位置关系信息；
存储模块，用于存储所述目标障碍物的位置信息；
控制模块，用于根据所述位置关系信息、所述位置信息和所述视觉模块输出的标识码解析结果，确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据所述位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述控制模块还用于：
在所述视觉模块没有输出有效的标识码解析结果时，根据所述位置关系信息、所述位置信息确定所述车体当前的位置信息和姿态航向误差，并根据车体当前的位置信息和所述姿态航向误差调整所述车体的姿态航向。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-7中任一所述的车辆导航定位方法。
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