一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法及系统

摘要

本发明公开的一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法及装置，包括：在室内选择4个点布置UWB定位基站；定义其中一个UWB定位基站为原点定位标记，记为OO；根据UWB定位基站，采集AGV的初始坐标和目标位置坐标，所述目标位置设置在位置码带上；通过UWB无线定位系统将AGV导引至粘贴有位置码带的区域附近；通过视觉定位系统将AGV导航至目标位置；本发明解决了UWB定位和视觉定位复合定位系统下AGV的导航定位问题，通过简易的位姿矩阵变换，便能够统一AGV的位姿表述，变换矩阵计算便捷，UWB坐标系和视觉坐标系位姿变换后也能够很快计算出变换矩阵，进而提高定位精确度，具有极强的实用性。

说明书

技术领域

本发明属于AGV定位的技术领域，具体涉及一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法及系统。

背景技术

AGV，即Automated Guided Vehicle，通过预设的程序自动将物品从一个位置移动至另一位置，是一种自动化、信息化和智能化设备。其目前的导航方式有磁条、RFID信标、二维码标识、激光等。

目前AGV的导航定位大多是在同一导航系统下进行，这种情况下AGV的导航定位可直接利用导航系统定位数据，而对于多导航系统复合的AGV导航场景，AGV在不同的导航系统下，具有不同的位姿表示。目前，基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航系统应用不多，需要研究在该复合导航系统下AGV的导航定位方法。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法及系统，能够通过UWB无线定位和视觉定位共同对AGV进行导航，提高导航精确度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法，包括：S101、在室内选择4个点布置UWB定位基站；定义其中一个UWB定位基站为原点定位标记，记为O

优选地，根据UWB定位基站，假设AGV的初始坐标为L

优选地，所述通过UWB无线定位系统将AGV导引至粘贴有位置码带的区域附近，具体包括：

根据AGV的初始坐标为L

根据刚体运动过程中的速度分解，可得：

优选地，所述通过视觉定位系统将AGV导航至目标位置，具体包括：

当AGV行驶至粘贴有位置码带的附近区域，切换至视觉定位系统，AGV当前的位置坐标为L

根据空间内任意两坐标系间的转换关系，可得：

式(2)中，o

视觉定位系统下的位置L

式(3)中，(X

相应地，一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航系统，包括：

原点定位单元：在室内选择4个点布置UWB定位基站；定义其中一个UWB定位基站为原点定位标记，记为O

数据采集单元：根据UWB定位基站，采集AGV的初始坐标和目标位置坐标，所述目标位置设置在位置码带上；

第一导航单元：通过UWB无线定位系统将AGV导引至粘贴有位置码带的区域附近；

第二导航单元：通过视觉定位系统将AGV导航至目标位置。

优选地，所述AGV上设置有定位标签。

优选地，所述AGV上设置有视觉模块。

优选地，所述AGV上还设置有用于驱动AGV的导轮。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法及系统，包括：在室内选择4个点布置UWB定位基站；定义其中一个UWB定位基站为原点定位标记，记为O

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；

图1为本发明实施例一提供的一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航系统的结构示意图；

图3为本发明一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法及装置的导航场景示意图；

图4为本发明一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法及装置的坐标关系示意图；

图中：1为原点定位单元，2为数据采集单元，3为第一导航单元，4为第二导航单元，5为定位标签，6为视觉模块，7为导轮，8为UWB定位基站，9为位置码带，10为AGV本体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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作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。

图1为本发明实施例一提供的一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法的流程示意图，如图1所示，一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航方法，包括：

S101、在室内选择4个点布置UWB定位基站；定义其中一个UWB定位基站为原点定位标记，记为O

S102、根据UWB定位基站，采集AGV的初始坐标、目标位置坐标，所述目标位置设置在位置码带上；

S103、通过UWB无线定位系统将AGV导引至粘贴有位置码带的区域附近；

S104、通过视觉定位系统将AGV导航至目标位置。

进一步地，根据UWB定位基站，假设AGV的初始坐标为L

进一步地，所述通过UWB无线定位系统将AGV导引至粘贴有位置码带的区域附近，具体包括：

根据AGV的初始坐标为L

根据刚体运动过程中的速度分解，可得：

进一步地，所述通过视觉定位系统将AGV导航至目标位置，具体包括：

当AGV行驶至粘贴有位置码带的附近区域，切换至视觉定位系统，AGV当前的位置坐标为L

根据空间内任意两坐标系间的转换关系，可得：

式(2)中，o

视觉定位系统下的位置L

式(3)中，(X

具体地，如图4所示，在UWB基站零点、AGV视觉模块的中心和粘贴位置码带的零点设定坐标系，分别为O

系统当AGV行驶至粘贴有位置码带的附近区域，AGV上的视觉模块识别到位置码带，AGV的导航控制切换至视觉系统，在视觉系统下，AGV的位置表示为L

根据空间内任意两坐标系间的转换关系，空间内任意一点，若已知该点在一坐标系内的表示为，欲求该点在另一坐标系下的表示o

式(2)中，o

式(3)中，(X

本实施例中，在导航任务开始时，AGV通过UWB无线定位系统，可以获取其自身在UWB定位坐标系O

图2为本发明实施例一提供的一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航系统的结构示意图，如图2所示，一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航装置，包括：

原点定位单元1：在室内选择4个点布置UWB定位基站；定义其中一个UWB定位基站为原点定位标记，记为O

数据采集单元2：根据UWB定位基站，采集AGV的初始坐标、目标位置坐标，所述目标位置设置在位置码带上；

第一导航单元3：通过UWB无线定位系统将AGV导引至粘贴有位置码带的区域附近；

第二导航单元4：通过视觉定位系统将AGV导航至目标位置。

进一步地，所述AGV上设置有定位标签5和视觉模块6。

进一步地，所述AGV上还设置有用于驱动AGV的导轮7。

具体地，图3为本实施例一种基于UWB无线定位和视觉定位的AGV导航系统的导航场景示意图，如图3所示，所述UWB无线定位系统包括4台UWB定位基站8和2个定位标签5，所述UWB定位基站8设置在室内墙角处，定位标签5设置在AGV本体上；所述视觉定位系统包括视觉模块6和位置码带9，视觉模块6设置在AGV本体10中心处，位置码带9设置在目标位置附近；本实施例使用UWB无线定位系统导航时，对AGV模型进行运动学建模分析，实现AGV的速度控制。当AGV上的视觉模块识别到粘贴于地上的位置码带后，AGV切换至视觉导航，使用视觉定位系统时，通过UWB定位坐标系和视觉定位坐标系间的位姿转换矩阵，将AGV位姿转换到UWB坐标系下，实现AGV定位的统一，该方法实现了AGV在UWB定位和视觉定位复合系统下的导航定位，进而提高定位精确度。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法、装置及系统中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其他设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定的编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。