[发明专利]一种应用天线阵列的高精度AGV定位方法

说明书

本发明提供了一种应用天线阵列的高精度AGV定位方法，在路面上沿路线等距离布置若干磁钉，并对磁钉按序编码；在AGV的底盘上首尾安装两组天线阵列，在沿AGV前进方向与垂直于AGV行进方向各一组，形成二维天线阵列；AGV在磁钉上方沿路线行驶，由二维天线阵列同时接收单个磁钉发送的电磁波信号；将二维天线阵列表示为横向和纵向两个方向，再分别求得电磁波信号到达横向和纵向天线阵列的角度，利用这两个角度求得磁钉与AGV的相对位置，实现对AGV的精确定位。本发明提供能够在在港口、码头等有较多障碍遮挡的室外环境下，实现AGV的高精度定位；可以忽略障碍物对信号传播的影响，结构简单，成本较低，且定位精度极大提高。

技术领域

本发明涉及一种采用多天线阵列进行路标磁钉信息的探测，基于到达角(Direction of Arrival，DOA)来确定AGV位置的定位方法，属于港口码头自动导引车(AutoGuided Vehicle，AGV)的精准定位技术领域。

背景技术

AGV是一种在计算机和局域网控制下沿程序预定路线自动运行的运输工具，在导航装置的导引下牵引载货台到指定地点。采用AGV可以实现码头堆场等的自动装卸和无人驾驶搬运。AGV的导引方式对其性能起着关键性的作用，在上世纪80年代初期之前，埋线电磁感应方式始终是AGV的主要引导技术。随着电子技术的发展，新的导引技术也不断的被研究和推广。

目前，AGV的导航方式主要可以分为固定路径法和自由路径法两种，其中固定路径法以磁导航技术为代表，通过预先埋设导线，通电后感应AGV运行方向是否偏离，若发生偏离则对其进行路径纠正。固定路径法的路线固定，路径更改和扩充不方便且维护性很差，因此在现代港口中应用渐少。而自由路径法主要包括激光定位导航法、视觉定位导航法、毫米波雷达法、惯性导航系统以及全球定位系统(Global Position System，GPS)等。

采用上述导航方式的AGV多应用在室内，在港口、码头等室外环境下，并不是特别适用。其中，激光定位导航法(Laser Navigation)基于三角测量原理，将反射路标布置在可能行经的路径周围，AGV上安装激光发生器，激光发生器在无刷直流电机带动下360°旋转，扫描周围的路标，通过计数的方式获得3个及以上路标的角度信息，然后采用匹配算法、定位算法和优化算法得到小车的位姿。该方法精度高，但易受外界天气(光线)影响，需要安装大量的反射路标，因此限制了该方法在港口的应用。

视觉定位导航法(Machine Vision Navigation)通过视觉图像处理的方法提供导引。视觉导航具有柔性极高、适用于各种不同场景、定位精度高等优点，是一种非常有潜力的导航方式。但在目前阶段，该系统成本高，系统复杂，受图像传感器的影响较大，尚未在港口应用。

惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)是一种相对定位法，在车上安装陀螺仪之类的传感器精确获取小车的方向和速度，当起点位置坐标已知时，由传感器数据计算出小车的位置。该系统具有简单灵活、成本低且实时性好等特点，缺点是由于各种原因造成误差累积，长时间运行可导致精度完全丧失。

全球定位系统(Global Position System)是通过导航卫星实现定位的无线导航系统，由空间、地面监控和用户接收机三大部分组成，可实现全能性(海洋、陆地、航空、航天)、全球性、全天候、连续性和实时性导航与定位功能。但是，普通用户只能使用GPS提供的标准定位服务(SPS)，SPS精度在水平面上为±10m(95％的置信度)，离AGV定位的精度要求0.03～0.1m仍相差甚远。毫米波雷达法(Millimeter Wave Radar，MMWR)通过在AGV车上安置毫米波雷达，工作时雷达旋转寻找安装在已知位置的信标，利用信标的相对位置信息确定并不断更新AGV的位姿。该方法导航精度可达±0.1m，缺点是价格较贵，需安装大量信标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何提高导航定位系统的精度，同时简化其结构，降低其成本。