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          宇鋒GPS/DR技術在AGV導航中的應用實現

          時間:2018-10-11 14:31:50 來源:安徽宇鋒智能科技有限公司 性質:轉載 作者:EFORK叉車【推薦給朋友
          1 硬件方面 
            基于CAN總線和DSP處理技術的AGV新型控制系統,已經在國產AGV的設計中得到全面應用,并在降低成本、增強可靠性、減少維護上取得良好的經濟效益。CAN現場總線技術即控制器局域網,用在AGV的數據傳輸中,能夠高速實時采集里程計的數據。 
            AGV里程計主要由車輪上的編碼器實現功能。AGV上測量位移的編碼器,與車輪存在固定的減速比,通過編碼器輸出的A、B兩路脈沖信號,可以計算出AGV的運行方向、運行速度和運動距離。 
            GPS導航定位技術日趨成熟,定位精度和可靠性都有很大提高。由于要將AGV導航系統的成本控制在數萬元,因此采用NOVATEL公司的OEMV一1系列產品,其單點動態定位精度能達到1.8m,數據更新率為50Hz。如果采用偽距差分方法,動態定位精度可以達到0.45m。 
           
          2 軟件方面 
            GPS與里程計的導航數據融合處理系統的核心是軟件的數據處理算法。OEMV-1接收機可以實時輸出所在位置、速度和時刻。為了配合GPS/DR數據融合算法,提高系統的實時性,應使用盡量多的GPS原始導航數據,因此將OEMV-1接收機的數據更新率設為20Hz,對位置信息輸出采用事件觸發方式。同時,為了有更高的數據傳輸效率,通過對接收機輸入命令,設置為二進制方式通訊。 
             軟件的數據處理系統主要分為三部分:GPS導航數據預處理、編碼器構成的里程計數據預處理、數據融合處理。 
          (1)GPS導航數據處理:將GPS在WGS-84坐標系下的導航數據轉換到現場坐標系。其中涉及數據可靠性的判斷、定位數據和速度數據的定位轉換、坐標轉換等。GPS導航數據的處理流程如圖1所示。 
          (2)編碼器構成的里程計數據預處理:車輪上的編碼器輸出的旋轉角度經處理后,與前一采樣時刻的位姿數據及其方差累加,得到當前的位姿數據及其方差。兩個編碼器構成里程計的誤差,不僅包含編碼器的線數引入的精度誤差,而且包含車輪滾動過程中因偶然因素引入的編碼器旋轉誤差。 
          (3)數據融合處理:將GPS和編碼器各自得到的車體位姿及其方差數據進行融合,得到可靠性高、滿足一定精度的穩定的位姿數據。在融合處理算法中,依據編碼器得到的位姿數據在短距離范圍內有較高可靠性的特點,應用馬氏距離判斷GPS的導航定位數據和方向角的可靠性,對GPS導航數據進行取舍。取舍后的GPS導航數與由編碼器得到位姿數據按照各自方差按比例融合,得到滿足要求的AGV位姿數據。
          系統目標

          GPS與里程計組合導航數據融合處理系統的總體目標是:實現在一定環境條件下,為AGV系統提供準確、穩定、可靠的定位導航數據。在實驗階段,鑒于單機與加基站有相一致的步驟,因而先用單機GPS接收機做實驗,達到預期指標后再根據產品應用的需要加建基站。
          GPS與里程計組合導航的AGV主要應用于在室外大范圍區域,所以導航數據融合處理系統的具體應用目標為:

          1.應用環境
          室外環境,通行路面寬度不小于3m,運動范圍區域坡度較小;通行道理兩側5m以內的建筑物高度低于15m;道路正上方可以有不連續的垂直遮擋,連續遮擋長度不大于5m。

          2.AGV導航準確度
          采用不做差分的單機GPS接收機OEMV-1,其單點動態導航精確度為1.8m,數據更新率50Hz,在里程計誤差小于5%的前提下,提供導航位置準確度低于1.8m,平面姿態角準確度低于0.02(即1.15°)。
          采用偽距差分辦法,增加基站侯的移動GPS接收機輸出的導航定位數據精度能夠達到0.45m,GPS與里程計組合導航數據融合處理系統輸出的導航定位數據精度低于0.2m。

          3.AGV系統穩定性
          能夠在上述應用環境下,穩定、不間斷地輸出符合導航準確度目標的導航位置數據和姿態數據。

          4.AGV導航可靠性
          系統輸出的每組數據,在符合導航準確度目標范圍內,可靠度達95%以上,系統準確度在2σ以內。

          5.系統擴展性 

             系統設計保留了GPS接收機增加基站,以提高導航準確度的空間;保留了增加數據輸出頻率的空間;保留了可更換為其他航位推算系統的空間。 

             目前,還沒有采用GPS導航技術的AGV應用范例。GPS導航定位設備的價格逐年下降,漸顯室外AGV采用GPS導航技術的優勢(詳見安徽宇鋒智能網站室外AGV)。AGV用GPS/DR導航系統的研究和探索,為其實際應用提供了可行性支持和大量真實可靠的數據,必將推進室外AGV技術的發展。

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