CN112130166A - 基于反光板网络的agv定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于反光板网络的AGV定位方法及装置，所述方法包括以AGV为原点，利用设于AGV上的激光雷达扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；基于各反光板的测量位置，形成雷达网络；利用雷达网络中反光板测量位置两两组成若干条第一线段；基于各反光板的真实位置，形成地图网络；利用地图网络中反光板实际位置两两组成若干条第二线段；将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配，筛选出频次最高的三个反光板测量位置，最后使用三点法求出AGV在地图网络中的坐标。本发明能够有效提高AGV的定位精度。
Description
技术领域
本发明属于AGV定位方法技术领域，具体涉及一种基于反光板网络的AGV定位方法及装置。
背景技术
当前自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)技术迅速发展，导航技术是整个AGV中主要的核心技术，主要通过传感器确定移动机器人当前的位姿，激光雷达是当前移动机器人导航的主流传感器。现有技术中，在进行AGV位置计算时，主要通过激光雷达扫描反光板，再通过反光板位置，最后反算出AGV位置。但是现有的方案存在激光雷达导航精度偏低的问题，难以满足AGV高精度的要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于反光板网络的AGV定位方法及装置，能够大大提高AGV的测量精度。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种基于反光板网络的AGV定位方法，包括：
以AGV为原点，利用设于AGV上的激光雷达扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；
基于各反光板的测量位置，形成雷达网络；
利用雷达网络中反光板测量位置两两组成若干条第一线段；
基于各反光板的真实位置，形成地图网络；
利用地图网络中反光板实际位置两两组成若干条第二线段；
将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配，筛选出频次最高的三个反光板测量位置，最后使用三点法求出AGV在地图网络中的坐标。
可选地，所述雷达网络的形成过程具体为：
以AGV为原点，利用设于AGV上的激光雷达扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；
计算两两反光板之间的距离，构成雷达网络。
可选地，所述地图网络的形成过程具体为：
确定原点位置，构建地图坐标系；
测量出所有反光板在地图坐标系中的坐标；
计算两两反光板之间的距离，构成地图网络。
可选地，所述筛选出频次最高的三个反光板测量位置，包括以下步骤：
将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差小于设定阈值，则记录一次该第二线段对应的点；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差大于设定阈值，则说明该第一线段中的两个点为误差点，不记录该第二线段中的两个点；
筛选出地图网络中被记录次数最多的三个点，进而找出雷达网络中对应的三个点，最终输出三个点的测量位置，即为频次最高的三个反光板测量位置。
第二方面，本发明提供了一种基于反光板网络的AGV定位装置，包括：激光雷达、反光板网络和定位模块；
所述反光板网络中包括若干个反光板；
所述激光雷达设于AGV上，以AGV为原点扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；所述定位模块基于各反光板的测量位置，形成雷达网络，利用雷达网络中反光板测量位置两两组成若干条第一线段；所述定位模块还基于各反光板的真实位置，形成地图网络，利用地图网络中反光板实际位置两两组成若干条第二线段；然后将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配，筛选出频次最高的三个反光板测量位置，最后使用三点法求出AGV在地图网络中的坐标。
可选地，所述雷达网络的形成过程具体为：
基于各反光板的测量位置；
计算两两反光板之间的距离，构成雷达网络。
可选地，所述地图网络的形成过程具体为：
确定原点位置，构建地图坐标系；
基于所有反光板在地图坐标系中的坐标，计算出两两反光板之间的距离，构成地图网络。
可选地，所述筛选出频次最高的三个反光板测量位置，包括以下步骤：
将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差小于设定阈值，则记录一次该第二线段对应的点；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差大于设定阈值，则说明该第一线段中的两个点为误差点，不记录该第二线段中的两个点；
筛选出地图网络中被记录次数最多的三个点，进而找出雷达网络中对应的三个点，最终输出三个点的测量位置，即为频次最高的三个反光板测量位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的核心是根据雷达扫描到的反光板的测量位置组成雷达网络，然后对雷达网络中反光板位置两两组成的线段与地图网络中反光板两两组成的线段进行匹配，排除扫描到的反光板测量位置和真实位置误差较大的点，再根据雷达网络中的点(反光板测量位置)在地图网络中匹配的频次，进一步排除噪点，取频次最高的前三个点(反光板测量位置)，最后使用三点法求出AGV在地图中的坐标，从而提高了AGV的定位精度。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种实施例的基于反光板网络的AGV定位方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
本发明实施例中提供了一种基于反光板网络的AGV定位方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)以AGV为原点，利用设于AGV上的激光雷达扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；
(2)基于各反光板的测量位置，形成雷达网络；
(3)利用雷达网络中反光板测量位置两两组成若干条第一线段；
(4)基于各反光板的真实位置，形成地图网络；
(5)利用地图网络中反光板实际位置两两组成若干条第二线段；
(6)将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配，筛选出频次最高的三个反光板测量位置，最后使用三点法求出AGV在地图网络中的坐标。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述雷达网络的形成过程具体为：
以AGV为原点，利用设于AGV上的激光雷达扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；
计算两两反光板之间的距离，构成雷达网络。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述地图网络的形成过程具体为：
确定原点位置，构建地图坐标系；
测量出所有反光板在地图坐标系中的坐标；
计算两两反光板之间的距离，构成地图网络。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述筛选出频次最高的三个反光板测量位置，包括以下步骤：
将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差小于设定阈值，则记录一次该第二线段对应的点；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差大于设定阈值，则说明该第一线段中的两个点为误差点，不记录该第二线段中的两个点；
筛选出地图网络中被记录次数最多的三个点，进而找出雷达网络中对应的三个点，最终输出三个点的测量位置，即为频次最高的三个反光板测量位置。
下面结合一具体实施过程对本发明实施例中的基于反光板网络的AGV定位方法进行详细说明。
输入：反光板的真实坐标(X(i),Y(i))，雷达采集的以AGV为原点的反光板测量坐标(X(j),Y(j))。
输出：AGV位置坐标(x,y)。
步骤1：在整个场地确定原点位置，构建地图坐标系。测量所有反光板在地图坐标系中的坐标。
％％％％％地图中反光板的位置％％％％％
for i＝1:length(X)
A(i,1)＝X(i)；
A(i,2)＝Y(i)；
end
步骤2：计算各个点(即反光板实际位置，一个点对应一个反光板)之间的距离，并记录各个点的索引，构成整个地图网络。
步骤3：采集激光雷达扫描到的以AGV为原点的反光板位置数据
步骤4：计算各个点(即激光雷达扫描到的反光板的测量位置)之间的距离，构建激光雷达扫描网络
步骤5：激光雷达扫描到的反光板之间构成了一个线段网络，两个点(反光板)构成一个线段。然后地图即反光板真实位置构成了一个线段网络，两个点(反光板真实位置)构成了一个线段。
判断激光雷达扫描网络中的线段是否在地图网络中，当线段误差(即激光雷达线段网络中的所有线段减去地图线段网络中的每条线段，循环计算，得到激光雷达线段网络中的所有线段和地图线段网络中的每条线段之间的误差)大于3cm时，则排除该线段，线段中的两点可能是干扰点，通过判断后得到的线段，每条线段有两点，计算这些线段中每个点出现的次数，并根据次数，从大到小排序。
步骤6:取频次最高的前三点，进一步增强抗干扰性，输出三点的真实坐标。
步骤7：最后根据三点真实坐标的距离反向匹配(即根据三点真实坐标之间距离的索引，对应到激光雷达网络中线段的索引，得到激光雷达网络中的三点)到激光雷达扫描网络，取出激光雷达中对应的三点，再使用三点法求出AGV的位置坐标。
三点法：假设第一点(a,b),第二点(c,d),距离分别是e,f。
方程组：(x-a)^2+(y-b)^2＝e^2
(x-c)^2+(y-d)^2＝f^2
联立求二元二次方程的解,即第三点的坐标值，存在两个解，同理关于第一点和第三点联立方程组，求出两个解，四个解中相同的两个解就是AGV位置坐标。
以上是本发明的一个具体实施方案，使用任何二维激光雷达和反光板均可使用上述方法计算AGV的位置。
实施例2
本发明实施例中提供了一种基于反光板网络的AGV定位装置，包括：激光雷达、反光板网络和定位模块；
所述反光板网络中包括若干个反光板；
所述激光雷达设于AGV上，以AGV为原点扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；所述定位模块基于各反光板的测量位置，形成雷达网络，利用雷达网络中反光板测量位置两两组成若干条第一线段；所述定位模块还基于各反光板的真实位置，形成地图网络，利用地图网络中反光板实际位置两两组成若干条第二线段；然后将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配，筛选出频次最高的三个反光板测量位置，最后使用三点法求出AGV在地图网络中的坐标。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述雷达网络的形成过程具体为：
基于各反光板的测量位置；
计算两两反光板之间的距离，构成雷达网络。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述地图网络的形成过程具体为：
确定原点位置，构建地图坐标系；
基于所有反光板在地图坐标系中的坐标，计算出两两反光板之间的距离，构成地图网络。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述筛选出频次最高的三个反光板测量位置，包括以下步骤：
将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差小于设定阈值，则记录一次该第二线段对应的点；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差大于设定阈值，则说明该第一线段中的两个点为误差点，不记录该第二线段中的两个点；
筛选出地图网络中被记录次数最多的三个点，进而找出雷达网络中对应的三个点，最终输出三个点的测量位置，即为频次最高的三个反光板测量位置。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种基于反光板网络的AGV定位方法，其特征在于，包括：
以AGV为原点，利用设于AGV上的激光雷达扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；
基于各反光板的测量位置，形成雷达网络；
利用雷达网络中反光板测量位置两两组成若干条第一线段；
基于各反光板的真实位置，形成地图网络；
利用地图网络中反光板实际位置两两组成若干条第二线段；
将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配，筛选出频次最高的三个反光板测量位置，最后使用三点法求出AGV在地图网络中的坐标。
2.根据权利要求1所述的一种基于反光板网络的AGV定位方法，其特征在于，所述雷达网络的形成过程具体为：
以AGV为原点，利用设于AGV上的激光雷达扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；
计算两两反光板之间的距离，构成雷达网络。
3.根据权利要求1所述的一种基于反光板网络的AGV定位方法，其特征在于，所述地图网络的形成过程具体为：
确定原点位置，构建地图坐标系；
测量出所有反光板在地图坐标系中的坐标；
计算两两反光板之间的距离，构成地图网络。
4.根据权利要求1所述的一种基于反光板网络的AGV定位方法，其特征在于，所述筛选出频次最高的三个反光板测量位置，包括以下步骤：
将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差小于设定阈值，则记录一次该第二线段对应的点；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差大于设定阈值，则说明该第一线段中的两个点为误差点，不记录该第二线段中的两个点；
筛选出地图网络中被记录次数最多的三个点，进而找出雷达网络中对应的三个点，最终输出三个点的测量位置，即为频次最高的三个反光板测量位置。
5.一种基于反光板网络的AGV定位装置，其特征在于，包括：激光雷达、反光板网络和定位模块；
所述反光板网络中包括若干个反光板；
所述激光雷达设于AGV上，以AGV为原点扫描各反光板，获得各反光板的测量位置；所述定位模块基于各反光板的测量位置，形成雷达网络，利用雷达网络中反光板测量位置两两组成若干条第一线段；所述定位模块还基于各反光板的真实位置，形成地图网络，利用地图网络中反光板实际位置两两组成若干条第二线段；然后将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配，筛选出频次最高的三个反光板测量位置，最后使用三点法求出AGV在地图网络中的坐标。
6.根据权利要求5所述的一种基于反光板网络的AGV定位装置，其特征在于：所述雷达网络的形成过程具体为：
基于各反光板的测量位置；
计算两两反光板之间的距离，构成雷达网络。
7.根据权利要求5所述的一种基于反光板网络的AGV定位装置，其特征在于：所述地图网络的形成过程具体为：
确定原点位置，构建地图坐标系；
基于所有反光板在地图坐标系中的坐标，计算出两两反光板之间的距离，构成地图网络。
8.根据权利要求5所述的一种基于反光板网络的AGV定位装置，其特征在于：所述筛选出频次最高的三个反光板测量位置，包括以下步骤：
将雷达网络中的各第一线段与地图网络中的各第二线段进行匹配；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差小于设定阈值，则记录一次该第二线段对应的点；
当雷达网络中的某第一线段与地图网络中某第二线段匹配的线段误差大于设定阈值，则说明该第一线段中的两个点为误差点，不记录该第二线段中的两个点；
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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