基于超宽带定位的自动导引车辆导航方法及其导航系统的研究

随着工业技术的发展， 自 动导 引 车辆 （ ＡＧＶ ） 被广泛应用 于各种 具有较高 自 动化水平的工作场合 。 导航技术 是 ＡＧＶ 的 关键技术之一， 传 统的 ＡＧＶ 导航技术对路径的设置要求较高 ， ＡＧＶ 运动 的 柔性较差 ， 难 应对复杂 多 变的 工作场 景 。 本文在 无线定位技术 的基础上 ， 提出 了一种基于超宽带 定位的 自 动导 引 车辆的 导航方 法 ， 并对其导 航系统

进行 了 研巧。 论 文的主要工作 如下：

（ １ ） 分析 了 无线定 位技术 的原理及实 现方式， 研 巧 了 采用 超 宽 带技术实现非 同步的双 向 测距 ， 结合Ｈ边定位算法 化及 Ｈ边质屯、 定位算 法， 探讨 了 ＡＧＶ 的空 间 定位实现方法 ； 针对在定位过程中可能出 现的 误差 ， 提 出 了 相应 的 补偿及优化方式 ， 为 ＡＧＶ 导航提供 了 基础 ；

（ ２ ） 通过对 比不同 建模方法的优缺点 ， 为提高 环境建模 的效率 ， 选择 了 栅格地图法来构建环境模型 ， 提出 了基于蚁群算法的 ＡＧＶ 路径规划 的方法 ， 针对算法速度和稳定性 的不足 ， 采用 精英蚁群系 统的 方法对路径规划算法进 行 了 改进 与 优化 ；

（ ３ ） Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４ 处理芯片 及 ＵＷＢ 定位模块为硬件核也 ， 采用 阵／ＯＳ－Ｉ Ｉ 嵌入式实时操作 系统架构， 设计了 车 载导航控制系 统， 制定 了 处理器与 各主要模块间 的通信协议， 实现 了 ＡＧＶ 自 主定位与 导 引 、 无线通信 、 运动控制 等功 能；

（ ４ ） 根据 导航控制 的 需 求， 开发 了 ＡＧＶ 指 挥控制系 统 ， 设计 了 登录 、 网络 管理 、ＡＧＶ 监控 、 路径规划 、 任 务调度和数据管理等模块， 实现了 ＡＧＶ 联网监控 、 任 务安排及人机交互 等功能；在静态及动态场 景下 ， 对 ＡＧＶ 定位 与 导航的 功能进行 了 测试与 验证 ， 结果表 明 ，本 文 提 出 的 基于 超 宽 带 定位 的 导 航方法在 一定 的 误 差 允 许范 围 内 能 较好 的 实现室 内ＡＧＶ 导 引 功 能， 其导航路径 的 误差范围 不超过 ０ ． ５ｍ ， 达到 了 设计要求 。 所开 发的 导航控制系 统功能完 善 ， 使用便捷， 对于 Ａ ＧＶ 或者其他移动机器人 的导 航设计具有一定 的参考意 义 。