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基于UWB/IMU组合的AGV导航技术研究
| 论文题名： | 基于UWB/IMU组合的AGV导航技术研究 |
| 关键词： | 自动导引运输车;超宽带技术;惯性测量;组合导航;定位精度 |
| 摘要： | 自动导引运输车AGV(Automated Guided Vehicles)是一种自动化的无人驾驶的智能化搬运设备，是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一。而导航定位技术则是AGV上的焦点技术之一，在仓储物流等复杂的环境中，需要准确的得到自身的位置。传统的GPS在大多数AGV的应用场合下无法发挥作用，为此出现了如蓝牙、超声波、RFID等技术，但无论是定位精度还是系统功耗都无法满足应用环境的需求。为此应当考虑使用两种或两种以上的导航技术来应对新的导航需求，在提高的定位精度的同时也可以提高系统的可靠性。 论文首先介绍了超宽带UWB(Ultra Wide Band)和基于微机电系统的MEMS(Micro Electro Mechanical System)传感器的导航定位技术的工作原理，分析了两种定位方式的特点，针对二者的特点提出将其进行组合定位的方法，对两者组合定位技术进行了详细的研究。 其次，针对组合导航系统应用在AGV上的运动学特性和动力学特性进行分析，建立相应的数学模型;分析了惯性器件的误差，对其进行建模;分析了影响超宽带定位精度的因素，并对主要的两种因素进行建模分析。 接着，提出了松组合和紧组合的UWB/IMU组合的导航算法，算法将惯性测量单元和UWB测量信息进行融合，提高了非视距和多路径条件下的AGV定位精度。通过仿真实验得出，松组合系统在超宽带信号正常期间可以正常工作，在超宽带信号异常期间位置和速度会产生较大的误差;使用RTT距离测量信息的紧组合系统，虽然在超宽带信号异常期间位置和速度误差会产生误差，但相较于松组合而言误差更小，且超宽带信号正常期间的定位性能优于松组合。 最后，考虑到AGV实际运行中的中低速性和平稳性，提出了一种基于不完全约束量测方程的组合导航算法，在外部观测量中引入了横向和竖向的速度误差以及姿态角，增强了系统的可观测性。通过车载实验的数据分析得出，在采用松组合方式时，组合导航系统位置的最大误差可达1.5m，速度最大误差达1.9m/s;采用不完全约束的量测方程时，位置的最大误差可达1.1m，速度最大误差达1.6m/s。 |
| 作者： | 丁宁 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 沈锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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