基于wMPS的室內(nèi)AGV精確導(dǎo)航定位關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著高端裝備制造及大型倉儲物流領(lǐng)域的飛速發(fā)展，自動導(dǎo)引車（AGV：Automa ted Guid e d Vehicle）作為一種新型移動機器人，其應(yīng)用范圍和技術(shù)水平得到了不斷拓展與迅猛提升。然而，伴隨AGV機電性能的不斷增強，現(xiàn)有AGV導(dǎo)航定位方法由于受限于路徑單一、測量速率慢、精度低及穩(wěn)定性差等問題，已無法滿足車體實時、快速并準(zhǔn)確獲取自身空間位姿信息的迫切需求，極大制約了后續(xù)的控制及路徑規(guī)劃工作。研發(fā)具備高精度、強實時性、配置靈活且

2、自主可靠的高性能導(dǎo)航定位技術(shù)是AGV進一步走向精準(zhǔn)化和智能化的關(guān)鍵。近年來，大尺寸空間三維坐標(biāo)測量定位技術(shù)日益成熟完善，以車間測量定位系統(tǒng)（wMPS：works hop Measuring and Positioning System）為代表的自主研發(fā)型儀器設(shè)備已完成產(chǎn)業(yè)化并得到了深入應(yīng)用。在航空、航天及造船等高端裝備制造領(lǐng)域，wMPS以其全空間、高精度、多任務(wù)等出色性能，為廠內(nèi)靜態(tài)、動態(tài)測量定位任務(wù)提供了豐富的解決方案。因此，通過wM

3、PS對AGV實施精確導(dǎo)航是解決現(xiàn)存問題的一種新穎而有效的方法。本文從室內(nèi)定位理論與新方法、動態(tài)測量誤差建模與分析、多系統(tǒng)輔助與信息融合、導(dǎo)航性能驗證與評價等多方面對基于wMPS及其在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輔助下的室內(nèi)AGV導(dǎo)航定位方法展開研究。本文主要完成了以下研究內(nèi)容：
　　一．對基于wMPS的空間信息（位置、姿態(tài)及速度等）測量原理及方法進行深入研究，提出了基于后方交會及高度先驗信息的多種新型導(dǎo)航定位配置方案，并通過仿真及實驗進行了詳細(xì)而

4、深入的驗證。
　　二．針對wMPS在動態(tài)坐標(biāo)測量過程中引入的原理性誤差，本文對其形成機理及特性進行了深入探究。通過計算機仿真對不同時空信息背景中接收器處于不同運動狀態(tài)下的理論動態(tài)坐標(biāo)測量誤差值進行了精確計算，并發(fā)現(xiàn)動態(tài)測量誤差存在隨時間與空間的變化呈現(xiàn)周期性波動的規(guī)律，且不同時刻誤差之間呈現(xiàn)一定相關(guān)性?；诜治鼋Y(jié)果，本文通過ARMA模型對動態(tài)坐標(biāo)測量誤差進行時間序列建模，為優(yōu)化儀器性能、提升實時定位精度及設(shè)計組合系統(tǒng)提供了理論支持

5、。
　　三．針對wMPS數(shù)據(jù)更新率較低且快速動態(tài)跟蹤能力較弱等問題，本文提出了一種將捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（SINS）的觀測值插入于wMPS相鄰時刻觀測值之間進而實現(xiàn)輔助wMPS導(dǎo)航定位的方法。在深入研究了敏感器件、測量模型、初始對準(zhǔn)及坐標(biāo)系統(tǒng)一等問題的基礎(chǔ)上，對SINS在室內(nèi)環(huán)境的位姿測量性能進行了仿真及實驗驗證。
　　四．針對如何進一步提升導(dǎo)航定位系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性及可靠性，本文提出一種基于間接Kalman濾波的組合導(dǎo)航定位

6、方法。在對組合系統(tǒng)精度提升原理進行深入研究與證明的基礎(chǔ)上，基于SINS的誤差方程與wMPS的動態(tài)坐標(biāo)測量誤差建模結(jié)果，本文提出了不同耦合深度下的組合導(dǎo)航系統(tǒng)信息融合模型。計算機仿真結(jié)果表示，基于Kalman濾波的信息融合方法進一步提升了導(dǎo)航定位系統(tǒng)的整體性能。
　　五．針對現(xiàn)有動態(tài)定位性能評價方法受限于預(yù)定軌跡約束的不足，本文提出了一種基于任意運動軌跡的動態(tài)坐標(biāo)測量精度評價方法，并以實驗室小范圍環(huán)境、航空智能制造為背景，對本文所提