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(chǔ)物流領(lǐng)域的飛速發(fā)展，自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV：Automa ted Guid e d Vehicle）作為一種新型移動(dòng)機(jī)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(jī)電性能的不斷增強(qiáng)，現(xiàn)有AGV導(dǎo)航定位方法由于受限于路徑單一、測(cè)量速率慢、精度低及穩(wěn)定性差等問題，已無法滿足車體實(shí)時(shí)、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(qiáng)實(shí)時(shí)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(jìn)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(cè)量定位技術(shù)日益成熟完善，以車間測(cè)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(dòng)態(tài)測(cè)量定位任務(wù)提供了豐富的解決方案。因此，通過wM

3、PS對(duì)AGV實(shí)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(dòng)態(tài)測(cè)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(yàn)證與評(píng)價(jià)等多方面對(duì)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?jī)?nèi)容：
　　一．對(duì)基于wMPS的空間信息（位置、姿態(tài)及速度等）測(cè)量原理及方法進(jìn)行深入研究，提出了基于后方交會(huì)及高度先驗(yàn)信息的多種新型導(dǎo)航定位配置方案，并通過仿真及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)而

4、深入的驗(yàn)證。
　　二．針對(duì)wMPS在動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)量過程中引入的原理性誤差，本文對(duì)其形成機(jī)理及特性進(jìn)行了深入探究。通過計(jì)算機(jī)仿真對(duì)不同時(shí)空信息背景中接收器處于不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的理論動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)量誤差值進(jìn)行了精確計(jì)算，并發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差存在隨時(shí)間與空間的變化呈現(xiàn)周期性波動(dòng)的規(guī)律，且不同時(shí)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(duì)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)量誤差進(jìn)行時(shí)間序列建模，為優(yōu)化儀器性能、提升實(shí)時(shí)定位精度及設(shè)計(jì)組合系統(tǒng)提供了理論支持

5、。
　　三．針對(duì)wMPS數(shù)據(jù)更新率較低且快速動(dòng)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(cè)值插入于wMPS相鄰時(shí)刻觀測(cè)值之間進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輔助wMPS導(dǎo)航定位的方法。在深入研究了敏感器件、測(cè)量模型、初始對(duì)準(zhǔn)及坐標(biāo)系統(tǒng)一等問題的基礎(chǔ)上，對(duì)SINS在室內(nèi)環(huán)境的位姿測(cè)量性能進(jìn)行了仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　四．針對(duì)如何進(jìn)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(duì)組合系統(tǒng)精度提升原理進(jìn)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(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)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(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表示，基于Kalman濾波的信息融合方法進(jìn)一步提升了導(dǎo)航定位系統(tǒng)的整體性能。
　　五．針對(duì)現(xiàn)有動(dòng)態(tài)定位性能評(píng)價(jià)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(yùn)動(dòng)軌跡的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)量精度評(píng)價(jià)方法，并以實(shí)驗(yàn)室小范圍環(huán)境、航空智能制造為背景，對(duì)本文所提