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超宽带微波测距AGV定位导航技术

转载 2017-11-28 08:51 南京如歌 来源:南京如歌
南京如歌电子科技有限公司

  南京如歌电子科技有限公司引进美国先进的雷达测距技术用于AGV定位与导航。5D机器人出品的P440超宽带测距雷达具有测距精度高、工作稳定可靠、抗多径抗干扰、对环境适应性好等突出优点,在大多数场合下可以替代激光雷达加反射板的定位导航方式。

  原理架构

  P440测距模块是成对工作的,一对模块通过双向飞行时间测距获取彼此间的点对点距离。实际应用时,在基础结构上安装模块做为参照节点,在AGV 上安装模块做为移动节点,通过连续的三角几何运算和其它辅助算法来实现AGV 的导航。其中,AGV 上的模块的作用相当于激光雷达,而基础结构上的模块的作用相当于反光板。如果在 AGV 上安装两个模块,还可以通过计算获取 AGV的姿态信息。P440 测距模块的测距精度和准度都可以达到 2 厘米以内,经过算法优化后可达毫米级,满足大多数应用的精度要求。

  无论是室内或室外,通过在高处布设少数基站,即可覆盖数万平方米的区域。

  系统优势

  相对于激光反射的定位导航方式,采用P440测距技术进行定位导航的优点主要体现在:

  1、室外优势明显:P440测距雷达测距距离可达 300 米甚至更远,不受光线影响。而在室外部署安装激光反光板都比较困难,经济型的激光雷达测距距离有限。

  2、性价比高:工业级的激光雷达价格昂贵,而 P440 测距雷达的价格只有激光雷达的1/3~1/2。

  3、工作不受烟雾、粉尘、雨雪、沙尘、强光等因素影响:

  在电磁波谱中,微波的频率远远低于光波,所以微波的穿透性能要远远优于光波。采用自动化搬运可以避免工人在恶劣多尘危害健康的环境中工作,而传统的激光导航方式在这类环境中又无法施展拳脚,从这个意义上讲,微波技术比激光技术具有天然和本征的优势。

  4、安装调试简单:无论是激光雷达所需的反光板,亦或其他如磁钉等方式,施工与维护的时间成本都是极高的。超宽带模块的安装简单易行,不需要调试和校准,系统自动计算参照节点之间的相对位置。

  测试地点:合肥某自动化科技公司

  实验器材:基于激光雷达导航的AGV一台、P440超宽带定位系统一套、笔记本电脑两台

  测试目的:观察P440模块在常规工厂环境下对AGV的定位能力,并与现有的激光雷达系统进行对比

  测试方法:在区域内选取若干点,获取并记录下两套系统给出的坐标。后期进行数据处理时,算出相邻两点的间距。

  测试数据:如下表——

坐标


两点距离


距离差值(mm)

激光(mm)


P440(m)



x1

y1


x2

y2


激光(m)

P440(m)


-11440

1900


12.957

3.889


空省

空省


-11080

-907


13.175

1.03


2.829990989

2.867299252


-37.30826252

-5510

-660


18.772

1.06


5.575473881

5.5970804


-21.60651843

1470

3070


25.935

4.448


7.914120292

7.923831964


-9.71167216

-8728

2819


15.731

4.688


10.20108842

10.20682203


-5.733610026

-12588

-55


11.742

1.988


4.812429324

4.816858001


-4.428676657

4340

1246


28.718

2.512


16.97792051

16.98408526


-6.1647419

-1478

-3250


22.67

-1.685


7.352764106

7.361597177


-8.83307114

-2390

5872


22.22

7.445


9.167476643

9.141083087


26.39355619

-1235

9635


23.49

11.139


3.936266505

3.906217608


30.04889734

-3443

5420


21.142

7.033


4.758307367

4.729940803


28.36656411

4919

4166


29.404

5.352


8.455504716

8.431275408


24.22930819

  测试结论:在实际的应用环境中,P440超宽带微波测距导航技术能够胜任高精度定位导航工作,不仅在精度上能够接近毫米级,在铺设以及维护上更是具有独特的便利优势。现场布设基站数量为4,覆盖范围为单个厂房整片区域。在未放置激光反光板的角落区域,激光雷达完全失效,而此时远处的P440基站依然能够对AGV进行有效定位。

  以下是测试现场部分照片:

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