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：
