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【秦麗娟】基于全球定位系統(tǒng)、射頻 及圖像識(shí)別的 AGV 交融GPS

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 放大字體  縮小字體    發(fā)布日期：2021-01-24  來(lái)源：儀器網(wǎng)  作者：Mr liao  瀏覽次數(shù)：88
核心提示：汪思迪 曹小華 周 忠義西南財(cái)經(jīng)大學(xué)金融服務(wù)工學(xué)院 長(zhǎng)沙 430063參考資料：指出一種新型的AGV 定位導(dǎo)航設(shè)計(jì)方案，通過(guò)射頻 與圖像識(shí)別徹底解決全球定位系統(tǒng)偏差合計(jì)的缺點(diǎn)，以STM32輔以裝置做到對(duì)游戲平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理和身姿數(shù)值，由感應(yīng)器
汪思迪 曹小華 周 忠義西南財(cái)經(jīng)大學(xué)金融服務(wù)工學(xué)院 長(zhǎng)沙 430063參考資料：指出一種新型的AGV 定位導(dǎo)航設(shè)計(jì)方案，通過(guò)射頻 與圖像識(shí)別徹底解決全球定位系統(tǒng)偏差合計(jì)的缺點(diǎn)，以STM32輔以裝置做到對(duì)游戲平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理和身姿數(shù)值，由感應(yīng)器給予游戲平臺(tái)的慣性、加速度，改用四元數(shù)法作為游戲平臺(tái)的身姿修正迭代，經(jīng)采樣后給予游戲平臺(tái)的身姿角。試驗(yàn)分析表明，該新方法安全性強(qiáng)于，數(shù)值直觀，且?guī)в辛己玫亩ㄎ痪龋梢詫?shí)現(xiàn)AGV 的GPS敦促。頁(yè)面：AGV; 全球定位系統(tǒng)；圖像識(shí)別；身姿解算之中所示分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)資料標(biāo)識(shí)碼：E 短文英文字母：1001安0785（2018）08安0081安040 前言隨著生產(chǎn)力效率的攀升和水平的降低，金融服務(wù)倉(cāng)庫(kù)服務(wù)業(yè)的自動(dòng)控制素質(zhì)迅速增加。作為倉(cāng)庫(kù)金融服務(wù)的內(nèi)部的設(shè)備，啟動(dòng)時(shí)雷射貨車（AGV）的應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)域與GPS關(guān)鍵技術(shù)給予蓬勃發(fā)展。迄今AGV 主要有電磁波雷射、光學(xué)儀器雷射、激光器GPS、全球定位系統(tǒng)、聽(tīng)覺(jué)GPS和導(dǎo)航系統(tǒng)GPS等形式[1]。大部分AGV 改用激光器GPS和磁性GPS形式，雖然這些GPS關(guān)鍵技術(shù)已是成熟技術(shù)，但其低成本，很難保障和翻修，因此，重新GPS形式愈來(lái)愈受到人們的矚目。其中，全球定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)作為一種不依賴于外間常規(guī)的脫離GPS形式，在經(jīng)營(yíng)范圍和總體布局上帶有得天獨(dú)厚的劣勢(shì)。另一方面，牽動(dòng)著互聯(lián)的崛起，無(wú)線電子元件辨別（射頻）關(guān)鍵技術(shù)被導(dǎo)入，該關(guān)鍵技術(shù)重量輕，采用敏捷，抗污染技能強(qiáng)于。針對(duì)全球定位系統(tǒng)形式之中的偏差累積到和定位精度原因，本其設(shè)計(jì)導(dǎo)入射頻 關(guān)鍵技術(shù)與圖像識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)，將一段距離訊息磁盤在射頻 標(biāo)記之中，圖像識(shí)別得到身姿訊息，做到AGV的常規(guī)導(dǎo)向，降低自動(dòng)控制工作效率。1 主體初步設(shè)計(jì)AGV 貨車透過(guò)全球定位系統(tǒng)作為雷射關(guān)鍵技術(shù)，由于控制系統(tǒng)之中所用資料都是濾波給予的，而且是由年前一平衡狀態(tài)用量落到下一平衡狀態(tài)用量，因此，在迭代解算的流程之中，所有偏差亦會(huì)隨著一段時(shí)間被迭代累積下來(lái)，不太可能造成了極大的累積到偏差[2]。本其設(shè)計(jì)通過(guò)射頻 導(dǎo)向來(lái)修訂導(dǎo)向偏差, 通過(guò)圖像識(shí)別來(lái)修訂取向偏差，在障礙物每星期很遠(yuǎn)貼紙一個(gè)景點(diǎn)，透過(guò)AGV 貨車上的屏幕成像來(lái)確切意味著AGV 貨車的同步一段距離訊息，然后基于這些訊息單獨(dú)對(duì)全球定位系統(tǒng)控制系統(tǒng)開(kāi)展更正，再次變動(dòng)初始表達(dá)式。交融GPS設(shè)計(jì)方案如圖1 下圖，該關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)方案不僅可以保障全球定位系統(tǒng)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確度及安全性，同時(shí)還可以將射頻 標(biāo)記作為換乘站辨別的多肽，使AGV 可以隨時(shí)下線，不必要了人工讀取偏差的情形[3]。改用幾何體螺旋狀射頻 標(biāo)記開(kāi)展GPS和換乘站標(biāo)記，幾何體螺旋狀標(biāo)記設(shè)立俾例如所示2 下圖( 圖中為了梯度模糊用灰框換成射頻 標(biāo)記)。將帶有坐標(biāo)系訊息的射頻 標(biāo)記敷設(shè)在貨倉(cāng)的附加一段距離上，每個(gè)標(biāo)記都代表人一個(gè)換乘站，可以用做AGV 導(dǎo)向；如果標(biāo)記下方設(shè)立了塑膠袋，則該標(biāo)記代表人一個(gè)塑膠袋換乘站；如果該標(biāo)記頂部迄今已經(jīng)有貨車始發(fā)，則在動(dòng)態(tài)地圖上標(biāo)識(shí)該幾何體無(wú)限期被遷出；如果標(biāo)記頂部存有高處，則在地形圖上標(biāo)識(shí)該幾何體不必進(jìn)出。所示1 交融GPS設(shè)計(jì)方案所示2 幾何體螺旋狀標(biāo)記設(shè)立下面AGV 在上述幾何體地形圖之中停車時(shí)，每星期通常英哩就都會(huì)從標(biāo)記頂部通過(guò)，通過(guò)非同標(biāo)記的辨別來(lái)得到頻域的坐標(biāo)系訊息。為保障AGV 不獨(dú)立幾何體行星，只要始終保持AGV 貨車做到正確的始發(fā)、左轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)軸90°的操控跳躍，就可以顯出在相連標(biāo)記的中軸上停車。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，服務(wù)器端相結(jié)合AGV 的自導(dǎo)向訊息和地圖信息，以標(biāo)記為換乘站，為每輛車AGV 開(kāi)展實(shí)時(shí)梯度建設(shè)。在該幾何體地形圖下，每個(gè)標(biāo)記都可以用做標(biāo)記換乘站，也就是說(shuō)兩個(gè)相連標(biāo)記連上就成形一條較長(zhǎng)梯度，換乘站稀疏，還可開(kāi)展實(shí)時(shí)建設(shè)梯度。2 感應(yīng)器頻率野外與處理過(guò)程為了其設(shè)計(jì)成本低、密度較重、耗電量較高的身姿GPS參看控制系統(tǒng)，可選擇集成度較高的微處理器顯示卡STM32F103ZET6 作為GPS內(nèi)部顯示卡，做到身姿和GPS解算以及負(fù)載。采用功能強(qiáng)大加速度計(jì)和傳感器的MPU9255 測(cè)慣性和本機(jī)的加速度。由于多肽的身姿極點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度不大，對(duì)身姿乘積的同步數(shù)值指出了較低的敦促。確切多肽的身姿乘積即為深入研究多肽極坐標(biāo)d 和GPS極坐標(biāo)r 的空間內(nèi)變換親密關(guān)系，一般用多肽極坐標(biāo)相對(duì)于GPS極坐標(biāo)的三次轉(zhuǎn)動(dòng)角確切，即俯仰角θ 、駛向角ψ 、甩街角γ 。迄今主要的深入研究新方法為黎曼法則、路徑傅立葉法則和四元數(shù)法[4]。黎曼法則解出身姿角時(shí)，解出飛行速度很慢，身姿解出方程組之中都會(huì)消失“連續(xù)函數(shù)”，而且不會(huì)開(kāi)展以外身姿解算。路徑傅立葉法在解出流程之中數(shù)值量過(guò)大，不會(huì)更快給予計(jì)算結(jié)果，無(wú)法做到實(shí)際上崗位之中的最終目標(biāo)。四元數(shù)法不僅解出方程組不簡(jiǎn)單持續(xù)性，而且一維素質(zhì)較高，方程解計(jì)一段時(shí)間有所增加，因此，本文身姿測(cè)控制系統(tǒng)之中配上四元數(shù)法作為身姿修正迭代[5]。2.1 四元數(shù)法四元數(shù)法身姿乘積數(shù)值流程如下[6]：初始四元將近的確切，讀取四元將近方程組在解出流程之中初始身姿角修正四元將近，必需這個(gè)周期性經(jīng)過(guò)補(bǔ)貼后的加速度gx、、gz，該數(shù)值流程之中改用微分歐拉德勒法則，有3）身姿角數(shù)值，同步數(shù)值成四元數(shù)后，再由式（3）順利完成身姿乘積的修正數(shù)值，通過(guò)固定式（4）得到多肽的身姿角訊息2.2 卡爾曼濾波在實(shí)際上次測(cè)試之中，上位機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)送到角身姿的資料一直存有少許噪音妨礙，為了取樣噪音妨礙，導(dǎo)入卡爾曼濾波迭代。分設(shè)身姿角為α ，對(duì)其頻域本土化并特征熱力學(xué)和測(cè)量方程組1）通過(guò)第p 安1 日子的α 最大值，預(yù)期第p 日子的α 最大值：p p 安1 p α =α 丨2）根據(jù)第p 安1 日子的系統(tǒng)誤差據(jù)估計(jì)第p 日子的控制系統(tǒng)預(yù)期偏差：3）采樣相位：4）控制系統(tǒng)最優(yōu)化推算最大值：5）偏差修正：2.3 圖像識(shí)別當(dāng)AGV 貨車從標(biāo)記頂部通過(guò)時(shí)，必需用圖像識(shí)別的新方法對(duì)全球定位系統(tǒng)的累積到偏差開(kāi)展修訂，變動(dòng)取向，使貨車在恰當(dāng)?shù)穆窂缴贤＼?。?shí)際步驟：得到圖形→黃色空間內(nèi)變換→電位劃分→外緣提煉→ Hough 傅立葉→給予取向。其中，Hough 傅立葉是檢查圖形之中線段和其取向的決定性。它通過(guò)將圖形坐標(biāo)系空間內(nèi)傅立葉到表達(dá)式空間內(nèi)來(lái)做到線段與橢圓的最優(yōu)[7]。采用拉格朗日方程組來(lái)指出線段，其方程組為Hough 傅立葉的實(shí)際做到流程如下[8]：1）設(shè)立一個(gè)表達(dá)式（ ρ ，θ ）空間內(nèi)的二維codice_，該codice_等同于一個(gè)浮點(diǎn)；2）順序搜索圖形之中所有最終目標(biāo)RGB，對(duì)于每一個(gè)最終目標(biāo)RGB，在表達(dá)式空間內(nèi)之中根據(jù)固定式（5）找尋相異一段距離，然后在浮點(diǎn)的相異一段距離納1；3）必成表達(dá)式空間內(nèi)（浮點(diǎn)）之中最大值，其一段距離為（ρ ′，θ ′）；4）通過(guò)表達(dá)式空間內(nèi)一段距離（ρ ′，θ ′），根據(jù)固定式（5）找尋圖形空間內(nèi)之中相對(duì)于應(yīng)當(dāng)?shù)木€段表達(dá)式。3 試驗(yàn)與結(jié)果數(shù)據(jù)分析為了證明本文迭代的準(zhǔn)確度，其設(shè)計(jì)了AGV 導(dǎo)向試驗(yàn)。改用上述十軸全球定位系統(tǒng)器件，讓AGV 在幾何體地形圖中沿線段載客，測(cè)到的慣性與加速度經(jīng)過(guò)四元將近迭代解算出身姿角，經(jīng)過(guò)卡爾曼濾波處理過(guò)程后給予估算。如圖3 下圖，在30 t 之中1 200 個(gè)資料濾波流程之中，由于傳感器隨機(jī)偏轉(zhuǎn)的直接影響，身姿角有不大的合計(jì)偏差，采樣后突出柯西，偏差在±2°少于。（w）俯仰角 （d）駛向角 （d）甩街角所示3 采樣后的身姿角當(dāng)貨車停泊地形圖標(biāo)記頂部時(shí)，圖像識(shí)別意味著停車取向，見(jiàn)圖4。將貨車原位旋轉(zhuǎn)軸10°，再一辨別意味著取向，如圖5?？梢?jiàn)，圖像識(shí)別測(cè)的準(zhǔn)確度很高，每當(dāng)貨車經(jīng)過(guò)一個(gè)標(biāo)記時(shí)，都可以通過(guò)圖像識(shí)別的新方法測(cè)定貨車的插值，再次變動(dòng)取向。所示4 早期圖形（從右）與傅立葉圖形（從右）測(cè)定得ψ =0.9°所示5 早期圖形（從右）與傅立葉圖形（從右）測(cè)定得ψ =安9.1°4 論點(diǎn)本文指出的迭代相結(jié)合全球定位系統(tǒng)AGV 貨車，徹底解決了傳統(tǒng)文化全球定位系統(tǒng)之中偏差累積到的缺點(diǎn)，改用圖像識(shí)別徹底解決貨車導(dǎo)向與糾偏?；谒脑獙⒔纳碜私馑阈路椒ㄙY料量小的特色實(shí)現(xiàn)了在實(shí)際上應(yīng)用領(lǐng)域之中同步身姿據(jù)估計(jì)的敦促。對(duì)傳感器負(fù)載加速度的隨機(jī)偏轉(zhuǎn)偏差，應(yīng)用領(lǐng)域低通濾波器給予了身姿測(cè)接口不穩(wěn)定的正確的身姿訊息。試驗(yàn)分析表明，該新方法直觀合理，對(duì)戶外AGV 的梯度GPS有一定的用處，為徹底解決電腦的導(dǎo)向、測(cè)原因給予了一種新思路。引文[1] 張意志．AGV 關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展研究報(bào)告[R]．金融服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域，2005（7）：67安73.[2] 劉智平，畢開(kāi)波．全球定位系統(tǒng)與配對(duì)GPS基石[R]．天津：軍工出版，2013．[3] 張永澤, 伊斯亞文, 張尉. 慣導(dǎo)與聽(tīng)覺(jué)為基礎(chǔ)的AGV 貨車裝置其設(shè)計(jì)[R]. 河南工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù),2015（20）：236.[4] 朱榮，周兆英. 基于MEMS 的身姿測(cè)控制系統(tǒng)[R]. 中國(guó)航天關(guān)鍵技術(shù)，2002（10）.[5] 李楠, 高云峰. 基于AMD 顯示卡AGV 用微小型捷聯(lián)慣導(dǎo)控制系統(tǒng)的深入研究[R]. 感應(yīng)器與質(zhì)控制系統(tǒng),2008.[6] 楚建安. 全球定位系統(tǒng)[R]. 天津：商務(wù)印書館, 2006.[7] 楚麗娟，王挺，劉慶濤. 電子計(jì)算機(jī)單目聽(tīng)覺(jué)導(dǎo)向[R]. 天津：軍工出版，2016.[8] 馬和頌德, 張正友. 電子計(jì)算機(jī)聽(tīng)覺(jué): 數(shù)值假說(shuō)與迭代基石[R].天津：商務(wù)印書館, 1998.
 
 
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