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GPS/DR技术在AGV导航中的应用实现
1　硬件方面
基于CAN总线和DSP处理技术的AGV新型控制系统，已经在国产AGV的设计中得到全面应用，并在降低成本、增强可靠性、减少维护上取得良好的经济效益。CAN现场总线技术即控制器局域网，用在AGV的数据传输中，能够高速实时采集里程计的数据。
AGV里程计主要由车轮上的编码器实现功能。AGV上测量位移的编码器，与车轮存在固定的减速比，通过编码器输出的A、B两路脉冲信号，可以计算出AGV的运行方向、运行速度和运动距离。
GPS导航定位技术日趋成熟，定位精度和可靠性都有很大提高。由于要将AGV导航系统的成本控制在数万元，因此采用NOVATEL公司的OEMV一1系列产品，其单点动态定位精度能达到1.8m，数据更新率为50Hz。如果采用伪距差分方法，动态定位精度可以达到0.45m。
2　软件方面
GPS与里程计的导航数据融合处理系统的核心是软件的数据处理算法。OEMV－1接收机可以实时输出所在位置、速度和时刻。为了配合GPS/DR数据融合算法，提高系统的实时性，应使用尽量多的GPS原始导航数据，因此将OEMV－1接收机的数据更新率设为20Hz，对位置信息输出采用事件触发方式。同时，为了有更高的数据传输效率，通过对接收机输入命令，设置为二进制方式通讯。
软件的数据处理系统主要分为三部分：GPS导航数据预处理、编码器构成的里程计数据预处理、数据融合处理。
(1)GPS导航数据处理：将GPS在WGS-84坐标系下的导航数据转换到现场坐标系。其中涉及数据可靠性的判断、定位数据和速度数据的定位转换、坐标转换等。GPS导航数据的处理流程如图1所示。
(2)编码器构成的里程计数据预处理：车轮上的编码器输出的旋转角度经处理后，与前一采样时刻的位姿数据及其方差累加，得到当前的位姿数据及其方差。两个编码器构成里程计的误差，不仅包含编码器的线数引入的精度误差，而且包含车轮滚动过程中因偶然因素引入的编码器旋转误差。
(3)数据融合处理：将GPS和编码器各自得到的车体位姿及其方差数据进行融合，得到可靠性高、满足一定精度的稳定的位姿数据。在融合处理算法中，依据编码器得到的位姿数据在短距离范围内有较高可靠性的特点，应用马氏距离判断GPS的导航定位数据和方向角的可靠性，对GPS导航数据进行取舍。取舍后的GPS导航数与由编码器得到位姿数据按照各自方差按比例融合，得到满足要求的AGV位姿数据。
系统目标

GPS与里程计组合导航数据融合处理系统的总体目标是：实现在一定环境条件下，为AGV系统提供准确、稳定、可靠的定位导航数据。在实验阶段，鉴于单机与加基站有相一致的步骤，因而先用单机GPS接收机做实验，达到预期指标后再根据产品应用的需要加建基站。
GPS与里程计组合导航的AGV主要应用于在室外大范围区域，所以导航数据融合处理系统的具体应用目标为：

1.应用环境
室外环境，通行路面宽度不小于3m，运动范围区域坡度较小；通行道理两侧5m以内的建筑物高度低于15m；道路正上方可以有不连续的垂直遮挡，连续遮挡长度不大于5m。

2.AGV导航准确度
采用不做差分的单机GPS接收机OEMV-1，其单点动态导航精确度为1.8m，数据更新率50Hz，在里程计误差小于5%的前提下，提供导航位置准确度低于1.8m，平面姿态角准确度低于0.02（即1.15°）。
采用伪距差分办法，增加基站侯的移动GPS接收机输出的导航定位数据精度能够达到0.45m，GPS与里程计组合导航数据融合处理系统输出的导航定位数据精度低于0.2m。

3.AGV系统稳定性
能够在上述应用环境下，稳定、不间断地输出符合导航准确度目标的导航位置数据和姿态数据。

4.AGV导航可靠性
系统输出的每组数据，在符合导航准确度目标范围内，可靠度达95%以上，系统准确度在2σ以内。

5.系统扩展性

系统设计保留了GPS接收机增加基站，以提高导航准确度的空间；保留了增加数据输出频率的空间；保留了可更换为其他航位推算系统的空间。

目前，还没有采用GPS导航技术的AGV应用范例。GPS导航定位设备的价格逐年下降，渐显室外AGV采用GPS导航技术的优势（详见安徽宇锋智能网站室外AGV）。AGV用GPS/DR导航系统的研究和探索，为其实际应用提供了可行性支持和大量真实可靠的数据，必将推进室外AGV技术的发展。

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