[发明专利]基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置

权利要求书

1.一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置包括车辆管理系统、HMI人机交互界面、电子控制单元(ECU)、若干UWB基站、两个UWB定位标签、车体安全防护、整车控制器(VCU)、电池模块、执行机构。两个UWB定位标签、车辆控制器安装设置在AGV车体上，两个UWB定位标签在AGV车体上前后对称位置，UWB定位基站要固定在需要定位的应用场景中。电子控制单元(ECU)与UWB定位标签、车体安全防护、驱动控制器和HMI人机交互界面相连并进行通信，HMI人机交互界面与车辆管理系统通过无线网络通信进行信息发送。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置，其特征在于，所述电子控制单元(ECU)包括内核主控芯片、电源模块、CAN通信模块、RS232模块、RS485模块、数模/模数转换模块。ECU通过CAN通信模块与整车控制器(VCU)进行通信，ECU通过RS232模块与两个UWB定位标签进行通信，ECU通过RS485模块与HMI人机交互界面进行通信。

3.根据权利要求2所述的一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置，其特征在于，所述内核控制芯片为STM32F407VET6。

4.根据权利要求1所述的一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置，其特征在于，所述两个UWB定位标签其主控芯片为DW1000，带有UART接口传输数据，能够输出两个标签与各个基站的距离，经过滤波处理将数据传输给ECU。

5.根据权利要求1所述的一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置，其特征在于，所述UWB基站其主控芯片为DW1000，采用基于飞行时间(TOF)的测距方法，根据应用场景安装若干基站，其中一个基站作为坐标原点，其余基站所在位置均有其相应的坐标值。

6.根据权利要求1所述的一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置，其特征在于，所述HMI人机交互界面，通过串口与车体ECU进行通讯，通过无线网络与车辆管理系统通信，接收解析车辆管理系统的相应指令，发送车辆控制指令给车体ECU，在界面上显示相关的车辆状态信息，以及可供使用者操作的界面。

7.根据权利要求1所述的一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置，其特征在于，所述车体安全防护装置包括AGV前后安装的防撞条，以及安全激光，安全激光可以在AGV四周出现障碍物时及时报警，使ECU做出相应的指令控制AGV下一步动作。

8.根据权利要求1所述的一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置，其特征在于，所述车辆管理系统，用于AGV整体运行调度，任务分配。

9.一种基于UWB的AGV定位导航方法及系统装置，其定位方法步骤如下：

(1)上位机(车管系统)发送定位请求，经HMI解析后发送给电子控制单元(ECU)，ECU向UWB定位系统发送定位指令。

(2)UWB定位标签发送定位请求(Request)的脉冲信号给各个基站，基站在收到定位请求后返回响应信号(Response)，定位标签收到响应信号后将发送包含时间戳信息的Final信号。基站收到Final信号后进行距离计算并将计算结果发送给标签。标签收到数据后，数据经过滤波处理发送给电子控制单元(ECU)。

(3)ECU根据标签返回的信息，采用三边定位算法计算出两个定位标签的实际位置(x₁,y₁),(x₂,y₂)，就可以获得AGV的具体实际位置坐标根据两个标签的位置可以计算出此时AGV的航向角为从而获取了AGV的位姿信息(x，y，θ)。

(4)ECU根据AGV的实时位姿信息对整车控制器(VCU)发送控制指令，VCU对AGV的执行机构进行控制，实现定位导航。

(5)车辆管理系统、HMI人机交互界面实时监测AGV的当前状态，显示AGV位姿、运行状态信息，当遇到紧急情况时发送急停指令给VCU，由VCU控制电机驱动控制器紧急制动AGV。