[发明专利]一种全向移动平台导航方法

摘要

本发明提供一种全向移动平台导航方法，属于导航技术领域，作为一种新的全向移动平台导航方法，本发明的一种全向移动平台导航方法，获取iGPS全局定位数据与电机编码器测量的电机转动量进行组合定位，在拓扑地图内搜索从当前位置到目标位置的最短路径；路径搜索完成后，进行路径跟踪，向umac控制器发送速度控制指令与位移控制指令，umac控制器控制电机转动实现全向移动平台自主行驶，实现自主导航。该方法通过实时路径搜索完成，定位精度高、适应能力强。

主权项

1.一种全向移动平台导航方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、通过记录全向移动平台行驶的路径点坐标、全向移动平台在路径点的航向角、以及路径点坐标的ID号形成xml文档；读取xml文档，建立路径搜索的拓扑地图；S2、在初始时刻，通过4个接收机的iGPS数据获取全向移动平台的初始位置坐标、初始航向；S3、间隔100ms获取电机编码器的电机转动量，通过电机编码器的电机转动量获取当前时刻全向移动平台的位置坐标与航向；并且间隔1s获取一次iGPS数据，若iGPS值无效，此时，仍然以通过电机编码器获取的全向移动平台的坐标及航向作为定位数据，如果获取到的iGPS数据有效，则以通过iGPS数据获取的位置坐标和航向值作为当前时刻的位置坐标和航向值：S4、给定目标节点位置后，采用A*算法在拓扑地图内搜索从当前位置到目标位置的路径；通过A*算法搜索最短路径，路径搜索完成后，向运动控制器发送控制指令，使全向移动平台按照搜索的路径自主行驶到目标位置；所述的步骤S3中，具体限定为：(1)通过电机编码器的电机转动量，获取全向移动平台位置坐标与航向的步骤如下：通过电机转动量计算4个麦克纳姆轮轮组转动量，然后根据公式(5)计算全向移动平台的移动量(Δxi,Δyi,Δθi)： Δx i Δy i Δθ i = R · π 2 · n · ϵ - tan α tan α - tan α tan α 1 1 1 1 1 l 0 1 l 0 1 l 0 1 l 0 Δω 1 i Δω 2 i Δω 3 i Δω 4 i - - - ( 5 ) ]]>式中，(Δω1i,Δω2i,Δω3i,Δω4i)T是100ms内电机转动量，R是麦克纳姆轮半径，α是辊子轴线与轮毂轴线的夹角，n是减速器减速比，ε是电机转动系数；l0＝l+Lcotα，l是轮子着地点轮距的一半，L是轮子着地点轴距的一半；按照公式(6)～(8)是根据电机编码器数据累加计算全向移动平台当前的位置坐标与航向； x k = x 0 + Σ i = 0 k Δx i . cosθ i - Σ i = 0 k Δy i . sinθ i - - - ( 6 ) ]]> y k = y 0 + Σ i = 0 k Δx i . sinθ i + Σ i = 0 k Δy i . cosθ i - - - ( 7 ) ]]> θ k = θ 0 + Σ i = 0 k Δθ i - - - ( 8 ) ]]>式中，xk,yk是在间隔1s整数倍时间内的两次iGPS数据为有效时，之间的第k个100ms，k＝0、1、2…n，采样时刻下全向移动平台的当前位置坐标，θk是第k个100ms采样时刻下全向移动平台当前航向；k＝0时，且在初始时刻，(x0,y0,θ0)值为步骤S2中获得的全向移动平台的初始位置坐标和航向；k＝0时，且不在初始时刻，(x0,y0,θ0)的取值按照下述(2)的方法；(2)间隔1s获取一次iGPS数据，如果获取的iGPS值无效，k的取值，以及当前坐标位置和航向依照(1)中方式确定；如果获取的iGPS数据有效，则通过iGPS数据获得的当前坐标位置和航向作为(x0,y0,θ0)值。