[发明专利]一种激光导引AGV自然导航定位方法

摘要

本发明涉及一种激光导引AGV自然导航定位方法，确切地说是自动导引运输车(AGV)在采用激光导航定位时所涉及的导航定位方法，属激光导航定位领域。本发明方法无需人工设置反射胶贴，不需要对环境做人工标志或者改动，只需预先对行程路线周围自然环境中的固定物体作为AGV导航定位的参照物，通过对扫描的静止物体的轮廓进行正态分布变换的数学建模，完成AGV导航地图的建立和位姿的计算，用作激光导引AGV自然导航定位；本发明的计算复杂度为O(n)，n为源扫描点集中参与计算的点数，一般仅选择扫描点数的10％‑30％即可完成SCAN‑to‑SCAN的计算，可轻易完成对AGV位姿的实时计算，易于实现工程应用。

主权项

一种激光导引AGV自然导航定位方法，其特征在于，无需人工设置反射胶贴，不需要对环境做人工标志或者改动，只需预先对行程路线周围自然环境中的固定物体作为AGV导航定位的参照物，通过对扫描的静止物体的轮廓进行正态分布变换的数学建模，完成AGV导航地图的建立和位姿的计算，用作激光导引AGV自然导航定位；具体步骤包括：S1：传感器数据采集，完成激光扫描器、行走编码器、转向编码器、陀螺仪传感数据的采集、滤波工作；S2：激光里程计，根据步骤S1中所采集的数据并结合AGV的运动方程，采用正态分布变换(NDT)算法完成相邻时刻激光扫描数据点的配准，即SCAN‑to‑SCAN的配准，并给出参考扫描和源扫描之间的运动状态估计；所述参考扫描为k‑1时刻的扫描，所述源扫描为k时刻的扫描；S3：状态估计，分为建图和导航两种模式：所述建图模式是根据激光扫描器的观测方程和步骤S3中激光里程计提供的不同时刻的相对状态估计及步骤S4中提供的闭环检测信息对AGV的位姿进行最优状态估计，以建立全局一致的运动轨迹；所述导航模式是根据激光扫描器的观测方程和步骤S3中激光里程计提供的不同时刻的相对状态估计并采用NDT算法完成SCAN‑to‑MAP的配准，计算出AGV的最优状态；S4：闭环检测，通过将AGV当前状态与历史状态进行比较检测AGV行驶路径是否闭环，用于建立步骤S3所述的全局一致的运动轨迹；S5：地图构建与地图编辑，根据步骤S3的最优状态估计，建立与任务向对应的地图，并通过平移、旋转等变换方法手动调整地图的坐标系，同时手动删除地图中建立的不良NDT单元，并保存编辑后的NDT地图；S6：导航定位，根据所述步骤S3的最优状态估计和所述步骤S5建立的NDT地图，通过NDT算法完成SCAN‑to‑MAP的配准，实时给出AGV位姿的最优估计，完成AGV的实时导航定位。