基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法

摘要

本发明涉及一种基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法，属于导航与控制技术领域。本发明利用装在AGV上的对地拍照摄像头在固定时间间隔内连续拍摄两张包含地标二维码的图片，通过二维码识别所获地标信息得到地标点在AGV行驶全路径中的全局位置，通过分别解算二维码在图片中的位置和角度，反解出AGV本体相对于地标二维码的局部位置和角度，再与全局位置结合获得AGV在全局路径中的精确位置和航向；通过计算该固定时间段内的位置差获得AGV通过该地标时的速度，从而提供AGV导航所需的位置、航向和速度信息。因此，本发明实现了仅依靠地标二维码即可同时获得AGV的位置、航向和速度信息，简化了AGV导航所需的定位定向及测速附件。

权利要求

1.一种基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在AGV行走通道(1)上按一定间距或在需要测定位置航向速度的点贴上矩阵式二维码，且二维码的偏角与地磁角度成一固定角度，按一定算法进行编码的二维码信息为地标点的点位信息，定义为地标二维码(3)；

S2、在AGV本体(5)上固定安装摄像头(4)；

S3、使AGV本体(5)在AGV行走通道(1)上行驶，在经过地标二维码(3)时，摄像头(4)拍摄地面图像(6)，将拍摄到的图像(6)经过去噪声处理，设图像(6)中的二维码(8)在图像位置的A点，并且通过二维码(8)上的第一标志点(10)、第二标志点(11)、第三标志点(12)计算出二维码(8)的偏角，设二维码(8)在图像坐标系OXY中的位置和偏角为(x1，y1，θ1)，其中x，y为位置信息，θ为偏角信息，并在预设间隔时间t内再拍摄一幅图像，两幅拍摄图像中的地标二维码为同一个，得到新拍摄的图像中的二维码(8)在图像坐标系OXY中的位置和偏角为(x2，y2，θ2)；该三个标志点是所有矩阵式二维码上图形信息固定不变的位置的三个点，为所有矩阵式二维码中位置探测图形的中心点；

S4、按既定的编码方式对第一次或第二拍摄的图像中的二维码(8)信息进行解析，获得图像中的二维码(8)相对于整个行驶路径的全局位置坐标(xp，yp，θp)，设图像坐标系OXY与地面长度的标定比例关系为K，则有：AGV本体(5)此时的位置及航向坐标为(xp-x1/K，yp-y1/K，θp-θ1)AGV本体(5)此时的平移和偏航速度为((x1-x2)/Kt，(y1-y2)/Kt，(θ1-θ2)/t)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中将地标二维码(3)贴在AGV行走路径中心线(2)上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中摄像头(4)安装在AGV本体(5)轴线上。

4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述三个标志点是二维码(8)三个角上的点。

说明书

基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法

技术领域

[0001] 本发明涉及导航与控制技术领域，具体涉及一种基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法。

背景技术

[0002] 一般地，自主导引行驶车(AGV)以地面磁条、电力线或颜色带导引的形式居多。目前，针对基于机器视觉的地标二维码导航在用于自主导引行驶车导航的场合往往需要惯性元件来获取航向和速度信息。

发明内容

[0003] (一)要解决的技术问题

[0004] 本发明要解决的技术问题是：如何简化AGV导航所需的定位定向及测速附件，并同时获得AGV的位置、航向和速度信息。

[0005] (二)技术方案

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法，包括以下步骤：

[0007] S1、在AGV行走通道1上按一定间距或在需要测定位置航向速度的点贴上矩阵式二维码，且二维码的偏角与地磁角度成一固定角度，按一定算法进行编码的二维码信息为地标点的点位信息，定义为地标二维码3；

[0008] S2、在AGV本体5上固定安装摄像头4；

[0009] S3、使AGV本体5在AGV行走通道1上行驶，在经过地标二维码3时，摄像头4拍摄地面图像6，将拍摄到的图像6经过去噪声处理，设图像6中的二维码8在图像位置的A点，并且通过二维码8上的第一标志点10、第二标志点11、第三标志点12计算出二维码8的偏角，设二维码8在图像坐标系OXY中的位置和偏角为(x1，y1，θ1)，其中x，y为位置信息，θ为偏角信息，并在预设间隔时间t内再拍摄一幅图像，得到新拍摄的图像中的二维码8在图像坐标系OXY中的位置和偏角为(x2，y2，θ2)；该三个标志点是所有矩阵式二维码2上图形信息固定不变的位置的三个点；

[0010] S4、按既定的编码方式对第一次或第二拍摄的图像中的二维码8信息进行解析，获得图像中的二维码8相对于整个行驶路径的全局位置坐标(xp，yp，θp)，设图像坐标系OXY与地面长度的标定比例关系为K，则有：

[0011] AGV本体5此时的位置及航向坐标为(xp-x1/K，yp-y1/K，θp-θ1)

[0012] AGV本体5此时的平移和偏航速度为((x1-x2)/Kt，(y1-y2)/Kt，(θ1-θ2)/t)。

[0013] 优选地，步骤S1中将地标二维码3帖在AGV行走路径中心线2上。

[0014] 优选地，步骤S2中摄像头4安装在AGV本体5轴线上。

[0015] 优选地，所述三个标志点是二维码8三个角上的点。

[0016] (三)有益效果

[0017] 本发明利用装在AGV上的对地拍照摄像头在固定时间间隔内连续拍摄两张包含地标二维码的图片，通过二维码识别所获地标信息得到该地标点在AGV行驶全路径中的全局位置，通过分别解算二维码在图片中的位置和角度，反解出AGV本体相对于地标二维码的局部位置和角度，再与全局位置结合获得AGV在全局路径中的精确位置和航向；通过计算该固定时间段内的位置差获得AGV通过该地标时的速度，从而提供了AGV导航所需的位置、航向和速度信息。因此，本发明实现了仅依靠地标二维码即可同时获得AGV的位置、航向和速度信息，简化了AGV导航所需惯性元件等定位定向及测速附件。

附图说明

[0018] 图1为AGV行走通道上的地标二维码设置图；

[0019] 图2为摄像头在AGV本体上的安装图，其中a为侧视图，b为俯视图；

[0020] 图3为摄像头拍摄到的地面图像。

[0021] 其中，1-AGV行走通道；2-AGV行走路径中心线；3-地标二维码；4-摄像头；5-AGV本体；6-拍摄到的地面图像；7-相机图像坐标系；8-图像中的二维码；9-二维码在图像中的坐标；10-第一标志点；11-第二标志点；12-第三标志点。

具体实施方式

[0022] 为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

[0023] 本发明提供了一种基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法，包括以下步骤：

[0024] S1、在AGV行走通道1上按一定间距或在需要测定位置航向速度的点贴上矩阵式二维码，且二维码的偏角与地磁角度成一固定角度，按一定算法进行编码的二维码信息为地标点的点位信息，定义为地标二维码3；为确保二维码在拍摄的图像内，地标二维码3最好帖在AGV行走路径中心线2上，如图1所示。

[0025] S2、在AGV本体5上固定安装摄像头4，摄像头4安装在AGV本体5轴线上，以便对地面拍摄，如图2所示；

[0026] S3、使AGV本体5在AGV行走通道1上行驶，在经过地标二维码3时，摄像头4拍摄地面图像6，将拍摄到的图像6经过去噪声处理，设图像6中的二维码8在图像位置的A点，并且通过二维码8上的第一标志点10、第二标志点11、第三标志点12计算出二维码8的偏角，设二维码8在图像坐标系OXY中的位置和偏角为(x1，y1，θ1)，其中x，y为位置信息，θ为偏角信息，同理，在预设间隔时间t内再拍摄一幅图像，得到新拍摄的图像中的二维码8在图像坐标系OXY中的位置和偏角为(x2，y2，θ2)，如图3所示，其中；该三个标志点是所有矩阵式二维码2上图形信息固定不变的位置的三个点；本步骤中，这三个标志点是所有矩阵式二维码上固定不变的三个点，本发明创新性地将其用于实现二维码的定位。

[0027] S4、按既定的编码方式对第一次或第二拍摄的图像中的二维码8信息进行解析，解析结果指示该图像中的二维码8对应的是AGV行走通道1中哪个位置的二维码，由于AGV行走通道1中各个位置的二维码的全局位置坐标是预先约定好的，因此就可以，获得图像中的二维码8相对于整个行驶路径的全局位置坐标(xp，yp，θp)，由于摄像头4相对于AGV的安装位置始终固定，设图像坐标系OXY与地面长度的标定比例关系为K，则有：

[0028] AGV本体5此时的位置及航向坐标为(xp-x1/K，yp-y1/K，θp-θ1)

[0029] 由于两幅图像拍摄的时间间隔t较短，即拍摄图像中的地标二维码为同一个，则有[0030] 由于摄像头4安装在AGV上，摄像头4对地面进行照相，则照片行进速度与AGV形式速度方向相反，因此AGV此时的速度(含平移和偏航速度)为((x1-x2)/Kt，(y1-y2)/Kt，(θ1-θ2)/t)。

[0031] 可以看出，本发明提出的一种基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法，该方法不仅可以获取AGV在行走路径上的位置信息，而且可以获得AGV经过地标二维码时的航向和速度信息。装在AGV上的对地拍照摄像头在固定时间间隔内连续拍摄两张包含地标二维码的图片，通过二维码识别所获地标信息得到该地标点在AGV行驶全路径中的全局位置，通过分别解算二维码在拍摄图片中的位置和角度，反解出AGV本体相对于地标二维码的局部位置和角度，与全局位置结合获得AGV在全局路径中的精确位置和航向，通过计算该固定时间段内的位置差获得AGV通过该地标时的速度，从而提供了AGV导航所需的位置、航向和速度信息。因此，本发明实现了仅依靠地标二维码即可同时获得AGV的位置、航向和速度信息，简化了AGV导航所需惯性元件等定位定向及测速附件。

[0032] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。