[发明专利]一种室内地面运输车超声波定位控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属控制技术领域,涉及一种室内地面运输车超声波定位控制系统及其控制方法。

背景技术

现有室内超声波定位技术中超声波接收装置为固定装置，若干超声波接收探头固定于建筑物内部天花板，而现有的改进多为添加多个超声波接收探头或改变定位计算规则，而这些改进并不能解决超声波接收时造成的丢波现象，从而无法彻底解决由丢波造成的误差，即由于超声波发射探头到每个超声波接收探头的距离不相等，而造成超声波接收探头接收到的超声波不同步。在室内超声波定位技术中，超声波接收探头丢掉若干个波，这是引起超声波定位误差的根本原因。并且，超声波接收装置固定在天花板上会造成在超声波发射探头发生移动时，超声波接收探头存在一定的盲区，由超声波特性可知，超声波发射/接收探头在0角度的时候，发射/接收效果最好，随着角度的增大，信号强度迅速降低。一般取30°为发射/接收区域。因此，固定在天花板上的超声波接收探头都存在一定的盲区，同时多个超声波接收探头盲区又相互叠加，这造成现有超声定位系统定位盲区较大。

发明内容

本发明为解决现有技术中的问题，提供一种室内地面运输车超声波定位控制系统及其控制方法。它能做到实时对准接收定位信号，避免丢波造成的定位误差，并且减少定位系统盲区。

本发明的思路是，考虑到超声波在空气中传播到达超声波接收装置存在时间延迟与超声波到达四个接收探头不同步造成丢波数不确定造成无法准确定位的问题，结合空气温度与气体流速，使用全方位超生波接收装置，可以完成对发射点的跟随及对准，进而保证了发射点到每个接收点的直线距离差在容错阈值内，因此四个接收探头收到的超声波信号的强度差在容错阈值内，避免了接收时间误差及丢波等问题造成的误差，保证了定位的准确性。并且，通过全方位超生波接收装置完成与发射点的完全跟随及对准，减少了由于超过超声波接收范围造成的盲区。

本发明采用以下技术方案予以实现：

一种室内地面运输车超声波定位控制系统，包括上位机系统及AGV系统；所述上位机系统通过AGV系统中的无线通信模块与AGV系统通信，上位机向AGV系统发送数据信息；

所述上位机系统包括参数设置模块、电子地图模块、串口配置模块、命令传输模块、处理模块，所述参数设置模块设定电子地图的大小、障碍物的排布和起止位置的数值，设置的数值通过处理模块的运算得到全局栅格电子地图与全局最优路线，全局栅格电子地图与最优路线在电子地图模块中显示；在串口配置模块中设置预先选择的与上位机通信的无线通信模块的串口信息，点击命令传输模块中的命令发送键确认发送命令，将全局最优路线发送至AGV系统中的主控单片机；所述处理模块包括嵌入了Matlab Script软件、并调用Matlab软件的Labview软件，处理模块通过参数设置模块所提供的数据得出全局栅格电子地图并完成蚁群算法的计算得出全局最优路线；

所述AGV系统包括主控单片机、超声波发送系统、自动跟随超声波接收系统、避障系统、AGV运动系统、显示屏；所述主控单片机和超声波发送系统及自动跟随超声波接收系统构成定位系统，通过自动跟随超声波接收系统根据超声波测距与舵机角度获得定位数据，主控单片机接收到定位数据经过可靠性判断获得AGV系统在电子地图中所在位置，主控单片机通过超声波发送系统中的无线通信模块接收到上位机发送的全局最优路线；所述主控单片机通过避障系统得到周围环境信息并且经过坐标变换转化为以AGV小车为中心的局部栅格电子地图，主控单片机基于得到的局部栅格电子地图运算处理得到局部避障路线，主控单片机1结合全局最优路线和局部避障路线做出处理，得到AGV小车运动路线的数据，然后将AGV小车运动路线的数据命令发送至AGV运动系统控制AGV小车运行，同时主控单片机将AGV小车的姿态、速度、位置、障碍物及规划路径的信息在显示屏上显示，并以每秒一次的频率更新。

所述超声波发送系统包括一号舵机组、超声波发射探头、无线通信模块、位姿采集器；

所述无线通信模块为单芯片型射频收发机NRF24L01来实现主控单片机与上位机的通信；

所述位姿采集器选用三轴加速度计三轴MPU6050六轴模块，由其陀螺仪功能来确定AGV小车的姿态；

所述超声波发射探头为TCT40-16T/R超声波探头，所述一号舵机组由两台M90舵机组成一个二维云台，可以使超声波发射探头指向空中任一角度，实现在接收方方向上信号的最大强度传播。