[发明专利]一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制系统，其特征在于：包括，

控制中心(10)；

第一无线收发模块(13)，与控制中心(10)连接；

第二无线收发模块(14)，设置于自主移动机上并与第一无线收发模块(13)通信连接；

无线传感节点(1)，设置于室内工作环境中并与控制中心(10)连接，基于多个无线传感节点(1)构成无线传感器网络，用于判断自主移动机在室内工作环境中的实时位置；

惯性传感器(2)，设置于自主移动机上并与第二无线收发模块(14)连接，并用于自主移动机在工作环境的连续位姿检测；

视觉图像传感器(3)，设置于自主移动机上并与第二无线收发模块(14)连接，并用于自主移动机在工作环境对三维构建与预先构建地图库的匹配识别；

伺服控制器(5)，设置于自主移动机上并与第二无线收发模块(14)连接，并用于提供自主移动机行走的控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制系统，其特征在于：所述无线传感节点(1)包括无线编码产生电路(11)和无线解码产生电路(12)。

3.根据权利要求1所述的一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制系统，其特征在于：所述惯性传感器(2)包括三轴线加速度模块(21)和三轴角加速度模块(22)，所述三轴线加速度模块(21)和三轴角加速度模块(22)均与第二无线收发模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制系统，其特征在于：所述视觉图像传感器(3)包括CCD摄像机模块(31)和图像采集卡模块(32)，所述CCD摄像机模块(31)、图像采集卡模块(32)和第二无线收发模块依次连接。

5.根据权利要求1所述的一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制系统，其特征在于：还包括北斗定位接收器(4)，设置于自主移动机上并与第二无线收发模块连接，并用于发送自主移动机在室外工作环境中的实时位置。

6.根据权利要求5所述的一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制系统，其特征在于：所述北斗定位接收器(4)包括有源天线模块(41)和去噪转换模块(42)，所述有源天线模块(41)、去噪转换模块(42)和第二无线收发模块依次连接。

7.一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：通过视觉图像传感器对工作环境进行图像采集，在对采集图像进行分割基础上得到图像边界轮廓点的顺序编码，提取图像中特征角点的边缘，通过三维坐标计算对特征点进行三维构建，得到非几何结构在定位空间的坐标；

S2：通过无线传感节点间的无线信号测试集建立信号指纹库，建立不同环境不同距离下无线信号补偿系数来增强无线测距性能，采用三轴线加速度模块和三轴角加速度模块跟无线收发模块相结合来对自主移动机群位置进行航迹推算，避免含噪无线信号对自主移动机群位置输出引入较大的定位误差；

S3：通过无线传感节点、惯性传感器和北斗定位接收器解算出自主移动机群的精确位置和姿态；

S4：基于步骤S3中的位置和姿态参数，再结合控制中心内的模糊控制参数整定的增量式PID算法得到自主移动机群的实时运动轨迹。

8.根据权利要求7所述的一种工业物联网增强定位下自主移动机群协同控制方法，其特征在于：所述模糊控制参数整定的增量式PID的控制方法包括以下步骤，

第一步：结合自主移动机群的定位场景，设定移动机群初始位置和姿态参数ini(t)；

第二步：输入当前移动机群实时位置和姿态的采样值samp(t)；

第三步：通过基于移动机群设定轨迹值rv(t)，通过公式e(t)＝rv(t)-samp(t)计算出移动机群实时运动位置和姿态偏差值e(t)；

第四步：通过基于模糊控制参数整定u(t)＝f(e(t))计算出移动机群位置和姿态的控制量，并通过存储器保存当前数值；

第五步：判断第四步中保存的数值与第一步中设定的初始参数是否一致，若一致，则移动机群可以移动，若不一致，则移动机群不移动。