一种差分gps与机器人的相对位置参数标定方法及系统

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所属分类:AGV专利检索
摘要

本发明公开了一种差分GPS与机器人相对位置参数标定方法及系统,该方法包括:利用速度测量器和角速度测量器对机器人进行定位,获得机器人的速度、角速度信息;利用差分GPS对机器人进行定位,获得机器人的GPS位置信息;根据初始位置航向信息、速度、角速度信息及GPS位置信息获得差分GPS与机器人的相对位置参数。该系统包括:速度测量器、角速度测量器、差分GPS以及相对位置参数标定单元。本发明的差分GPS与机器人相对位置参数标定方法及系统,实现了对机器人的高精度高可靠的实时定位。

技术领域

本发明设及机器人定位领域,特别设及一种差分GPS与机器人的相对位置参数标 定方法及系统。
一种差分gps与机器人的相对位置参数标定方法及系统

背景技术

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。它利用GPS定位 卫星,在全球范围内实时进行定位、导航。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、 全天候、全时段、高精度的卫星导航系统,能为全球用户提供低成本、高精度的=维位置、速 度和精确定时等导航信息。

机器人实时自主定位是其精确到点完成任务的先决条件,GPS是一种绝对式定位 传感器,它的优点是简单直接,定位精度不受定位时间和距离增加的影响,差分GPS利用已 知精确S维坐标的基站和先进的差分算法,可W做到厘米级别的定位精度。因此将差分GPS 应用于室外机器人的定位可W让机器人获得非常高精度的定位信息。

然而GPS定位信息描述的是它自己的位置信息,将GPS安装于机器人上后,它定位 的点与机器人本体所需定位的点一般是不重合的,为了从GPS的定位数据得到机器人的定 位数据,我们需要获得GPS与机器人之间的那个相对位置参数。

传统的最简单的获取GPS与机器人相对位置参数的方式是用尺子进行测量。运种 方式受到W下因素的制约:一、GPS本身具有较大的尺寸,它自身的定位点存在于设备内部, 用尺子测量时根本测量不到;二、一般理论上定义机器人定位的点位于机器人各驱动轮着 地点的几何中屯、,运个点在理论上也是可测量到的,但是因为机器人体积一般较大,重屯、分 布不均,且各轮子之间总是存在差异,运导致理论上机器人定位的点往往并不是机器人真 实定位的点;S、用尺子每次只能测量一条直线,而GI^与车之间的相对位置是空间的,对不 同维度进行测量时并不能保证尺子测量的准确性。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题,提出一种差分GPS与机器人的相对位置 参数标定方法及系统,采用多传感器融合的方式,提高了机器人实时定位的精度及可靠性。

为解决上述技术问题,本发明是通过如下技术方案实现的:

引本发明提供一种差分GI^与机器人的相对位置参数标定方法,其包括W下步骤:

Sll:利用速度测量器和角速度测量器对机器人进行定位,获得所述机器人的速 度、角速度信息;

S12:利用差分GI^对所述机器人进行定位,获得所述机器人的GI^位置信息;

S13:根据初始位置航向信息、所述速度、角速度信息W及所述GPS位置信息获得所 述差分GI^与所述机器人的相对位置参数。

差分GPS(differential GPS-DGPS,DGPS)是首先利用已知精确S维坐标的差分 GPS基准台,求得伪距修正量或位置修正量,再将运个修正量实时或事后发送给用户(GPS导 航仪),对用户的测量数据进行修正,W提高GI^定位精度。差分GPS在较理想条件下定位精 度可达到厘米级别。巧螺仪是利用高度回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交与自 转轴的一个或二个轴的角运动检测装置,它可W测量并输出物体运动的角速度,对角速度 进行积分即可得到物体的转动角度。里程计为测量形成的装置,其可W测量计算出机器人 物体前进的距离或者行进速度。巧螺仪和里程计两种传感器稳定性非常好,但是却存在误 差累积的缺陷,随着定位时间和定位距离的增加,定位精度会持续下降;而差分GPS是基于 卫星的全球定位,每个时刻只需获得足够多的卫星的信号就能解算出高精度的定位信息, 它不存在误差累积,然而却存在卫星信号被遮挡的风险。本发明将巧螺仪、里程计的高可靠 性和差分GI^的高精度无误差累积结合起来,提高了机器人实时定位的精度及可靠性。

在卫星信号好的短时间内,可W利用里程计和巧螺仪对机器人进行定位,也可W 用差分GPS对机器人进行定位,而联系着里程计、巧螺仪定位数据与差分GPS定位数据关系 的是运两套定位系统之间的相对参数。因为里程计数据是通过对机器人轮子转动测量获得 的,巧螺仪与机器人底盘之间的参数可W简单标定获得,因此,里程计、巧螺仪定位系统定 位的点就是机器人本体定位的点,因此,里程计、巧螺仪定位数据与差分GPS定位数据之间 的关系数据就是本发明所需要标定的差分GI^与机器人的相对位置参数。

较佳地,所述步骤S13具体包括W下步骤:

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