為了保證在大型倉(cāng)庫(kù)中自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV,Automated Guided Vehicle）能有效面對(duì)環(huán)境復(fù)雜變化的倉(cāng)儲(chǔ)物流,其中最重要的就是獲得實(shí)時(shí)可靠的位置信息。超寬帶（Ultra-Wideband,UWB）室內(nèi)定位技術(shù)憑借其抗干擾性強(qiáng)、高精度、低功耗等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于大型作業(yè)場(chǎng)景下的AGV定位與導(dǎo)航系統(tǒng)。然而,由于工廠、倉(cāng)庫(kù)等復(fù)雜物理和結(jié)構(gòu)特性以及墻壁,障礙物導(dǎo)致的多徑效應(yīng)以及非視距（Non-Line of Sight,NLOS）傳播,而對(duì)復(fù)雜環(huán)境下可靠的UWB定位提出了特殊的挑戰(zhàn)。為了保證AGV將貨物安全、快速且精確地運(yùn)送至目標(biāo)位置,本文提出了一種低成本、低功耗且抗干擾性強(qiáng)的高精度室內(nèi)定位與跟蹤算法:（1）針對(duì)靜態(tài)目標(biāo)定位,給出基于群智能算法的Chan-Taylor定位算法。首先,依據(jù)蝙蝠算法（Bat Algorithm,BA）建立迭代尋優(yōu)模型,將求解目標(biāo)位置的問題轉(zhuǎn)化成求解估計(jì)位置與實(shí)際位置差的最小值問題,提出隨機(jī)擾動(dòng)因子,旨在提高蝙蝠個(gè)體的搜索能力;針對(duì)蝙蝠算法容易陷入局部最優(yōu)的問題,融合模擬退火算法（Simulate Anneal,SA）,提高算法的全局搜索能力以獲得目標(biāo)的... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

工廠AGVAGV

第1章緒論3(a)(b)(c)圖1.2NLOS傳播與多徑效應(yīng)(a)LOS傳播(b)NLOS傳播(c)多徑效應(yīng)因此，研究AGV定位與跟蹤技術(shù)，尤其是LOS/NLOS環(huán)境下的定位技術(shù)具有很高的研究?jī)r(jià)值與應(yīng)用前景[13]。本文研究的目的是通過研究UWB信號(hào)特點(diǎn)、NLOS傳播特點(diǎn)、測(cè)距方式及定位算法，旨在復(fù)雜室內(nèi)或工廠環(huán)境下存在的多徑效應(yīng)、NLOS及信號(hào)穿透減弱等多種環(huán)境因素的LOS/NLOS環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)AGV的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及位置的定位與跟蹤。同樣的，只有對(duì)AGV進(jìn)行精確實(shí)時(shí)的定位，才能根據(jù)車輛當(dāng)前位置與目標(biāo)位置規(guī)劃出可行的目標(biāo)路徑，才能對(duì)車輛的位置進(jìn)行路徑修正。同時(shí)在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)AGV進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確的位置感知才能完成路徑的跟蹤，確保AGV不會(huì)“迷航”并順利安全將貨物送到最終目標(biāo)點(diǎn)。所以，如何對(duì)AGV進(jìn)行準(zhǔn)確定位是提高AGV及工廠智能化水平的關(guān)鍵[14]。具體有助于以下幾個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用：1)導(dǎo)航避障方面，可對(duì)多類用戶提供導(dǎo)航、避障及規(guī)劃服務(wù)：在室內(nèi)環(huán)境下，或室內(nèi)環(huán)境，為弱勢(shì)群體提供出行保障，以及在井下或煤礦等無(wú)照明環(huán)境下為正常人行走提供保障；2)商業(yè)應(yīng)用方面，為消費(fèi)者尋找商場(chǎng)和超市內(nèi)物品的位置、數(shù)量和折扣等情況，這不僅可方便消費(fèi)者的日常生活，還可以方便商場(chǎng)工作人員有效管理與分配商場(chǎng)物品，尤其是貴重物品及奢侈品，大大的減小了商場(chǎng)盜竊的風(fēng)險(xiǎn)；3)導(dǎo)航服務(wù)方面，適用于在各種在大型辦公樓內(nèi)工作的人員，例如機(jī)場(chǎng)，類似于方便人員在室內(nèi)導(dǎo)航功能的導(dǎo)航服務(wù)機(jī)器人。4)人員搜救方面，可以在火災(zāi)、泥石流等自然災(zāi)害發(fā)生的、復(fù)雜多變的環(huán)境下，為搜救人員提供自身與傷員的位置情況，而對(duì)于傷員，可在已知自身位置的情況下采取一定的自救措施。因此，針對(duì)室內(nèi)定位與目標(biāo)跟蹤技術(shù)，尤其是混合LOS/NLOS環(huán)境下，研究一種成本低、低功耗的高精度的室內(nèi)定位

第2章UWB定位與目標(biāo)跟蹤相關(guān)理論10第2章UWB定位與目標(biāo)跟蹤相關(guān)理論本章首先詳細(xì)分析與介紹TOA、TDOA、AOA和RSSI四種測(cè)距方法的數(shù)學(xué)模型，并給出相應(yīng)的推導(dǎo)公式和原理圖，并據(jù)此挑選出本文采用的測(cè)距方法；其次對(duì)傳統(tǒng)定位算法進(jìn)行研究，詳細(xì)研究LS算法、Chan算法和Taylor算法；接下來(lái)詳細(xì)介紹PSO、BA、SA智能算法的基本原理及系統(tǒng)模型；簡(jiǎn)要闡述幾種評(píng)價(jià)定位算法性能指標(biāo)；最后詳細(xì)介紹目標(biāo)跟蹤的基本原理。2.1無(wú)線定位基本方法超寬帶技術(shù)不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，具有傳輸速率高、成本低、多徑分辨能力強(qiáng)和定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，可用于室內(nèi)場(chǎng)景下精確定位和導(dǎo)航的各個(gè)領(lǐng)域，例如機(jī)器人運(yùn)動(dòng)跟蹤、礦井人員定位、貴重物品倉(cāng)儲(chǔ)、汽車地庫(kù)停車等人和物品的精確定位與跟蹤。AGV位置估計(jì)采用：根據(jù)標(biāo)簽到基站的到達(dá)時(shí)間(TOA)測(cè)量值建立圓周方程；到達(dá)時(shí)間差(TDOA)建立相應(yīng)雙曲線方程；到達(dá)角度(AOA)建立相應(yīng)的方位線方程；根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)，進(jìn)行標(biāo)簽位置的估計(jì)。下面將具體分析TOA、TDOA、AOA和RSSI的測(cè)距原理與數(shù)學(xué)模型。2.1.1TOA模型TOA測(cè)距[58]的原理是根據(jù)標(biāo)簽到基站的到達(dá)時(shí)間測(cè)量值建立圓周方程。假設(shè)固定的基站位置坐標(biāo)為,iiBSxy，標(biāo)簽MSx,y到各個(gè)基站的距離為r，以r為半徑，基站坐標(biāo)為圓心作圓，基站所作圓的焦點(diǎn)就是標(biāo)簽的位置，即為位置坐標(biāo)。測(cè)距原理如圖2.1所示。圖2.1TOA定位原理圖由圖2.1可得以下（2-1）方程組：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于IPSO-SA算法的溫室番茄產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法[J]. 張立彬,應(yīng)建陽(yáng),陳教料.  浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[2]Anchor Self-Localization Algorithm Based on UWB Ranging and Inertial Measurements[J]. Qin Shi,Sihao Zhao,Xiaowei Cui,Mingquan Lu,Mengdi Jia.  Tsinghua Science and Technology. 2019(06)
[3]基于CHAN與粒子群算法的協(xié)同定位研究[J]. 江鳳,吳飛,王昌志.  電子科技. 2017(08)
[4]基于TDOA的Chan算法和Taylor算法的分析與比較[J]. 趙宏旭,楊文帥.  電子世界. 2017(09)
[5]淺談超寬帶技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用[J]. 謝曉峰.  生物技術(shù)世界. 2014(10)
[6]單基站UWB定位距離的獲得及處理方法[J]. 安寶強(qiáng),張浩,崔學(xué)榮.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2014(07)
[7]基于單基站天線陣列的超寬帶定位AOA估計(jì)方法[J]. 張浩,劉興,Gulliver T A,崔學(xué)榮.  電子與信息學(xué)報(bào). 2013(08)
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碩士論文
[1]超寬帶室內(nèi)定位技術(shù)研究[D]. 宋洋.西安科技大學(xué) 2019
[2]基于UWB的AGV定位系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]. 郭耀陽(yáng).山東大學(xué) 2017
[3]UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 嵇茂祥.華東師范大學(xué) 2017
[4]巡檢機(jī)器人UWB無(wú)線定位算法和導(dǎo)航控制系統(tǒng)的研究[D]. 曾健.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]卡爾曼濾波在GPS定位中的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 趙奇.電子科技大學(xué) 2013



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