一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法，其采用激光跟踪仪测量AGV多次循环轨迹坐标，用最小二乘法拟合出理想轨迹后，改变部分参数生成初始上下包裹线包裹实际轨迹，获得该参数取值范围后使用二分法使上下包裹线逐步逼近实际轨迹，然后计算上下包裹线的差值作为轨迹误差。该方法计算得到的轨迹误差由于通过多次循环轨迹坐标数据进行拟合，基本排除里程计累积误差和激光雷达单次定位误差的影响，提高了轨迹误差测量精度，进而为不同速度和定位算法条件下的AGV轨迹误差对比提供了重要依据。供了重要依据。供了重要依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法


[0001]本专利技术涉及AGV轨迹误差测量
，具体涉及一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法。

技术介绍

[0002]常用AGV轨迹误差测量方法包括以下两种：
[0003]里程计传感器：通过不同方向的加速度数值计算得出AGV轨迹路径，缺点为里程计容易混入采样噪声，精度较低，且有累积误差；
[0004]激光雷达：理论上可以直接读取激光雷达在整个轨迹中的位置数据，实际运行时由于激光雷达安装误差和舵轮变形导致激光扫描平面不水平，从而影响激光雷达定位精度。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法，以提高轨迹误差测量精度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法，其包括以下步骤：
[0008]步骤1、采用激光跟踪仪测量AGV多次循环轨迹坐标；
[0009]步骤2、根据实际轨迹坐标拟合出理想轨迹后，改变理想轨迹的参数值生成上包裹线和下包裹线使实际轨迹纵坐标均在上包裹线和下包裹线对应坐标范围内；
[0010]步骤3、采用二分法使上包裹线和下包裹线逐渐逼近实际轨迹，取上包裹线和下包裹线之间的垂直距离作为AGV轨迹误差；
[0011]步骤4、设置不同的轨迹速度重复步骤1
‑
3进行测试，测量得到不同速度下的AGV的轨迹误差，根据AGV速度
‑
轨迹误差数据选取一定误差要求下的最大AGV轨迹速度，提高AGV运行效率。
[0012]所述步骤2中，根据实际轨迹坐标拟合理想轨迹时所采用的是最小二乘法。
[0013]所述AGV按照直线轨迹进行多次循环运行，并采用最小二乘法拟合出理想直线轨迹，具体如下：
[0014]理想直线轨迹表达式设为y＝kx+b，k为直线斜率，b为截距；
[0015]用最小二乘法估计参数，要求测量值y
i
的偏差的加权平方和最小，分别对k,b求偏导可得方程组bN+k∑xi＝∑y
i
,b∑x
i
+k∑x
i2
＝Σx
i
y
i
，求解得到直线参数k,b的最佳值分别为从而确定理想直线轨迹。
[0016]所述上包裹线和下包裹线确定如下：
[0017]保持斜率k
m
不变，设定b0作为初始值，使Δ＝[k
m
x
i
+b0]‑
[y
i
]内所有元素均大于等于0时，直线表达式y＝k
m
x+b0为初始上包裹线；确定b
j
取值范围为[b
m
,b0]，令b
j
＝(b0+b
m
)/2，代入Δ进行判定，若Δ＞0，说明该上包裹线所有位置在轨迹坐标上方，完全包裹轨迹坐标，需要继续逼近实际轨迹，令b
j
作为取值上限，得到b
j+1
＝(b
j
+b
m
)/2，继续代入Δ进行判定；若Δ＜0，说明该上包裹线部分位置在轨迹坐标下方，未完全包裹轨迹坐标，令b
j
作为取值下限，得到b
j+1
＝(b
m
+b
j
)/2，继续代入Δ进行判定；Δ＝0或达到设定循环次数后停止循环，对应截距值确认上包裹线表达式；
[0018]保持斜率k
m
不变，设定b1作为初始值，使Δ＝[k
m
x
i
+b1]‑
[y
i
]内所有元素均小于0时，直线表达式y＝k
m
x+b1为初始下包裹线，确定b
j
取值范围为[b1,b
m
]，令b
j
＝(b
m
+b1)/2，代入Δ进行判定，若Δ＜0，说明该下包裹线所有位置在轨迹坐标下方，完全包裹轨迹坐标，需要继续逼近实际轨迹，令b
m
作为取值上限，得到b
j+1
＝(b
m
+b
j
)/2，继续代入Δ进行判定；若Δ＞0，说明该下包裹线部分位置在轨迹坐标上方，未完全包裹轨迹坐标，则令b1作为取值下限，得到b
j+1
＝(b
j
+b1)/2，继续代入Δ进行判定；Δ＝0或达到设定循环次数后停止循环，对应截距值确认下包裹线表达式。
[0019]所述AGV按照圆弧轨迹进行多次循环运行；
[0020]理想圆弧轨迹化简为x2+y2+ax+by+c＝0，其中a＝
‑
2x0，b＝
‑
2y0，c＝x
02
+y
02
‑
r2；
[0021]采用最小二乘法拟合圆弧轨迹，要求理想轨迹与实际轨迹的距离平方和最小，即f＝∑((x
i
‑
x0)2+(y
i
‑
y0)2‑
r2)2＝∑g(x
i
,y
i
)2取0值时最小；
[0022]设其中进行变量替换后可得Σ((a
i
‑
a0)2+(b
i
‑
b0)2‑
r2)a
i
＝0，Σ((a
i
‑
a0)2+(b
i
‑
b0)2‑
r2)b
i
＝0，展开化简后得到Σ(a
i2
b
i
‑
2a
i
b
i
b0+b
i3
‑
2b
i2
b0)＝0；定义各项参数，G＝Σa
i
b
i
,公式简化为C+I
‑
2Ea0‑
2Gb0＝0,H+D
‑
2Ga0‑
2Fb0＝0，解得
[0023][0024][0025]即拟合得到理想轨迹圆弧表达式为(x
‑
x0)2+(y
‑
y0)2＝r2，(x0,y0)为理想轨迹圆心，r为半径。
[0026]所述上包裹线和下包裹线确定如下：
[0027]保证圆心坐标(x0,y0)保持不变，设置r0作为初始半径，使得Δ＝r
02
‑
(x
i
‑
x0)2‑
(y
i
‑
y0)2内所有元素均大于0，则圆弧轨迹上包裹线表达式为(x
‑
x0)2+(y
‑
y0)2＝r
02
，保证初始上包裹线完全包裹实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、采用激光跟踪仪测量AGV多次循环轨迹坐标；步骤2、根据实际轨迹坐标拟合出理想轨迹后，改变理想轨迹的参数值生成上包裹线和下包裹线使实际轨迹纵坐标均在上包裹线和下包裹线对应坐标范围内；步骤3、采用二分法使上包裹线和下包裹线逐渐逼近实际轨迹，取上包裹线和下包裹线之间的垂直距离作为AGV轨迹误差；步骤4、设置不同的轨迹速度重复步骤1
‑
3进行测试，测量得到不同速度下的AGV的轨迹误差，根据AGV速度
‑
轨迹误差数据选取一定误差要求下的最大AGV轨迹速度，提高AGV运行效率。2.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法，其特征在于：所述步骤2中，根据实际轨迹坐标拟合理想轨迹时所采用的是最小二乘法。3.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法，其特征在于：所述AGV按照直线轨迹进行多次循环运行，并采用最小二乘法拟合出理想直线轨迹，具体如下：理想直线轨迹表达式设为y＝kx+b，k为直线斜率，b为截距；用最小二乘法估计参数，要求测量值y
i
的偏差的加权平方和最小，分别对k,b求偏导可得方程组bN+k∑xi＝∑y
i
,b∑x
i
+k∑x
i2
＝∑x
i
y
i
，求解得到直线参数k,b的最佳值分别为从而确定理想直线轨迹。4.根据权利要求3所述的一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法，其特征在于：所述上包裹线和下包裹线确定如下：保持斜率k
m
不变，设定b0作为初始值，使Δ＝[k
m
x
i
+b0]
‑
[y
i
]内所有元素均大于等于0时，直线表达式y＝k
m
x+b0为初始上包裹线；确定b
j
取值范围为[b
m
,b0]，令b
j
＝(b0+b
m
)/2，代入Δ进行判定，若Δ＞0，说明该上包裹线所有位置在轨迹坐标上方，完全包裹轨迹坐标，需要继续逼近实际轨迹，令b
j
作为取值上限，得到b
j+1
＝(b
j
+b
m
)/2，继续代入Δ进行判定；若Δ＜0，说明该上包裹线部分位置在轨迹坐标下方，未完全包裹轨迹坐标，令b
j
作为取值下限，得到b
j+1
＝(b
m
+b
j
)/2，继续代入Δ进行判定；Δ＝0或达到设定循环次数后停止循环，对应截距值确认上包裹线表达式；保持斜率k
m
不变，设定b1作为初始值，使Δ＝[k
m
x
i
+b1]
‑
[y
i
]内所有元素均小于0时，直线表达式y＝k
m
x+b1为初始下包裹线，确定b
j
取值范围为[b1,b
m
]，令b
j
＝(b
m
+b1)/2，代入Δ进行判定，若Δ＜0，说明该下包裹线所有位置在轨迹坐标下方，完全包裹轨迹坐标，需要继续逼近实际轨迹，令b
m
作为取值上限，得到b
j+1
＝(b
m
+b
j
)/2，继续代入Δ进行判定；若Δ＞0，说明该下包裹线部分位置在轨迹坐标上方，未完全包裹轨迹坐标，则令b1作为取值下限，得到b
j+1
＝(b
j
+b1)/2，继续代入Δ进行判定；Δ＝0或达到设定循环次数后停止循环，对应截距值确认下包裹线表达式。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪的AGV轨迹误差测量方法，其特征在于：所述AGV按照圆弧轨迹进行多次循环运行；理想圆弧轨迹化简为x2+y2+ax+by+c＝0，其中a＝
‑
2x0，b＝
‑
2y0，c＝x
02
+y
02
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程群超，王刻强，周文，唐黎明，谢伟锋，
申请(专利权)人：伯朗特机器人股份有限公司，
类型：发明
国别省市：