本发明涉及基于蓝牙技术的agv小车定位导航系统及方法。
背景技术：
现有的agv定位导航主要通过电磁、磁带、视觉以及激光等方式。电磁：目前应用比较多、比较传统的方式之一，它的原理是在agv小车的预定路径上铺设金属线并加载引导频率，其缺点也比较明显：铺设导线后路径固定不易改变。磁带：原理与电磁方式相似，在预定路径上贴上磁带，通过磁感应来引导，缺点：需要维护。视觉：利用视觉传感器识别路径与环境的色差的原理，缺点：运算量大，对硬件有一定的要求。激光：通过捕捉反射光束的原理来确定位置和方向。缺点：成本高，容易受到干扰。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种基于蓝牙技术的agv小车定位导航系统及方法；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
本发明针对上述方式中的缺点，提出一种基于蓝牙技术的agv小车的定位导航系统及方法，实现agv小车的精确定位及导航。
本发明采用以下技术方案解决上述问题：
本发明一种基于蓝牙技术的agv小车的定位导航系统，包括若干蓝牙信号发射器、具有网络通信功能模块的pc、以及agv小车终端；
蓝牙信号发射器，基于蓝牙4.0标准，采用ibeacon协议以特定频率广播信号；
agv小车终端及终端定位导航系统；
pc包括pc端调度系统；pc端调度系统包括可视化操作界面和数据库，数据库中存储有室内作业环境地图及其坐标化信息及蓝牙发射器布局信息；pc端调度系统接收agv小车终端发送的位移向量信息并存入数据库中；当pc端调度系统获得agv小车调度任务请求时，pc端调度系统对所有空闲的agv小车当前的位置以及调度任务进行最短路径规划，并选择最优agv小车进行调度，并将最短路径规划信息发送给最优agv小车终端的终端定位导航系统执行任务；
蓝牙信号发射器根据室内空间布局，以保证信号覆盖整个区域为原则进行部署；
agv小车终端是具备蓝牙功能的移动设备并安装有agv小车定位导航系统；
agv小车定位导航系统通过识别周围蓝牙信号发射器的信号并根据信号强度计算与蓝牙信号发射器的距离，再利用定位算法在预先存储的地图信息上进行定位，获取当前自身位置信息；agv小车定位导航系统包括可视化图形界面、以及数据库；数据库中存储有室内作业环境地图及其坐标化信息、以及蓝牙发射器布局信息；agv小车定位导航系统根据连续时间节点的位置信息计算出agv小车的位移向量，并实时发送给所述pc端调度系统；
基于蓝牙技术的agv小车的定位导航方法，借助于定位导航系统，该方法以下步骤：
步骤一，前提是，根据室内作业环境的空间布局部，以保证作业空间被至少三个蓝牙信号发射器的信号所覆盖为原则，布置若干蓝牙发射器、多个安装具备蓝牙模块的移动设备的agv小车；首先，蓝牙发射器按照设定频率向周围广播信号；然后，所有agv小车终端实时接收蓝牙信号发射器获取的自身当前位置与位移向量信息，将该位置与位移向量信息发送给所述pc端调度系统；其次，pc端调度系统接收该位置与位移向量信息后，将该位置与位移向量信息存储于数据库并通过坐标在可视化地图界面实时更新agv小车的位置和方向信息；
步骤二，首先，在pc端调度系统新建调度任务，并输入调度任务请求信息内容；然后，pc端调度系统将地图信息网格化；其次，根据步骤一的所有空闲agv小车的位置和方向信息与调度任务请求信息进行最短路径规划；再次，pc端调度系统根据所述最短路径规划选择最优的agv小车，发送最短路径和调度任务请求信息至所述最优的agv小车；
步骤三，首先，最优的agv小车的定位导航系统接收的最短路径和任务请求信息，存入数据库；然后，最优的agv小车执行调度任务，同时，最优的agv小车将实时位置信息与路径信息对比，当偏离路线是进行路径纠正。
在步骤一中，计算agv小车终端目前的坐标的方法是，首先，agv小车终端接收周围蓝牙发射器的信号并进行识别；然后，通过信号强度rssi计算出蓝牙发射器的距离，依次选取最近的三个蓝牙发射器的距离d1,d2,d3并使用其对应数据路的坐标(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)；其次，通过三角定位算法计算agv小车目前的坐标：
(x-x1)^2+(y-y1)^2+(z-z1)^2=d1^2，
(x-x2)^2+(y-y2)^2+(z-z2)^2=d2^2，
(x-x3)^2+(y-y3)^2+(z-z3)^2=d3^2；
再次，采用牛顿迭代法求agv小车的坐标（x,y,z）为：
obj=0.5sum(fi(x,y,z)^2)，
fi(x,y,z)=sqrt((x-xi)^2+(y-yi)^2+(z-zi)^2)-di；
从而得到，agv小车终端在一次信号广播时的位置信息为：公式(1.1)，ft(xt,yt,zt)；
下一次信号广播的位置为：公式(1.2)，ft(xt+1,yt+1,zt+1)；
再后来，利用公式（1.1），公式（1.2）计算得到agv小车行进方向与地图坐标轴x之间的角度信息：
紧接着，agv小车终端通过网络协议将小车的当前位置和空间位移向量发送给pc端调度系统。
在步骤二中，pc端调度系统具有可视化人机交互界面。
本发明不需要预定路径上铺设金属线，不需要加载引导频率，路径可以调整，路线不需要维护，运算量小，对硬件要求低。成本低，不容易受到干扰。
本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。
具体实施方式
本发明针对上述方式中的缺点，提出一种基于蓝牙技术的agv小车的定位导航系统及方法，实现agv小车的精确定位及导航。
本发明采用以下技术方案解决上述问题：
本发明一种基于蓝牙技术的agv小车的定位导航系统，包括若干蓝牙信号发射器、具有网络通信功能模块的pc、以及agv小车终端；
蓝牙信号发射器，基于蓝牙4.0标准，采用ibeacon协议以特定频率广播信号；
agv小车终端及终端定位导航系统；
pc包括pc端调度系统；pc端调度系统包括可视化操作界面和数据库，数据库中存储有室内作业环境地图及其坐标化信息及蓝牙发射器布局信息；pc端调度系统接收agv小车终端发送的位移向量信息并存入数据库中；当pc端调度系统获得agv小车调度任务请求时，pc端调度系统对所有空闲的agv小车当前的位置以及调度任务进行最短路径规划，并选择最优agv小车进行调度，并将最短路径规划信息发送给最优agv小车终端的终端定位导航系统执行任务；
蓝牙信号发射器根据室内空间布局，以保证信号覆盖整个区域为原则进行部署；
agv小车终端是具备蓝牙功能的移动设备并安装有agv小车定位导航系统；
agv小车定位导航系统通过识别周围蓝牙信号发射器的信号并根据信号强度计算与蓝牙信号发射器的距离，再利用定位算法在预先存储的地图信息上进行定位，获取当前自身位置信息；agv小车定位导航系统包括可视化图形界面、以及数据库；数据库中存储有室内作业环境地图及其坐标化信息、以及蓝牙发射器布局信息；agv小车定位导航系统根据连续时间节点的位置信息计算出agv小车的位移向量，并实时发送给所述pc端调度系统；
基于蓝牙技术的agv小车的定位导航方法，借助于定位导航系统，该方法以下步骤：
步骤一，前提是，根据室内作业环境的空间布局部，以保证作业空间被至少三个蓝牙信号发射器的信号所覆盖为原则，布置若干蓝牙发射器、多个安装具备蓝牙模块的移动设备的agv小车；首先，蓝牙发射器按照设定频率向周围广播信号；然后，所有agv小车终端实时接收蓝牙信号发射器获取的自身当前位置与位移向量信息，将该位置与位移向量信息发送给所述pc端调度系统；其次，pc端调度系统接收该位置与位移向量信息后，将该位置与位移向量信息存储于数据库并通过坐标在可视化地图界面实时更新agv小车的位置和方向信息；
步骤二，首先，在pc端调度系统新建调度任务，并输入调度任务请求信息内容；然后，pc端调度系统将地图信息网格化；其次，根据步骤一的所有空闲agv小车的位置和方向信息与调度任务请求信息进行最短路径规划；再次，pc端调度系统根据所述最短路径规划选择最优的agv小车，发送最短路径和调度任务请求信息至所述最优的agv小车；
步骤三，首先，最优的agv小车的定位导航系统接收的最短路径和任务请求信息，存入数据库；然后，最优的agv小车执行调度任务，同时，最优的agv小车将实时位置信息与路径信息对比，当偏离路线是进行路径纠正。
在步骤一中，计算agv小车终端目前的坐标的方法是，首先，agv小车终端接收周围蓝牙发射器的信号并进行识别；然后，通过信号强度rssi计算出蓝牙发射器的距离，依次选取最近的三个蓝牙发射器的距离d1,d2,d3并使用其对应数据路的坐标(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)；其次，通过三角定位算法计算agv小车目前的坐标：
(x-x1)^2+(y-y1)^2+(z-z1)^2=d1^2，
(x-x2)^2+(y-y2)^2+(z-z2)^2=d2^2，
(x-x3)^2+(y-y3)^2+(z-z3)^2=d3^2；
再次，采用牛顿迭代法求agv小车的坐标（x,y,z）为：
obj=0.5sum(fi(x,y,z)^2)，
fi(x,y,z)=sqrt((x-xi)^2+(y-yi)^2+(z-zi)^2)-di；
从而得到，agv小车终端在一次信号广播时的位置信息为：公式(1.1)，ft(xt,yt,zt)；
下一次信号广播的位置为：公式(1.2)，ft(xt+1,yt+1,zt+1)；
再后来，利用公式（1.1），公式（1.2）计算得到agv小车行进方向与地图坐标轴x之间的角度信息：
紧接着，agv小车终端通过网络协议将小车的当前位置和空间位移向量发送给pc端调度系统。
在步骤二中，pc端调度系统具有可视化人机交互界面。
本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。