GPS和DR系统相结合，可以获得较高的导航精度和可靠性。通过AGV用GPS/DR导航系统的研究和探索，必将推进室外AGV技术的发展。

　　AGV、GPS/DR导航系统

　　自动导引车AGV是一种在计算机和局域网控制下，经导航装置引导并沿程序预定路径自动运行，或牵引载货台至指定地点，进而实现物料自动装卸和搬运的无人驾驶输送设备。

　　AGV的引导方式不仅决定了由其组成的物流系统的柔性，也影响系统运行的可靠性和总体费用。1953年，美国Barrett Electric制造的世界第一台采用埋线电磁感应式的跟踪路径自动导引车问世。20世纪70年代中期，具有载货功能的AGV在欧洲得到迅速发展及推广应用，并引入美国用于自动化仓储系统和柔性装配系统的物料运输。直到20世纪80年代初，埋线电磁感应方式始终是AGV的主要引导技术。随着电子技术的发展，磁引导、激光引导、超声引导、光反射检测、惯性导航、图像识别和坐标识别等新的引导技术得到更广泛研究和发展，AGV的性能进一步提高，能够适应更复杂的工作环境，因而广泛应用于仓储、汽车制造、港口码头、烟草、医药、食品、化工、危险场所和特种作业等领域。

　　目前，成熟的引导技术主要有电磁、磁条、激光等方式。其中，电磁和磁条为固定路径导引方式，主要缺点是路径的更改和扩充不方便；激光属于自由路径导引方式，具备较高的精度和自由度，缺点是成本高，对反光板的位置要求较高。以上几种导航方式的AGV主要应用于室内。在港口、码头等室外场所，AGV的应用也越来越广泛。

　　室外AGV导航技术

　　在港口行业，装卸效率的提高意味着降低巨额的集装箱货轮停泊费用，装卸周期的缩短也将提高口岸的利用效率。目前，荷兰鹿特丹港和德国汉堡港等已将AGV系统应用到港口运输装卸，综合提高效率达70％。近年来我国港口行业高速发展，也将对AGV系统全自动化运输装卸产生需求，室外或半室外AGV技术将逐步完善并进入应用阶段。

　　目前，室外AGV的导航技术一直是应用难点，虽然国内一些高校和研究机构取得了一定研究进展，但还没有真正符合国内港口需求的成熟AGV。

　　几种室外AGV导航系统各有优劣：

　　激光定位导航法

　　激光定位导航法（Laser Navigation）基于三角测量原理，将反射路标布置在可能行经的路径周围，AGV上安装激光发生器，激光发生器在无刷直流电机带动下360°旋转，扫描周围的路标，通过计数的方式获得3个及以上路标的角度信息，然后采用匹配算法、定位算法和优化算法得到小车的位姿。该方法精度高，定位精度可达±2mm，柔性好，可靠性高。但易受外界天气（光线）影响，需要安装大量的反射路标，因此限制了该方法在港口的应用。 　　视觉定位导航法

　　视觉定位导航法（Machine Vision Navigation）通过视觉图像处理的方法提供导引。视觉导航具有柔性极高、适用于各种不同场景、定位精度高等优点，是一种非常有潜力的导航方式。但在目前阶段，该系统成本高，系统复杂，受图像传感器的影响较大，尚未在港口应用。 　　毫米波雷达法

　　毫米波雷达法（Millimeter Wave Radar，简称MMWR)在AGV车上安置毫米波雷达，工作时雷达旋转寻找安装在已知位置的信标，利用信标的相对位置信息确定并不断更新AGV的位姿。该方法导航精度可达±0.1m，缺点是价格较贵，还需安装大量信标。目前，该系统在英国泰晤士进行了试验。 　　惯性导航系统

　　惯性导航系统（Inertial Navigation System，简称INS)是一种相对定位法，在车上安装陀螺仪之类的传感器精确获取小车的方向和速度，当起点位置坐标已知时，由传感器数据计算出小车的位置。该系统具有简单灵活、成本低且实时性好等特点，缺点是由于各种原因造成误差累积，长时间运行可导致精度完全丧失。为提高INS的精度，常用其他方法消除累积误差。例如，基于栅格的自由测距(Free Ranging On Grid，简称FROG)系统采用光导纤维线性网格，将诸如RFID的发射应答器作为网格节点，布置在整个码头行驶路面。当小车经过应答器时，通过天线获取其发射的信息(该应答器的编号和坐标值等)，该信息用于修正来自陀螺仪的数据。FROG系统已成功应用于荷兰鹿特丹港，精度误差控制在±0.03m以内。 　　全球定位系统

　　全球定位系统（Global Position System）是通过导航卫星实现定位的无线导航系统，由空间、地面监控和用户接收机三大部分组成，可实现全能性(海洋、陆地、航空、航天)、全球性、全天候、连续性和实时性导航与定位功能，能够提供精密的位置与速度信息。由于普通用户只能使用GPS提供的标准定位服务(SPS)，即使终止选择可用性(SA)技术，SPS精度在水平面上为±10m (95％的置信度)，离AGV定位的精度要求0.03-0.1m仍相差甚远。采用GPS实时差分可以消除系统中固有的卫星误差、星历误差、电离层误差和对流层误差等，进而提高定位精度。

　　这种方法可将定位精度提高到±0.02m。GPS实时差分方式具有安装简便、应用于不同的港口几乎无需改动、且无需路标等优点，是适合港口AGV应用的导航系统之一。

　　GPS/DR导航系统简介

　　GPS实时差分定位分为伪距差分和载波相位差分。伪距差分也称DGPS，精度为亚米级到米级。载波相位差分也称RTK，精度可达到0.02m。

　　当然，采用GPS导航也存在许多缺陷。例如，对卫星信号的阻挡、干扰、信号多路径等因素，会使GPS接收机输出的定位数据不可靠；桥梁、坑道、水下、林区、建筑密集区将在一定程度上限制GPS应用；高速动态环境中，GPS接收机会失锁不工作，或者定位误差过大而不能使用。数据输出频率低是GPS动态应用的另一个主要问题。不同于惯性导航，GPS是纯粹的几何定位方法，无法测量重力矢量，也不能直接测定航行姿态信息。

　　AGV采用GPS导航技术,必须得到连续可靠的定位信息，这需要其他辅助手段。因此，一种组合的GPS/DR导航系统的概念得以提出。

　　DR（Dead Reckoning）系统即航位推算系统，是典型的独立定位技术，在短时间内能够保持较高的精度，一般由低成本的陀螺仪和车辆里程仪（轮速仪）构成，通过测量车辆航向角和速度或位置信息，推算出车辆相对于起始点的当前位置。DR系统可实现连续、自主式定位，受外界影响小，但它仅能确定相对位置，并且定位误差随着时间积累。因此，GPS和DR存在很强的互补关系。一方面，GPS提供的绝对位置信息可以为DR提供推算定位的初始值并进行误差校正；另一方面，DR的推算结果可用于补偿部分GPS定位中的随机误差和断续点，从而平滑定位轨迹。单独的DR系统和GPS系统均不能提供精确、连续、