該 AGV移動機器人是一種在工業環境下工作并具有自主規劃能力的機器人，基于激光 slam的 AGV可以通過構造室內地圖，獲取室內環境信息，在移動過程中通過傳感器實時獲取環境信息，并與已知的地圖進行匹配，實現位置匹配，從而確定 AGV機器人在環境中的位置。

盡管目前常用的導航系統是激光雷達 slam導航系統，但通常通過結合使用RGB-D輔助相機(三維圖像傳感器)，激光雷達 slam導航系統主要是對三維環境進行特征點提取和比較。但是，對于一些有特色的場景，如長廊、空白墻較多的場景，這種特征點不明顯，因此，對特征點進行匹配時容易產生偏差，甚至產生錯誤。而上述特征點提取、匹配方法處理起來比較復雜，容錯率低，精度難以保證。另外，現有的 slam導航系統采用工業控制計算機系統，具有體積大、功耗高、性能低的特點。
技術實施要素：
其目的在于提供一種 AGV車輛的導航裝置和導航方法，以提高 AGV車輛的導航精度和操作速度。
為了達到上述目的，本發明提供一種 AGV汽車導航裝置，包括：
采用激光雷達，獲取 AGV車輛所在環境平面二維信息；
用于采集 AGV車輛外部環境圖像的圖像傳感器；
該 FPGA芯片系統分別連接到所述激光雷達和圖像傳感器，用于接收所述激光雷達的平面二維信息以及圖像傳感器的外部環境圖像，并對圖像進行處理。
基于本發明的一個方面，該 FPGA芯片系統也被用來獲得 AGV車輛的位置點。
基于本發明的一個方面， FPGA芯片系統對從激光雷達中獲得的平面二維信息的處理包括構造基于平面二維信息的 AGV車所在環境二維平面圖，該圖基于該平面信息。
從某一方面看，該 FPGA芯片系統用于處理由該圖像傳感器采集的外部環境圖像，包括在該外部環境圖像中對各種對象的屬性識別和標記。
基于本發明的某一方面，利用圖像語義分割技術，對外部環境圖像中的各個對象進行屬性識別和單獨標注。
按照本發明的一方面，圖像傳感器為光學相機，它可以獲得平面圖像。
還提供了一種使用上述 AGV車輛導航裝置的導航方法，包括：
FPGA芯片系統根據 AGV汽車所處的環境，根據所述平面的二維信息構造所述 AGV汽車的二維平面圖；
FPGA芯片系統對外部環境信息進行圖像語義分割，對外部環境圖像中的每一個目標對象進行屬性識別；
將外部環境圖像中經屬性識別的每一個物體都與所述二維平面圖相匹配，從而獲得每一個物體在所述二維平面圖中的位置；
通過 FPGA芯片系統，獲得 AGV車輛在二維平面圖中的位置，并與從S3獲得的二維平面圖中的各個目標的位置相結合，實現最優路徑自動規劃。
該 AGV車的導航裝置將激光雷達、圖像傳感器和 FPGA芯片系統結合在一起，通過圖像語義分割的方式對周圍環境中的目標進行屬性識別，有效地保證目標的識別精度和識別速度，從而保證 AGV車的導航精度。
AGV汽車上使用的導航裝置，由于采用的是圖像語義分割處理的方法，并且是對環境中各種物體進行屬性識別，因此，圖像傳感器采用的是普通照相機(可以用光學照相機拍攝二維圖像)。與已有技術相比，RGB-D攝像機(三維圖像傳感器)在識別物體幾何結構方面的屬性識別方法更加精確，能夠更好地識別物體。用普通相機取代已有的RGB-D相機，操作簡便。
該方法采用 FPGA芯片系統，將圖像信息處理集成到 FPGA芯片系統中，在提高系統整體穩定性的同時，也使系統整體體積大大減小，無需工控機處理即可直接輸出地圖、位置等信息，相對于工控機系統的高能耗、大體積，可有效降低功耗，減小體積。本發明充分利用了 FPGA芯片的并行高速處理能力和先進的復雜處理能力，實現了 AGV車的實時對講，與現有技術相比，大大降低了錯誤率，有利于在保證導航精度的同時，提高工作效率。
附加圖表
圖1示意性表示本發明所述 AGV車輛所用導航設備的結構組成示圖。
特定執行方法
為更加清楚地說明本發明的實施方式或現有技術中的技術方案，下面將簡要地介紹在實施方式中需要使用的附圖。很明顯，下面所述的附圖只是執行本發明的一種方法，對本領域的普通技術人員來說，在不付出創造性勞動的情況下，也可通過這些附圖獲取其它的附圖。
當對本發明的實施方式進行描述時，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”表示方位關系或方位關系，只是為了便于說明本發明的內容，而非表明所指設備或部件必須具有特定的方位關系或方位結構，因此上述術語不能理解為對本發明的限制。
以下結合附圖和具體實施方式對本發明進行了詳細描述，本發明的實施方式不能在此一一贅述，但本發明的實施方式因此不受以下實施方式的限制。
本發明中 AGV使用的導航裝置，如圖1所示，按照本發明的實施方式，包括激光雷達1、圖像傳感器2和 FPGA芯片系統3。利用以太網或 USB技術，將激光雷達1號和圖像傳感器2號分別與 FPGA芯片系統3號和 FPGA系統3號相連。其中，激光雷達1用于向 FPGA芯片系統3傳送 AGV車周圍環境的二維信息，2用于向 FPGA芯片系統3傳送 AGV車外部環境圖像，3用于向 FPGA芯片系統3接收上述信息并進行處理。另外，本發明的 FPGA芯片系統還可用于獲取 AGV車輛的位置，并結合信息數據處理結果來實現 AGV車輛的導航功能。
具體地說， FPGA芯片系統3對激光雷達1獲取的平面二維信息的處理，包括根據平面二維信息在 AGV車周圍構造平面圖。具體地說，激光雷達1每條沿圓周方向360°方向的射線表示不同的距離信息，根據所獲得的不同距離信息系繪制出二維平面圖。
利用 FPGA芯片系統3實現了圖像傳感器2采集到的外部環境圖像的處理，包括外部環境圖像中不同對象的屬性識別和標記。具體地說，本發明采用圖像語義分割的方法，來識別外部環境圖像中各對象的屬性。圖象語義分割技術是一種處理圖象的方法，主要是建立多個語義類別，如可行區域、不可行區域、障礙物和人等，然后通過實時接收拍攝的圖象，對圖象中的每個像素進行標記識別，并根據圖像的紋理、亮度等屬性，確定每個像素所屬的類別(可行區域、不可行區域、障礙物和人)。
AGV汽車上使用的導航裝置，由于采用的是圖像語義分割處理的方法，并且是對環境中各種物體進行屬性識別，因此，圖像傳感器2采用的是普通照相機即可(可以用光學照相機拍攝二維圖像)。與已有技術相比，RGB-D攝像機(三維圖像傳感器)在識別物體幾何結構方面的屬性識別方法更加精確，能夠更好地識別物體。用普通相機取代已有的RGB-D相機，操作簡便。
AGV汽車用導航設備的導航方法如下：S1、 FPGA芯片系統根據 AGV汽車所處環境建立 AGV汽車所處環境的二維平面圖；S2、 FPGA芯片系統對外部環境信息進行圖像語義分割，對外部環境圖像中的每一個物體進行屬性識別；S3、 FPGA芯片系統根據S3、 FPGA圖像中的屬性進行匹配，得到每一個物體在所述二維平面圖中的位置；S4、通過 FPGA芯片系統獲取 AGV汽車在二維平面圖中的位置，并結合S3中獲取的二維平面圖中每一個物體的最佳路徑自動進行規劃。
總體而言，是通過 FPGA芯片系統3結合激光雷達1構造環境二維平面圖， FPGA芯片系統3結合圖像傳感器2構造外部環境圖像進行語義分割處理，對環境中已經進行圖像語義分割的物體進行匹配，得到各自在基于激光雷達1生成的二維平面圖上的位置，這樣，每當圖像傳感器2得到環境物體時，就能知道其相對于激光雷達生成的二維平面圖上的位置。然后利用 FPGA芯片系統3，將 AGV車輛的位置姿態點和環境語義分割得到的目標標注在二維平面圖上，構成節點，形成優化約束條件，并用圖優化方法獲得 AGV車輛的高精度位置和各種不良目標的位置，從而實現 AGV車輛的運動路徑規劃。
AGV車的導航器是將激光雷達1、圖像傳感器2和 FPGA芯片系統3等集成在一起，通過圖像語義分割的方法，對周圍環境中的目標進行屬性識別，有效地保證目標的識別精度和識別速度，從而保證 AGV車的導航精度。
另外，由于采用 FPGA芯片系統3，圖像信息處理集成到 FPGA芯片系統3中，在提高系統整體穩定性的同時，也使系統整體體積大大減小，無需工控機處理，即可直接輸出地圖、位置等信息，相對于工控機系統的高能耗、大體積而言，本發明能有效降低功耗，縮小體積。本發明充分利用了 FPGA芯片的并行高速處理能力和先進的復雜處理能力，實現了 AGV車的實時對講，與現有技術相比，大大降低了錯誤率，有利于在保證導航精度的同時，提高工作效率。
上述方法只是本發明的一種方案，并沒有用來對本發明進行限制，對本領域內的技術人員而言，本發明可以進行多種修改和改變。凡是在本發明的精神和原則范圍內，對其進行的任何修改、等同替換、改進等，都應受本發明的保護。
一場比賽，一場比賽