AGV物流系统中监控及交通信号控制技术研究
|
摘要
自世界上第一台AGV由美国Basrrett电子公司于20世纪50年代开发成
功以来，AGV 得到了广泛应用，国内外建立了大量的 AGV 物流系统。吉林大
学智能车辆课题组自 1999 年研制出第一辆视觉导航 AGV 以来，在视觉导航
AGV 导航技术及控制技术等领域取得了很大的进步，目前正在研究将视觉导
航 AGV 应用到企业生产物流中，因此迫切需要建立一个完整的自动化物流系
统。本文就 AGV 物流系统中的监控和交通信号控制技术进行了一些研究。
全文主要工作如下：
1．根据电子地图的基本原理和电子地图的制作技术以及视觉导航 AGV
物流系统的实际情况，设计出应用于 AGV 物流系统中的电子地图数据库，
对数据库中的数据结构作出了完整全面的定义，并预留数据扩展接口；对于
电子地图数据库中的节点、路段、节点之间联结关系进行了关系拓扑生成；
使用了 ADO 技术，用 VC++编程实现对电子地图数据库操作，在此基础上，
设计了一个简单易用的数据库操作软件，可以使用户方便地对数据库中的内
容进行添加、删除、修改等操作；监控系统根据设计好的电子地图数据库可
以读取其中的数据自动生成电子地图，为以后的 AGV 监控、车辆定位及地
图匹配、交通信号控制等提供了软件平台。
2．由于 AGV 物流系统中的 AGV 缺乏比较经济可靠的定位方法，所以
本文在 AGV 物流系统监控中引入了推算定位算法，由于推算定位有积累误
差，所以本文利用特殊标识符修正和地图匹配算法来保证 AGV 定位的精度。
当 AGV 行驶到节点处时，利用特殊标识符来进行初始位置修正，当车辆行
―1―
摘要
驶在两个节点中间时，利用地图匹配算法来进行 AGV 位置匹配。试验表明，
算法有效。
3．在 AGV 物流系统中建立了基于 IEEE802.11b 协议的无线局域网络，
对 无 线 网 络 中 的 关 键 设 备 进 行 了 介 绍 ， 并 采 用 了 基 础 设 施 网 络
（Infrastructure Network）方式进行了网络构建。使用了多线程技术和共
享数据结构技术编制了 TCP/IP 通讯模块，使 AGV 和中央监控中心之间能够方
便快捷地进行无线通讯。考虑到将来无线网络扩展的需要，介绍了使用多接
入点微蜂窝覆盖方案来进行无线网络的扩展。无线网络中的通讯安全也是一
个很重要的环节，本文提出了利用 ESSID、MAC 限制访问、数据加密等方法
来保证无线通讯的安全。
4．借鉴交通工程中的交通信号控制技术，在 AGV 物流系统中的道路交
叉口进行交通信号控制。主要研究了交叉口的交通流特性，探讨了车头时距、
车头时距的分布、临界穿越间隙与随车时距的取值计算；在定时控制算法中
对信号周期长度和绿信比进行了计算；利用全感应控制算法，确定主干道最
小绿灯时间、次干道的初始绿灯时间、单位延续绿灯时间和最大绿灯时间；
编制了交叉口交通信号控制模拟运行软件，研究了定时控制中信号周期长度
和绿信比的变化对交叉口的总停车次数和总延误时间的影响；通过对定时控
制和感应控制造成的总的停车次数的比较得出全感应控制能够比定时控制减
少约 10%总停车次数的结论。
本文通过对 AGV 物流系统中的监控及交通信号控制技术的研究，有效地
解决了系统中的电子地图设计与生成、AGV 定位与地图匹配、无线网络通讯、
交通信号控制等问题，对 AGV 物流系统的后续研究具有一定的借鉴意义。
Since the first AGV is successfully excogitated by American
Basrrett Electric Corp. in 1950s,AGVs are applied widely and a great
deal AGV logistics systems are established in the domestic and oversea.
JLUIV Research Group make great progress in the field of AGV navigation
technology & control technology since the first AGV based on vision
navigation is excogitated in 1999. At present JLUIV Research Group is
studying the way to apply AGV based on vision navigation in enterprise
production logistics, so it is very exigent to establish an integrated
automatization logistics system. The paper makes some probe into
monitor & control and traffic signal control for AGV logistics system.
The major works in the paper are following:
1. Electronic Map Technology
a. Introduce the keystone and facture of electronic map.
b. Design electronic database for AGV logistics system based on
the fact of AGV based on vision navigation.
c. Define fully data structure of database and obligate data extend
interface,
d. build the relation topology for nodes, joint nodes and roads
in database.
e. Program to operate electronic map database in VC++ by ADO
technology and design a simple and easy-use database operation
software so that users can add, delete and modify easily the data in
the electronic map database.
f. Monitor & control system can read data from electronic map
database and generate electronic map to provide software environment
―3―
Abstract
for AGV monitor, vehicle positioning & map match and traffic signal
control etc.
2．AGV Positioning & Map Match Arithmetic
a. The paper applies dead reckoning arithmetic in monitor for AGV
logistics system for AGV logistics system’s lack good positioning
method.
b. To eliminate accumulative error of dead reckoning arithmetic
the paper applies special identifier correct and map match arithmetic.
c. The paper introduces map match arithmetic based on cost function
in AGV logistics system in addition to introduce the basic method of
map match.
3. Wireless Communication Technology
a. Introduce some key wireless equipment and build Infrastructure
Network.
b. Make TCP/IP communication model making use of multi-thread and
sharing data-structure technology.
c. Introduce mini honeycomb overcast precept based on multi access
points for future wireless network’s extend.
d. Assure the safety of wireless communication by restricting
access of ESSID or MAC and data encrypting.
4. Traffic Signal Control Arithmetic
a. Research traffic flow characteristic of road cross and probe
into the calculation of headway, distributing of headway, critical
traversing clearance and following headway.
b. Introduce timing control arithmetic and calculate signal cycle
length and green ratio.
c. Introduce full induction control arithmetic and calculate
mostly road minimal green light time, subordination road original
green light time, unit continuing green light time and maximum green
light time.
d. Program simulation software of traffic signal control of road
cross.
e. Research the effects of the change of signal cycle length and
―4―
吉林大学硕士学位论文
green ratio to overall times of stop.
f. Compare the times of stop by timing control with the times of
stop by full induction control and draw a conclusion that the times
of stop by full induction control is less 10 percent than the times
of stop by timing control.
The paper solve efficiency the issues so as electronic map’s
design & creating, AGV’s positioning and map match, wireless
communication and traffic signal control etc by the research of monitor
& control and traffic signal control for AGV logistics system. It is
referential for the subsequent research of AGV logistics system.
功以来，AGV 得到了广泛应用，国内外建立了大量的 AGV 物流系统。吉林大
学智能车辆课题组自 1999 年研制出第一辆视觉导航 AGV 以来，在视觉导航
AGV 导航技术及控制技术等领域取得了很大的进步，目前正在研究将视觉导
航 AGV 应用到企业生产物流中，因此迫切需要建立一个完整的自动化物流系
统。本文就 AGV 物流系统中的监控和交通信号控制技术进行了一些研究。
全文主要工作如下：
1．根据电子地图的基本原理和电子地图的制作技术以及视觉导航 AGV
物流系统的实际情况，设计出应用于 AGV 物流系统中的电子地图数据库，
对数据库中的数据结构作出了完整全面的定义，并预留数据扩展接口；对于
电子地图数据库中的节点、路段、节点之间联结关系进行了关系拓扑生成；
使用了 ADO 技术，用 VC++编程实现对电子地图数据库操作，在此基础上，
设计了一个简单易用的数据库操作软件，可以使用户方便地对数据库中的内
容进行添加、删除、修改等操作；监控系统根据设计好的电子地图数据库可
以读取其中的数据自动生成电子地图，为以后的 AGV 监控、车辆定位及地
图匹配、交通信号控制等提供了软件平台。
2．由于 AGV 物流系统中的 AGV 缺乏比较经济可靠的定位方法，所以
本文在 AGV 物流系统监控中引入了推算定位算法，由于推算定位有积累误
差，所以本文利用特殊标识符修正和地图匹配算法来保证 AGV 定位的精度。
当 AGV 行驶到节点处时，利用特殊标识符来进行初始位置修正，当车辆行
―1―
摘要
驶在两个节点中间时，利用地图匹配算法来进行 AGV 位置匹配。试验表明，
算法有效。
3．在 AGV 物流系统中建立了基于 IEEE802.11b 协议的无线局域网络，
对 无 线 网 络 中 的 关 键 设 备 进 行 了 介 绍 ， 并 采 用 了 基 础 设 施 网 络
（Infrastructure Network）方式进行了网络构建。使用了多线程技术和共
享数据结构技术编制了 TCP/IP 通讯模块，使 AGV 和中央监控中心之间能够方
便快捷地进行无线通讯。考虑到将来无线网络扩展的需要，介绍了使用多接
入点微蜂窝覆盖方案来进行无线网络的扩展。无线网络中的通讯安全也是一
个很重要的环节，本文提出了利用 ESSID、MAC 限制访问、数据加密等方法
来保证无线通讯的安全。
4．借鉴交通工程中的交通信号控制技术，在 AGV 物流系统中的道路交
叉口进行交通信号控制。主要研究了交叉口的交通流特性，探讨了车头时距、
车头时距的分布、临界穿越间隙与随车时距的取值计算；在定时控制算法中
对信号周期长度和绿信比进行了计算；利用全感应控制算法，确定主干道最
小绿灯时间、次干道的初始绿灯时间、单位延续绿灯时间和最大绿灯时间；
编制了交叉口交通信号控制模拟运行软件，研究了定时控制中信号周期长度
和绿信比的变化对交叉口的总停车次数和总延误时间的影响；通过对定时控
制和感应控制造成的总的停车次数的比较得出全感应控制能够比定时控制减
少约 10%总停车次数的结论。
本文通过对 AGV 物流系统中的监控及交通信号控制技术的研究，有效地
解决了系统中的电子地图设计与生成、AGV 定位与地图匹配、无线网络通讯、
交通信号控制等问题，对 AGV 物流系统的后续研究具有一定的借鉴意义。
Since the first AGV is successfully excogitated by American
Basrrett Electric Corp. in 1950s,AGVs are applied widely and a great
deal AGV logistics systems are established in the domestic and oversea.
JLUIV Research Group make great progress in the field of AGV navigation
technology & control technology since the first AGV based on vision
navigation is excogitated in 1999. At present JLUIV Research Group is
studying the way to apply AGV based on vision navigation in enterprise
production logistics, so it is very exigent to establish an integrated
automatization logistics system. The paper makes some probe into
monitor & control and traffic signal control for AGV logistics system.
The major works in the paper are following:
1. Electronic Map Technology
a. Introduce the keystone and facture of electronic map.
b. Design electronic database for AGV logistics system based on
the fact of AGV based on vision navigation.
c. Define fully data structure of database and obligate data extend
interface,
d. build the relation topology for nodes, joint nodes and roads
in database.
e. Program to operate electronic map database in VC++ by ADO
technology and design a simple and easy-use database operation
software so that users can add, delete and modify easily the data in
the electronic map database.
f. Monitor & control system can read data from electronic map
database and generate electronic map to provide software environment
―3―
Abstract
for AGV monitor, vehicle positioning & map match and traffic signal
control etc.
2．AGV Positioning & Map Match Arithmetic
a. The paper applies dead reckoning arithmetic in monitor for AGV
logistics system for AGV logistics system’s lack good positioning
method.
b. To eliminate accumulative error of dead reckoning arithmetic
the paper applies special identifier correct and map match arithmetic.
c. The paper introduces map match arithmetic based on cost function
in AGV logistics system in addition to introduce the basic method of
map match.
3. Wireless Communication Technology
a. Introduce some key wireless equipment and build Infrastructure
Network.
b. Make TCP/IP communication model making use of multi-thread and
sharing data-structure technology.
c. Introduce mini honeycomb overcast precept based on multi access
points for future wireless network’s extend.
d. Assure the safety of wireless communication by restricting
access of ESSID or MAC and data encrypting.
4. Traffic Signal Control Arithmetic
a. Research traffic flow characteristic of road cross and probe
into the calculation of headway, distributing of headway, critical
traversing clearance and following headway.
b. Introduce timing control arithmetic and calculate signal cycle
length and green ratio.
c. Introduce full induction control arithmetic and calculate
mostly road minimal green light time, subordination road original
green light time, unit continuing green light time and maximum green
light time.
d. Program simulation software of traffic signal control of road
cross.
e. Research the effects of the change of signal cycle length and
―4―
吉林大学硕士学位论文
green ratio to overall times of stop.
f. Compare the times of stop by timing control with the times of
stop by full induction control and draw a conclusion that the times
of stop by full induction control is less 10 percent than the times
of stop by timing control.
The paper solve efficiency the issues so as electronic map’s
design & creating, AGV’s positioning and map match, wireless
communication and traffic signal control etc by the research of monitor
& control and traffic signal control for AGV logistics system. It is
referential for the subsequent research of AGV logistics system.
引文
参考文献
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