4. 定位传感器选型与布置

AGV工位对接的精度需求通常落在±2 mm到±20 mm之间，而没有任何一种传感器能同时覆盖“大范围寻址、中距离引导、末端精定位”三段任务。选型的本质不是比较谁更先进，而是判断每种传感器在什么距离、什么环境、什么精度区间内可靠，以及如何用两到三种传感器拼接出一条完整的定位链。

六类传感器的能力边界

编码器是唯一不依赖外部环境的传感器，靠轮径与减速比推算里程。它的误差随行驶距离累积，典型轮式AGV在20 m直线行驶后位置漂移可达50～200 mm，且打滑、地面油污、轮胎磨损都会放大误差。因此编码器只能作为航位推算的骨架，不能独立承担对接任务，但它是所有融合算法的时间基准与短时平滑源。

磁条属于绝对式引导，AGV通过磁传感器阵列检测磁条中心线，横向重复精度可达±1～3 mm，成本低、抗光干扰强。代价是必须在地面开槽或贴条，路径一旦铺设就难以更改，且磁条易被金属屑污染、被叉车碾压破损。它适合固定工位、固定路径、批量复制的中低端场景。

二维码是离散绝对定位，地面粘贴二维码标签，车载下视相机读取标签ID与相对偏移，单点精度约±2～5 mm，标签间距通常0.5～2 m。它的优势是路径柔性高、改造成本低，缺点是标签磨损、遮挡、污渍会导致丢码，且两标签之间仍需编码器或惯性单元推算，属于“点定位+区间推算”的组合。

UWB通过基站与标签的飞行时间测距，覆盖半径可达30～50 m，典型精度10～30 cm，属于米级到分米级定位。它适合大范围粗定位、多车调度与区域防碰撞，但金属货架、墙体遮挡会造成多径误差，且刷新率与多标签容量有限，无法直接用于毫米级对接。

激光雷达通过扫描环境轮廓与预先建立的地图匹配，输出全局位姿，典型精度±10～30 mm，刷新率10～50 Hz。它的优势是无需地面改造、可同时用于导航与避障，缺点是玻璃幕墙、长走廊、动态人流会造成匹配退化，且成本与算力开销较高。在对接场景中，激光雷达通常负责“把车带到工位附近”，而不是最后几厘米。

视觉相机分为上视与下视两类。下视相机读二维码或地面纹理，精度可达±1～3 mm；上视或前视相机识别工位上的反光板、AprilTag、货架特征或托盘孔位，在0.3～2 m距离内可实现±1～5 mm的末端定位。视觉的短板是对光照敏感，需要补光或主动光源，且标定误差会直接传递到对接精度。

选型的四个判断维度

第一看精度需求。若工位对接允许±20 mm以上，磁条或二维码加编码器即可；若要求±5 mm以内，末端必须引入视觉或高精度激光匹配。第二看环境约束。地面能否开槽、能否贴标签、是否有玻璃幕墙、光照是否稳定，直接决定磁条、二维码、激光、视觉的可行性。第三看路径柔性。固定产线优先磁条，多品种换线优先二维码或SLAM。第四看成本与维护。磁条初期便宜但改造贵，激光雷达初期贵但改路径几乎零成本，二维码介于两者之间。

布置要点与典型组合

传感器布置要遵循“由粗到精、由远到近”的接力原则。UWB基站应安装在工位上方2.5～3.5 m、避开金属货架遮挡的位置，标签置于车体顶部中心；激光雷达安装在车体对角或顶部，扫描平面应高于地面杂物、低于货架横梁；下视相机安装在车体底部，离地80～150 mm，配合环形补光，二维码标签贴在行驶路径中心线上；末端对接相机安装在车体前端或顶部，视场覆盖工位反光板或托盘特征，工作距离控制在0.3～1.5 m。

一个常见的工位对接组合是：UWB负责从仓库到车间入口的粗定位，激光雷达完成车间内导航与避障，二维码在工位前2 m处修正累积误差，最后0.5 m由前视相机识别工位反光板完成精对接，编码器全程提供100 Hz以上的高频位姿推算。这种组合的精度分配大致为：UWB ±20 cm → 激光雷达 ±20 mm → 二维码 ±3 mm → 视觉 ±1.5 mm，每一级都把误差收敛到下一级能够接管的范围。

标定与验证的注意事项

多传感器融合前必须完成外参标定。以视觉与编码器为例，需要标定相机相对车体中心的安装位置与角度，常用方法是让AGV沿已知直线行驶，记录相机识别到的标签坐标与编码器推算坐标，通过最小二乘拟合出旋转与平移矩阵。标定后应做重复性验证：同一工位连续对接20次，记录每次停止位置的横向与纵向偏差，计算均值与标准差。若均值偏移大于2 mm，说明存在系统性标定误差；若标准差大于1.5 mm，说明重复性不足，需检查标签粘贴、光照或机械间隙。

此外，传感器布置要避免相互干扰。激光雷达与视觉相机不宜共用同一安装平面，避免激光束进入相机视场造成过曝；UWB标签与激光雷达应保持20 cm以上间距，减少金属反射；磁传感器应远离电机与动力线，防止电磁噪声。只有把选型边界、布置位置与标定验证三者对齐，定位链才能在工位对接时稳定收敛到目标精度。