一種物流車無線紅外超聲聯(lián)合測(cè)距定位系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001]一、
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種無人駕駛物流車定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及一種無線、紅外和超聲聯(lián)合測(cè)距定位技術(shù)。
[0002]二、
【背景技術(shù)】
自主導(dǎo)引物流車(AutononlouS Guide Vellicle, AGV)是現(xiàn)代化物流系統(tǒng)的重要運(yùn)輸工具，在港口、碼頭和倉庫等領(lǐng)域中的有廣泛應(yīng)用。自主導(dǎo)引物流車的核心技術(shù)是物流車的定位與導(dǎo)航技術(shù)，其研究越來越受到重視。
[0003]現(xiàn)有的定位系統(tǒng)包括GPS、北斗定位系統(tǒng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位等等，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但是以上技術(shù)在室內(nèi)無法應(yīng)用，定位技術(shù)精度也無法滿足室內(nèi)無人駕駛物流車導(dǎo)航需要求。隨著技術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)定位技術(shù)受到廣泛的重視，現(xiàn)有的室內(nèi)定位方法包括利用無線電、超聲波、紅外、超寬帶等媒介，采用 TOA (Time of Arrival)、TD0A (Time Difference ofArrival )、A0A (Angle of Arrival )、RSSI (Received Signal Strength Indictor)等方法來實(shí)現(xiàn)定位服務(wù)。
[0004]本發(fā)明討論的主要是類似物流車等園區(qū)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距與定位系統(tǒng)。在這種定位系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)分為兩類:定位節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。定位節(jié)點(diǎn)事先被布置好，數(shù)量多，定位節(jié)點(diǎn)接收移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的紅外編碼信號(hào)、超聲脈沖信號(hào)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)把所測(cè)“移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與定位節(jié)點(diǎn)的距離”發(fā)送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)射紅外編碼脈沖信號(hào)和超聲脈沖信號(hào)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)接收多個(gè)定位節(jié)點(diǎn)所測(cè)“定位節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)距離”信息，這些信息加以處理就可確定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置。
[0005]現(xiàn)有很多超聲定位系統(tǒng)(如:專利號(hào)為CN 1841086A的超聲定位系統(tǒng))多數(shù)是采用定位節(jié)點(diǎn)發(fā)射超聲脈沖，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收超聲脈沖，在此類定位系統(tǒng)中，一般定位節(jié)點(diǎn)很多，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)少，往往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可能同時(shí)收到多個(gè)定位節(jié)點(diǎn)發(fā)出超聲脈沖信號(hào)，而形成干擾，所以需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的分時(shí)或碼分防碰撞編碼算法，解決多個(gè)超聲脈沖相互干擾的問題。同時(shí)，一個(gè)定位節(jié)點(diǎn)不論覆蓋區(qū)內(nèi)是否有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，所有定位節(jié)點(diǎn)需要不停地間斷發(fā)射超聲信號(hào)，能耗很大。
[0006]而本專利所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，超聲脈沖信號(hào)是從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出，正需要多個(gè)定位節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到同一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的紅外、超聲脈沖信號(hào)，為防止一個(gè)定位節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的紅外、超聲測(cè)距脈沖信號(hào)，要求移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的紅外、超聲信號(hào)覆蓋范圍較小。當(dāng)一個(gè)覆蓋區(qū)內(nèi)只有一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，就不存在信號(hào)沖突，覆蓋區(qū)外的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)射紅外和超聲脈沖信號(hào)，而不會(huì)相互干擾；當(dāng)同一覆蓋區(qū)內(nèi)多于一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，簡單通過無線網(wǎng)調(diào)度分時(shí)發(fā)射紅外超聲信號(hào)即可。所以大大簡化碰撞算法，提高了紅外超聲信道的利用效率。
[0007]定位節(jié)點(diǎn)所測(cè)得的距離數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的沖突問題有很多現(xiàn)成技術(shù)可利用。因需要傳輸?shù)木嚯x數(shù)據(jù)的量很少，只要一個(gè)園區(qū)內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較少，該問題很容易解決。也可以降低無線發(fā)射功率和接收靈敏度，把無線網(wǎng)作用域控制在比紅外超聲作用域稍大區(qū)域，在一個(gè)園區(qū)內(nèi)，即便有多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，也可進(jìn)一步降低無線網(wǎng)信道碰撞幾率。
[0008]與專利號(hào)CN 1841086A所設(shè)計(jì)的超聲定位系統(tǒng)比較，利用本專利所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，對(duì)紅外和超聲信號(hào)采用自然空分多址覆蓋，無需采用信道隨機(jī)碰撞檢測(cè)的方法，大大簡化了定位節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)軟硬件發(fā)雜度。
[0009]本專利主要探討超聲定位系統(tǒng)在三維空間中的位置，其中一個(gè)維度(高度是固定的)，實(shí)際已轉(zhuǎn)化為二維平面問題，本專利超聲定位系統(tǒng)一個(gè)超聲覆蓋區(qū)的定位范圍在幾十米的局部范圍內(nèi)，定位精度可達(dá)厘米級(jí)。
[0010]三、

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有園區(qū)自主導(dǎo)引物流車的定位與導(dǎo)航技術(shù)定位測(cè)距精度不高、專利號(hào)CN1841086A所設(shè)計(jì)的超聲定位系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜和能耗效率不高等問題，提出了一種基于無線、紅外和超聲聯(lián)合的主從式定位與導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:一個(gè)中心調(diào)度控制站，若干定位節(jié)點(diǎn)和待測(cè)位置坐標(biāo)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。中心控制調(diào)度站負(fù)責(zé)調(diào)度移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送超聲脈沖信號(hào)的時(shí)刻，以防止同一時(shí)刻多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在同一區(qū)域內(nèi)發(fā)射超聲脈沖信號(hào)，從而產(chǎn)生信號(hào)沖突的情況。
[0011]在本發(fā)明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)射紅外超聲脈沖信號(hào)，多個(gè)定位節(jié)點(diǎn)接收紅外超聲信號(hào)。定位節(jié)點(diǎn)通過計(jì)算紅外超聲信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差結(jié)合溫度補(bǔ)償?shù)囊蛩?，?jì)算出其與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的距離，并將該距離信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。對(duì)紅外和超聲信號(hào)采用自然空分多址覆蓋，無需采用信道隨機(jī)碰撞檢測(cè)的方法，大大簡化了定位節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)軟硬件發(fā)雜度。
[0012]在本發(fā)明中，針對(duì)定位節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收多個(gè)不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)射的紅外超聲信號(hào)引起的定位信息沖突的問題，提出了一種解決方案。該方案內(nèi)容如下所述:將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的紅外，超聲信號(hào)覆蓋范圍控制在較小的范圍內(nèi)。當(dāng)一個(gè)覆蓋區(qū)內(nèi)只有一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，就不存在信號(hào)沖突，覆蓋區(qū)外的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)射紅外和超聲脈沖信號(hào)，而不會(huì)相互干擾；當(dāng)同一覆蓋區(qū)內(nèi)多于一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，簡單通過無線網(wǎng)調(diào)度分時(shí)發(fā)射紅外超聲信號(hào)即可。此種方法大大簡化碰撞算法，提高了紅外超聲信道的利用效率。
[0013]四、
【附圖說明】
圖1物流車無線紅外超聲聯(lián)合測(cè)距定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2物流車無線紅外超聲聯(lián)合測(cè)距定位系統(tǒng)平面布局圖；
圖3定位系統(tǒng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與定位節(jié)點(diǎn)幾何關(guān)系圖；
圖4定位節(jié)點(diǎn)分布平面示意圖；
圖5紅外超聲復(fù)合收發(fā)器收發(fā)立體角計(jì)算示意圖。
[0014]五、具體實(shí)施方法
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更