一种物流车无线红外超声联合测距定位系统的制作方法
【专利说明】
[0001]一、
技术领域
本发明涉及一种无人驾驶物流车定位系统，该系统涉及一种无线、红外和超声联合测距定位技术。
[0002]二、
【背景技术】
自主导引物流车(AutononlouS Guide Vellicle, AGV)是现代化物流系统的重要运输工具，在港口、码头和仓库等领域中的有广泛应用。自主导引物流车的核心技术是物流车的定位与导航技术，其研究越来越受到重视。
[0003]现有的定位系统包括GPS、北斗定位系统、移动网络定位等等，已经得到广泛的应用，但是以上技术在室内无法应用，定位技术精度也无法满足室内无人驾驶物流车导航需要求。随着技术的发展，室内定位技术受到广泛的重视，现有的室内定位方法包括利用无线电、超声波、红外、超宽带等媒介，采用 TOA (Time of Arrival)、TD0A (Time Difference ofArrival )、A0A (Angle of Arrival )、RSSI (Received Signal Strength Indictor)等方法来实现定位服务。
[0004]本发明讨论的主要是类似物流车等园区移动节点的测距与定位系统。在这种定位系统中的节点分为两类:定位节点和移动节点。定位节点事先被布置好，数量多，定位节点接收移动节点发出的红外编码信号、超声脉冲信号，并通过无线网络把所测“移动节点与定位节点的距离”发送到移动节点；移动节点发射红外编码脉冲信号和超声脉冲信号，并通过无线网络接收多个定位节点所测“定位节点与移动节点距离”信息，这些信息加以处理就可确定移动节点的位置。
[0005]现有很多超声定位系统(如:专利号为CN 1841086A的超声定位系统)多数是采用定位节点发射超声脉冲，移动节点接收超声脉冲，在此类定位系统中，一般定位节点很多，移动节点少，往往移动节点可能同时收到多个定位节点发出超声脉冲信号，而形成干扰，所以需要设计复杂的分时或码分防碰撞编码算法，解决多个超声脉冲相互干扰的问题。同时，一个定位节点不论覆盖区内是否有移动节点，所有定位节点需要不停地间断发射超声信号，能耗很大。
[0006]而本专利所设计的系统，超声脉冲信号是从移动节点发出，正需要多个定位节点同时接收到同一移动节点发出的红外、超声脉冲信号，为防止一个定位节点同时接收多个移动节点发出的红外、超声测距脉冲信号，要求移动节点的红外、超声信号覆盖范围较小。当一个覆盖区内只有一个移动节点时，就不存在信号冲突，覆盖区外的移动节点可以同时发射红外和超声脉冲信号，而不会相互干扰；当同一覆盖区内多于一个移动节点时，简单通过无线网调度分时发射红外超声信号即可。所以大大简化碰撞算法，提高了红外超声信道的利用效率。
[0007]定位节点所测得的距离数据通过无线网络发给移动节点，无线网络信号的冲突问题有很多现成技术可利用。因需要传输的距离数据的量很少，只要一个园区内移动节点数量相对较少，该问题很容易解决。也可以降低无线发射功率和接收灵敏度，把无线网作用域控制在比红外超声作用域稍大区域，在一个园区内，即便有多个移动节点，也可进一步降低无线网信道碰撞几率。
[0008]与专利号CN 1841086A所设计的超声定位系统比较，利用本专利所设计的系统，对红外和超声信号采用自然空分多址覆盖，无需采用信道随机碰撞检测的方法，大大简化了定位节点和移动节点软硬件发杂度。
[0009]本专利主要探讨超声定位系统在三维空间中的位置，其中一个维度(高度是固定的)，实际已转化为二维平面问题，本专利超声定位系统一个超声覆盖区的定位范围在几十米的局部范围内，定位精度可达厘米级。
[0010]三、
【发明内容】
本发明针对现有园区自主导引物流车的定位与导航技术定位测距精度不高、专利号CN1841086A所设计的超声定位系统软硬件设计复杂和能耗效率不高等问题，提出了一种基于无线、红外和超声联合的主从式定位与导航系统。该系统包括:一个中心调度控制站，若干定位节点和待测位置坐标的移动节点。中心控制调度站负责调度移动节点发送超声脉冲信号的时刻，以防止同一时刻多个移动节点在同一区域内发射超声脉冲信号，从而产生信号冲突的情况。
[0011]在本发明所设计的系统中，移动节点发射红外超声脉冲信号，多个定位节点接收红外超声信号。定位节点通过计算红外超声信号到达的时间差结合温度补偿的因素，计算出其与移动节点的距离，并将该距离信息通过无线网络发送到待定位的移动节点。对红外和超声信号采用自然空分多址覆盖，无需采用信道随机碰撞检测的方法，大大简化了定位节点和移动节点软硬件发杂度。
[0012]在本发明中，针对定位节点同时接收多个不同移动节点发射的红外超声信号引起的定位信息冲突的问题，提出了一种解决方案。该方案内容如下所述:将移动节点的红外，超声信号覆盖范围控制在较小的范围内。当一个覆盖区内只有一个移动节点时，就不存在信号冲突，覆盖区外的移动节点可以同时发射红外和超声脉冲信号，而不会相互干扰；当同一覆盖区内多于一个移动节点时，简单通过无线网调度分时发射红外超声信号即可。此种方法大大简化碰撞算法，提高了红外超声信道的利用效率。
[0013]四、
【附图说明】
图1物流车无线红外超声联合测距定位系统结构图；
图2物流车无线红外超声联合测距定位系统平面布局图；
图3定位系统移动节点与定位节点几何关系图；
图4定位节点分布平面示意图；
图5红外超声复合收发器收发立体角计算示意图。
[0014]五、具体实施方法
为了使本发明的目的、技术方案及优点更