用于位置探测的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于位置探测的方法和系统。

背景技术：

由文献de102005008555a1已知用于确定位置的设备和方法。

由文献wo2014/065856a1已知作为最接近的现有技术的、具有地面雷达的车辆定位系统。

由文献us2010/0052971a1已知行车道的基于雷达的探测。

由文献de102013001358a1已知用于运行具有光通信装置的设备的方法。

由文献de10008289a1已知用于确定无绳电话的取向的方法。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于改进用于位置探测的方法和系统，其中，环境保护应得到改善。

根据本发明，对于方法，该目的利用在权利要求1中说明的特征来实现，对于系统，该目的利用在权利要求6中说明的特征来实现。

对于用于沿行驶线路的对车辆进行位置探测的方法，行驶线路布置在混凝土地面上，其中，混凝土地面具有配筋，

本发明的重要特征是，该方法具有在时间上相继的以下方法步骤：

在第一方法步骤中，使车辆沿行驶线路实施参考行驶，其中，车辆沿行驶线路采集测量点，为在行驶线路上的位置的每个测量点分别分配一个配筋信号，

在第二方法步骤中，由在参考行驶期间确定的测量点确定行驶线路的参考廓线，

在第三方法步骤中，使车辆沿行驶线路行驶并且采集另外的测量点，

在第四方法步骤中，由所述另外的测量点确定廓线区段，

在第五方法步骤中，尤其借助于相关性分析方法为廓线区段明确地分配参考廓线的区段，

在第六方法步骤中，借助于为参考廓线分配的廓线区段为车辆明确地分配在行驶线路上的位置。

其优点是，可确定车辆在行驶线路上的位置。有利地，为此可使用在混凝土地面中的配筋，设施、尤其工厂车间的混凝土地面通常具有这种配筋。因此，仅仅车辆配有用于探测测量点的传感器和用于对测量点进行分析处理的分析处理装置。由此可在更低的材料成本下可靠地确定车辆在行驶线路上的位置。

尤其借助于相关性分析方法，将廓线区段明确地分配给参考廓线的区段。在此，由廓线区段和与之相比偏移了一偏移量的参考廓线区段之间的乘积，确定一积分(值)。因此，积分的值取决于偏移量。通过确定使积分的值最大的偏移量，可简单地实施明确地的分配。车辆的分析处理装置通过确定相关积分的最大值而合适地实施该分配。

在一有利的设计方案中，在第六方法步骤中，为廓线区段分配参考廓线的位置区域，其中，确定车辆相对于廓线区段的位置，其中，由所述位置区域和车辆相对于廓线区段的位置，来确定车辆在行驶线路上的位置。其优点是，可明确地确定车辆的位置。

在一有利的设计方案中，为了确定配筋信号，借助于雷达测量和/或感应传感器确定在混凝土地面中的配筋的深度和/或密度和/或厚度。其优点是，将在混凝土地面中本就存在的配筋用于确定车辆在行驶线路上的位置。有利地，配筋无规律地布置在混凝土地面中，尤其其中，配筋具有多个配筋区段，其部分地重叠。因此，行驶线路具有特征性的参考廓线，使得可探测到车辆从行驶线路的偏离。

在一有利的设计方案中，参考廓线使得行驶线路上的每个位置都被明确地分配一个配筋信号值。其优点是，车辆在行驶线路上的位置可借助于参考廓线来确定。

在一有利的设计方案中，在一位置处确定车辆相对于行驶线路的延伸方向的取向，其中，在第一次测量中，使固定布置的发送模块的线性偏振光穿过液晶器件，其中，如此操控该液晶器件，使得光的偏振转动第一角度，其中，光至少部分地经过车辆的第二偏振滤光器，并且确定光的强度i1，其中，在第二次测量中，固定布置的发送模块的线性偏振光穿过液晶器件，其中，如此操控该液晶器件，使得光的偏振转动第二角度，其中，光至少部分地经过第二偏振滤光器，并且确定光的强度i2，其中，由强度i1和i2确定车辆相对于行驶线路的延伸方向的取向，其中，第一角度和第二角度不同，尤其其中，第一角度和第二角度在数值上相差90°，或者在数值上相差一在80°和100°之间的值。其优点是，在车辆偏离行驶线路之前，可借助于实际的取向修正车辆的行驶方向。因此确保可靠地控制车辆。

对于用于尤其借助于如上文所述或根据针对方法的权利要求中的至少一项所述的用于位置探测的方法进行车辆沿行驶线路的位置探测的系统，本发明的重要特征是，系统具有车辆、行驶线路和混凝土地面，其中，行驶线路布置在混凝土地面上，

其中，混凝土地面具有配筋，

其中，车辆具有用于测量配筋信号的传感器和分析处理装置。

其优点是，可确定车辆在行驶线路上的位置。有利地，为此可使用在混凝土地面中的配筋，设施、尤其工厂车间的混凝土地面通常具有该配筋。因此，可仅仅为车辆配备用于探测测量点的传感器和用于对测量点进行分析处理的分析处理装置。因此，可在低材料成本的情况下可靠地确定车辆在行驶线路上的位置。

在一有利的设计方案中，传感器布置在车辆的车辆底部处。在此，比起传感器在车辆上布置在其他的位置，有利的是，在车辆和混凝土地面之间的间距更小。因此可在确定配筋信号时实现好的信噪比。有利地，在传感器和混凝土地面之间仅仅存在空气。

在一有利的设计方案中，传感器与分析处理装置连接，尤其导电连接。其优点是，分析处理装置被设置用于对传感器信号进行分析处理。

在一有利的设计方案中，传感器为雷达传感器和/或感应传感器，其被设置用于确定在混凝土地面中的配筋的厚度和/或密度和/或深度。其优点是，借助于传感器可确定在行驶线路上的配筋的特征性的参考廓线。

在一有利的设计方案中，车辆具有车辆控制装置，尤其其中，车辆实施为无人驾驶的运输车辆，其中，车辆控制装置与分析处理装置连接。其优点是，配筋信号可通过车辆来分析处理，因此，可由车辆来确定车辆的位置，并且将该位置用于自主控制车辆。

在一有利的设计方案中，系统具有固定布置的发送模块，其沿行驶线路布置，尤其布置在车辆上方，其中，车辆具有接收模块，尤其其中，接收模块布置在车辆的上侧，其中，每个发送模块具有光源、尤其发光二极管和第一偏振滤光器，其中，第一偏振滤光器实施为线性偏振滤光器，使得线性偏振光可由发送模块发出，其中，接收模块具有光传感器、液晶器件、用于液晶器件和第二偏振滤光器的控制器件，其中，第二偏振滤光器实施为线性偏振滤光器，其中，第二偏振滤光器布置在光传感器和液晶器件之间，其中，液晶器件可借助于控制器件如此操控，使得穿过液晶器件的线性偏振光的偏振转动第一角度或第二角度，尤其转动0°或90°，其中，第一角度和第二角度不同，其中，光源的穿过了第一偏振滤光器、然后穿过了液晶器件和第二偏振滤光器的光可借助于光传感器探测到。其优点是，在车辆偏离行驶线路之前，借助于实际的取向可修正车辆的行驶方向。由此实现可靠地控制车辆。

在一有利的设计方案中，光源产生经强度调制的光，尤其具有在100khz和10mhz之间的频率。其优点是，发送模块的身份信息和/或控制指令和/或状态信息可调制到光中。有利地实现高的数据传输率。光的调制对于人眼来说不可识别。

在一有利的设计方案中，使用的光为可见光或红外光。其优点是，光可用于照射行驶线路。

有利地，可使用简单的光传感器，例如光电二极管或光电晶体管。有利地，可使用简单的光源，例如发光二极管。

在一有利的设计方案中，接收模块具有接收器，其与分析处理装置连接，其中，接收器被设置用于测量光传感器的信号、尤其电流，其中，分析处理装置被设置用于，由光传感器的两个测量值确定车辆相对于行驶线路的延伸方向的取向，尤其其中，车辆控制装置被设置用于将由分析处理装置确定的车辆的取向用于控制车辆。其优点是，可自主控制车辆。

在一有利的设计方案中，每个固定布置的发送模块具有身份信息，其可调制到相应的固定布置的发送模块的光中，其中，可借助于身份信息为每个固定布置的发送模块明确地分配沿行驶线路的位置区域，尤其其中，系统具有存储单元，将相应的位置区域以分配相应的身份信息的方式存储在该存储单元中，其中，存储单元可由相应的分析处理装置读取。其优点是，可为车辆明确地分配取向和位置区域。由此可实施车辆的冗余的位置确定。有利地，精准的位置确定可借助于配筋信号通过确定位置区域来监测。一旦在精准的位置与位置区域之间出现偏离，可实施安全操作，例如使车辆停下。

在一有利的设计方案中，每个固定布置的发送模块具有相应的发射锥。其优点是，一旦车辆处在相应的固定布置的发送模块的相应的发射锥中并且该车辆探测到发送模块的光，可为车辆明确地分配相应的固定布置的发送模块的位置区域。

在一有利的设计方案中，相邻的固定布置的发送模块的发射锥至少部分地重叠。其优点是，在位置确定时改善位置分辨率。有利地，车辆在第一位置区域中处于第一固定布置的发送模块的发射锥中，或者在第二位置区域中处于第二固定布置的发送模块的发射锥中，或者在第三位置区域中处于第一固定布置的发送模块的发射锥中并且处于第二固定布置的发送模块的发射锥中，其中，第一固定布置的发送模块和第二固定布置的发送模块相邻。有利地，第一位置区域、第二位置区域和第三位置区域小于为相应的固定布置的发送模块分配的位置区域。在此，第三位置区域为第一固定布置的发送模块的位置区域和第二固定布置的发送模块的位置区域的交集区。

在一有利的设计方案中，整个行驶线路借助于固定布置的发送模块照射，其尤其作为行驶线路的照明装置。其优点是，借助于系统可为车辆在整个行驶线路上的分配位置区域。

在一有利的设计方案中，系统具有为相应的固定布置的发送模块分配的相应的固定布置的接收模块，其中，固定布置的接收模块和车辆的接收模块类型相同，其中，车辆具有发送模块，其中，车辆的发送模块和固定布置的发送模块类型相同，其中，固定布置的接收模块被设置用于接收车辆的发送模块的光。其优点是，借助于固定的接收模块和车辆上的发送模块实现冗余地确定车辆的取向。因此，可通过形成平均值降低在确定取向时的可能的测量误差。可靠性得到改善。

在一有利的设计方案中，借助于发送模块和接收模块可实施在车辆和中央控制器之间的双向数据传递。其优点是，系统可用于控制器与车辆的通信。有利地，控制指令可从控制器传递给车辆，并且状态信息可从车辆传递给控制器。

从属权利要求给出其他的优点。本发明不限于权利要求的特征组合。对本领域技术人员来说，从权利要求和/或各权利要求特征和/或说明书和和/或附图的特征、尤其从任务提出和/或通过比较现有技术提出的任务得到有意义的其他组合的可行方案。

附图说明

现在借助附图进一步阐述本发明。其中：

图1以俯视图示出用于混凝土地面的配筋1。

图2以俯视图示出根据本发明的用于位置探测的系统的车辆3。

图3示出在混凝土地面中的配筋的测量信号的强度i与行驶线路上的位置x的关系，其借助于测量点6以及由测量点6连成的廓线7示出。

图4示出参考廓线8的强度i与位置x的关系。

图5示出参考廓线8和廓线区段9，其中，廓线区段9可分配给参考廓线8的不同的位置区域。

图6示出参考廓线8和为参考廓线8的位置区域明确地、尤其一一对应地分配的廓线区段9。

具体实施方式

根据本发明的用于位置探测的系统具有车辆3和混凝土地面，其中，车辆3可在混凝土地面上行驶。

混凝土地面具有配筋1以用于加强混凝土地面。配筋1是金属的，并且具有比混凝土更大的延展性。优选地，配筋1由钢、尤其钢筋实施而成。可用作配筋1的包括：混凝土板钢筋和/或钢筋网和/或钢筋圈和/或加固线材和/或格构桁架。

混凝土地面中的配筋1可借助于雷达传感器和/或借助于感应式传感器探测到。在此，配筋1信号的强度i取决于配筋1在混凝土地面中的深度和配筋1在测量的地点处的厚度。例如，两根混凝土板钢筋的会合点引起比单根混凝土板钢筋更大的信号。

配筋1具有多个配筋区段，尤其钢筋网，它们彼此并排布置并且彼此部分重叠。优选地，两个相邻的配筋区段布置成以非零的角度相对彼此转动。

车辆3具有传感器4，尤其感应传感器和/或雷达传感器，以用于探测混凝土地面中的配筋1。优选地，传感器4布置在车辆3的车辆底部处并且朝混凝土地面取向。传感器4与布置在车辆3上的分析处理装置5连接。

沿行驶线路2在混凝土地面上行驶的车辆3借助于传感器3确定配筋1信号，其与在行驶线路2上的位置相关。由于配筋1不规则地布置在混凝土地面中，每个行驶线路2具有特征性的廓线7。该廓线7借助于沿行驶线路2的各测量点6来确定。

对于车辆3应反复驶过的相同的行驶线路2的应用情况，车辆3执行参考行驶并且沿整个行驶线路2确定测量点6。借助于参考行驶的测量点6确定参考廓线8。参考廓线8为在行驶线路上的每个位置x给出配筋1信号的强度i。

优选地，车辆3以恒定的速度行驶。

为了确定车辆3在行驶线路2上的位置，借助于传感器确定廓线区段9的测量点。由分析处理装置5尤其借助于相关性分析方法比较廓线区段9与参考廓线8。如果廓线区段9与区段参考廓线8明确地一致，则廓线区段9的每个测量点可明确地、尤其一一对应地分配给在行驶线路1上的位置。

车辆3的实际位置通过比较实际的测量点与廓线区段9和参考廓线8的分配的区段来确定。

如果廓线区段9具有太少的测量点，则廓线区段9不能被明确地、尤其一一对应地分配给参考廓线。因此，同样不能为车辆3明确地分配位置。

在未示出的另一实施例中，系统具有固定布置的发送模块，其沿行驶线路2布置。固定布置的发送模块布置在车辆3上方，尤其布置在支柱上，或者布置在容纳系统的厂房、尤其生产车间的内部空间的上侧，尤其布置在厂房的天花板处。

车辆3具有接收模块，优选地，接收模块布置在车辆3的上侧。

每个固定布置的发送模块具有发射锥，其从固定布置的发送模块延伸至混凝土地面。在此，固定布置的发送模块如此取向，使得发射锥可被车辆3的接收模块探测到。

每个固定布置的发送模块具有光源、尤其发光二极管，第一偏振滤光器，电源和变换器。变换器与具有系统的设备的中央控制器尤其借助于数据总线相连接。第一偏振滤光器布置在光源之前。第一偏振滤光器实施为线性偏振滤光器，使得在光源的到达第一偏振滤光器的非偏振光中，仅仅线性偏振部分穿过第一偏振滤光器。

替代地，光源实施为线性偏振光的来源，尤其其中，第一偏振滤光器集成到光源中。

控制器将控制指令发送给变换器，其如此操控光源的电源，使得光源辐射出经调制的光。在此对光的强度进行调制。经调制的光具有控制指令和固定布置的发送模块的身份信息。

每个固定布置的发送模块具有相应的身份信息，其经调制地传递到相应的光源的光上。因此，可为车辆3分配在行驶线路2上的与相应的发射锥对应的位置区域。

优选地，相邻的固定布置的发送模块的发射锥至少部分重叠。优选地，整个行驶线路2借助于固定布置的发送模块照射，使得车辆3在行驶线路2上处处被至少一个固定布置的发送模块的光照射。

光源产生可见光或红外光。

接收模块具有光传感器、尤其光电二极管，第二偏振滤光器，液晶器件，接收器，分析处理装置5和用于液晶器件的控制器件。

布置在光传感器之前的是液晶器件和第二偏振滤光器，其中，第二偏振滤光器布置在液晶器件和光传感器之间。

液晶器件可借助于控制器件操控，使得线性偏振光的偏振可以转动0°或90°。为此，由控制器件将电压施加到液晶器件上，该电压使液晶器件的分子取向。取决于施加到液晶器件上的电压，到达液晶器件的光的偏振转动0°或90°。

第二偏振滤光器实施为线性偏振滤光器，使得仅仅已经穿过液晶器件的线性偏振光的平行于第二偏振滤光器偏振的部分穿过第二偏振滤光器。

光传感器产生与到达的光的强度成比例的信号，尤其产生电流，其通过接收器来测量。接收器与分析处理装置5连接。分析处理装置5由光强度根据液晶器件的调节确定接收模块、尤其车辆3相对于行驶线路2的延伸方向在相应的固定布置的发送模块的发射锥中的取向。

此外，分析处理装置5还分析处理被调制到光上的发送模块身份信息和/或控制指令。

此外，分析处理装置5具有存储单元，在其中存储有相应的身份信息和为相应的身份信息分配的相应的位置区域。

车辆3在混凝土地面上的取向通过转角α来表征。转角α相对于行驶线路2的延伸方向来确定。

在车辆3和行驶线路2之间的转角α由两次测量来确定。在第一次测量中，穿过液晶器件的线性偏振光通过液晶器件而被转动90°，并且在第二次测量中，到达液晶器件的光未经转动地穿过液晶器件。

在第一次测量中，光源的非偏振光落到第一偏振滤光器上，使得线性偏振光穿过第一偏振滤光器。该光落在液晶器件上。在第一次测量中，液晶器件由控制器件操控，使得线性偏振光的偏振转动90°。该光落到第二偏振滤光器上，其中，仅仅光的平行于第二偏振滤光器偏振的部分穿过第二偏振滤光器并且被光传感器探测到。

在第二次测量中，光源的非偏振光落到第一偏振滤光器上，使得线性偏振光穿过第一偏振滤光器。该光落到液晶器件上。在第二次测量中，液晶器件由控制器件操控，使得线性偏振光的偏振转动0°。在第二次测量中，光不经转动地穿过液晶器件。该光落到第二偏振滤光器上，其中，仅仅光的平行于第二偏振滤光器偏振的部分穿过第二偏振滤光器并且被光传感器探测到。

分析处理装置5基于在第一次测量中测得的强度i1和在第二次测量中测得的强度i2以如下方式得出在车辆3和行驶线路2的延伸方向之间的偏差角度α：

车辆3具有用于控制车辆3的车辆控制装置。车辆控制装置与分析处理装置5连接。分析处理装置5将车辆3的经分析处理的实际取向传递给车辆控制装置，其将该实际取向用于控制车辆3的行驶方向。

优选地，车辆3实施为无人驾驶的运输车辆。在此，车辆控制装置用于控制无人驾驶的运输车辆。

第一次测量和第二次测量在时间上相继进行。在此，在第一次测量和第二次测量之间的时间间隔选择得尽可能短。

在未示出的另一实施例中，车辆3具有接收模块以及另一发送模块。除了相应的固定布置的发送模块之外，布置有相应的固定布置的接收模块，其朝行驶面取向。在此，该另一发送模块与固定布置的发送模块类型相同。相应的固定布置的接收模块与接收模块类型相同。

因此，借助于发送模块和接收模块实现在车辆3和设备的控制器之间的双向通信。例如，由车辆确定的位置值和/或取向可传递给相应的固定布置的接收模块。

优选地，同样设立固定布置的接收模块以用于确定车辆3的取向。由车辆3确定的取向和由固定布置的接收模块确定的取向可通过控制器来比较，从而通过平均改善测量精度。

因此，能识别出车辆3从行驶线路2偏离，并且可修正车辆3的行驶方向。

附图标记列表

1配筋钢筋

2行驶线路

3车辆

4传感器

5分析处理装置

6测量点

7廓线

8参考廓线

9廓线区段

i强度

x位置