一种格雷母线定位系统及方法与流程

本发明涉及无人机车定位技术领域，特别涉及一种格雷母线定位系统及方法。

背景技术：

随着科技的发展，目前在很多产业的运输中，都采用了轨道无人机车的技术，无人机车自动控制、自动定位的优点，可以节省人力，加快工作效率；一般无人机车可通过格雷母线进行定位，但是由于轨道很多时候与道路相交，此时如果在道口采用格雷母线，可能会在其余车辆经过道口时压坏格雷母线，导致无人机车在道口位置定位困难；如果全程采用编码器进行数据采集，后续的定位计算方式复杂，而且数据不够准确。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种格雷母线定位系统及方法，可精准的对无人机车在道口位置时进行定位，进而为无人机车的控制提供数据支持。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一方面，本发明公开了一种格雷母线定位系统，设置在无人机车轨道的道口位置，包括：

第一段格雷母线，所述第一段格雷母线设置在所述无人机车轨道的中间，并位于所述无人机车轨道的道口的一侧；

引线，所述引线设置在在所述无人机车轨道的道口位置，所述引线的一端连接所述第一段格雷母线的末端；

第二段格雷母线，所述第二段格雷母线设置在所述无人机车轨道的中间，并位于所述无人机车轨道的道口的另一侧，所述引线的另一端连接所述第二段格雷母线的首端；

编码器，所述编码器用于将无人机车的位置转换为编码器地址；

读码器，所述读码器用于读取第一段格雷母线的地址或第二段格雷母线的地址；

第一控制器，所述第一控制器用于接收编码器地址并将编码器地址发送至第二控制器；以及

第二控制器，所述第二控制器用于接收第一控制器发送的编码器地址以及读码器读取的第一段格雷母线的地址或第二段格雷母线的地址，以进行无人机车的定位。

优选的，所述的格雷母线定位系统中，所述编码器为旋转编码器。

优选的，所述的格雷母线定位系统中，所述编码器、读码器和第二控制器均设置在所述无人机车上。

优选的，所述的格雷母线定位系统中，所述第一段格雷母线的长度为18米，所述引线的长度为15米，所述第二段格雷母线的长度为30米。

优选的，所述的格雷母线定位系统中，所述第一控制器和第二控制器采用以太网通讯连接。

另一方面，本发明还公开了一种格雷母线定位方法，所述方法适用于如上所述的格雷母线定位系统，所述方法包括：

s1、判断无人机车是否位于第一段格雷母线位置，如果是，则接收第一段格雷母线的地址，以得到无人机车的位置；并获取至少两个位置点的格雷母线地址和编码器地址，其中，所述位置点为第一段格雷母线上满足预设条件的位置；

s2、根据各个位置点的格雷母线地址和编码器地址，计算出格雷母线地址和编码器地址的换算斜率；

s3、判断所述无人机车是否位于导线位置，如果是，则接收编码器采集的当前编码器地址，并根据所述当前编码器地址以及所述换算斜率计算出与所述当前编码器地址对应的当前格雷母线地址，以得到无人机车的位置；

s4、判断所述无人机车是否位于第二段格雷母线位置，如果是则接收第二段格雷母线的地址，以得到无人机车的位置。

优选的，所述的格雷母线定位方法中，所述步骤s1中，所述满足预设条件的位置为与第一段格雷母线的首端间隔预设距离的位置。

优选的，所述的格雷母线定位方法中，所述步骤s2中，所述格雷母线地址和编码器地址的换算斜率计算公式为：

k＝(y2-y1)/(x2-x1)，

其中，k为所述格雷母线地址和编码器地址的换算斜率，y1为第一位置点的编码器地址，y2为第二位置点的编码器地址，x1为第一位置点的格雷母线地址，x2为第二位置点的格雷母线地址。

优选的，所述的格雷母线定位方法中，所述步骤s3中，所述当前编码器地址对应的当前格雷母线地址的计算公式为：

x3＝(y3-y2)/k+x2，

其中，x3为当前格雷母线地址，y3为当前编码器地址。

优选的，所述的格雷母线定位方法中，所述所述第一位置点为第一段格雷母线上距离第一段格雷母线的首端5米的位置，所述第二位置点为第一段格雷母线上距离第一段格雷母线的首端10米的位置。

相较于现有技术，本发明提供的格雷母线定位系统及方法中，所述系统包括第一段格雷母线、引线、第二段格雷母线、编码器、读码器、第一控制器和第二控制器，所述引线的一端连接所述第一段格雷母线的末端，所述引线的另一端连接所述第二段格雷母线的首端，所述编码器用于将无人机车的位置转换为编码器地址，所述读码器用于读取第一段格雷母线的地址或第二段格雷母线的地址，所述第二控制器用于接收第一控制器发送的编码器地址以及读码器读取的第一段格雷母线的地址或第二段格雷母线的地址，以进行无人机车的定位。本发明在道口两端采用直接读取的格雷母线地址，在道口位置采用编码器地址，通过将编码器地址转换为格雷母线地址后，可精准的对无人机车在道口位置时进行定位，进而为无人机车的控制提供数据支持。

附图说明

图1为本发明提供的格雷母线定位系统的一较佳实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的格雷母线定位方法的一较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种格雷母线定位系统及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供的格雷母线定位系统，设置在无人机车轨道的道口位置，包括：

第一段格雷母线1，所述第一段格雷母线1设置在所述无人机车轨道的中间，并位于所述无人机车轨道的道口的一侧；

引线2，所述引线2设置在在所述无人机车轨道的道口位置，所述引线2的一端连接所述第一段格雷母线1的末端；

第二段格雷母线3，所述第二段格雷母线3设置在所述无人机车轨道的中间，并位于所述无人机车轨道的道口的另一侧，所述引线2的另一端连接所述第二段格雷母线3的首端；

编码器4，所述编码器4用于将无人机车5的位置转换为编码器地址；

读码器6，所述读码器4用于读取第一段格雷母线1的地址或第二段格雷母线3的地址；

第一控制器7，所述第一控制器7用于接收编码器地址并将编码器地址发送至第二控制器8；以及

第二控制器8，所述第二控制器8用于接收第一控制器7发送的编码器地址以及读码器读取的第一段格雷母线1的地址或第二段格雷母线3的地址，以进行无人机车的定位。

具体来说，当无人机车5运行到第一段格雷母线1位置时，在无人机车5的运行过程中，所述读码器6读取第一段格雷母线1的地址，读取的格雷母线地址即可作为无人机车的位置参数，同时，所述编码器4读取无人机车5运行过程中的编码器地址，进而可通过同一位置的格雷母线地址和编码器地址来进行编码器地址和格雷母线地址的换算。在无人机车5运行到道口位置时，此时没有格雷母线地址输出，此时利用编码器读取的编码器地址来进行无人机车5的定位，具体的，通过之前的换算关系，将编码器地址转换为格雷母线地址，转换后得到的格雷母线地址即可作为无人机车5的位置参数，本发明通过将编码器地址转换为格雷母线地址，能够保证无人机车4的位置计算参数为同一标准，保证无人机车定位的准确性，此外，还避免了直接采用编码器进行定位而导致的累积误差，为无人机车的控制提供精准的数据支持。当无人机车5运行到第二段格雷母线3位置时，继续采用读码器6读取的格雷母线地址作为无人机车的位置参数，保证定位精度。

优选的实施例中，所述编码器4为旋转编码器，能够采集连续的数字，较精准的进行数据采集。

进一步的实施例中，所述编码器4、读码器6和第二控制器7均设置在所述无人机车5上，进而能够避免编码器4的安装问题，以免对无人机车5进行结构改进，所述读码器6可直接读取格雷母线的地址，所述第二控制器7采用s7-300的plc控制器，能够方便编程，也可快速接收并输出编码器4发送的编码器地址。

优选的实施例中，所述第一控制器7和第二控制器8采用以太网通讯连接，使得操作人员可以远程接收采集的数据，并远程对无人机车的动作进行控制。

优选的实施例中，所述第一段格雷母线1的长度为18米，所述引线2的长度为15米，所述第二段格雷母线3的长度为30米，具体来说，在进行无人机车定位时，当无人机车5运行到第一段格雷母线1位置时，在0-10米位置同时采集格雷母线地址以及编码器地址，0-10米的格雷母线地址为绝对地址，旋转编码器采集到的是连续数字，在格雷母线0米位置旋转编码器的数据清0或者换算为0，在无人机车5运行时，计算出编码器地址和格雷母线地址的换算关系，同时以格雷母线地址作为无人机车的定位参数，旋转编码器的地址作为格雷母线地址的冗余备用；当无人机车5接近道口时，如17米左右位置时，采用编码器4进行地址采集，并将编码器地址转换为格雷母线地址，转换后的格雷母线地址即可作为无人机车的定位参数；当无人机车运动到第二段格雷母线位置时，直接利用读码器6读取的格雷母线地址作为无人机车的定位参数；本发明在道口位置采用编码器进行地址采集，在其余位置以格雷母线地址为主，旋转编码器地址为辅的方式进行地址采集，当2个地址相差较大时(路口17-33米除外)，可能有一个设备出故障，及时报警，保证地址的绝对可靠。

基于上述格雷母线的定位系统，本发明还相应的提供一种格雷母线的定位方法，请参阅图2，所述格雷母线的定位方法适用于上述实施例所述的格雷母线定位系统，包括如下步骤：

s1、判断无人机车是否位于第一段格雷母线位置，如果是，则接收第一段格雷母线的地址，以得到无人机车的位置；并获取至少两个位置点的格雷母线地址和编码器地址，其中，所述位置点为第一段格雷母线上满足预设条件的位置；

s2、根据各个位置点的格雷母线地址和编码器地址，计算出格雷母线地址和编码器地址的换算斜率；

s3、判断所述无人机车是否位于导线位置，如果是，则接收编码器采集的当前编码器地址，并根据所述当前编码器地址以及所述换算斜率计算出与所述当前编码器地址对应的当前格雷母线地址，以得到无人机车的位置；

s4、判断所述无人机车是否位于第二段格雷母线位置，如果是则接收第二段格雷母线的地址，以得到无人机车的位置。

具体来说，判断无人机车是否位于第一段格雷母线位置的方式为判断读码器是否有格雷母线地址输出，如果有则表明无人机车位于格雷母线位置上，当无人机车位于第一段格雷母线上时，则接收第一段格雷母线的地址，此地址即可作为无人机车的位置参数；此外，在无人机车运行时，还通过采集多个位置点的两个地址(格雷母线地址和编码器地址)，来计算出格雷母线地址和编码器地址的换算关系，进而可以将编码器地址直接换算为格雷母线地址，作为无人机车的位置参数，保证地址的可靠性；在得到换算关系后，在导线位置即可通过换算关系及编码器的实时编码器地址来计算出无人机车的位置，具体的，判断无人机车是否位于导线位置的方式为判断读码器是否有格雷母线地址输出，如果没有则表明无人机车此时位于导线位置处；当读码器重新有格雷母线地址输出时，判断所述无人机车位于第二段格雷母线位置，此时读码器读取的格雷母线地址即可作为无人机车的位置参数。

优选的，所述满足预设条件的位置为与第一段格雷母线的首端间隔预设距离的位置，本实施例中，所述位置点的数量为2个，分别为第一位置点和第二位置点，所述第一位置点为第一段格雷母线上距离第一段格雷母线的首端5米的位置，所述第二位置点为第一段格雷母线上距离第一段格雷母线的首端10米的位置。

进一步来说，所述步骤s2中，所述格雷母线地址和编码器地址的换算斜率计算公式为：

k＝(y2-y1)/(x2-x1)，

其中，k为所述格雷母线地址和编码器地址的换算斜率，y1为第一位置点的编码器地址，y2为第二位置点的编码器地址，x1为第一位置点的格雷母线地址，x2为第二位置点的格雷母线地址。

具体的，所述格雷母线地址和编码器地址的换算斜率即为两个位置点的格雷母线地址差除以两个位置点的编码器地址差，此斜率可作为后续的换算，从而可将编码器地址换算为格雷母线地址后，采用换算得到的格雷母线地址来作为无人机车的位置参数；当然，在其它的实施例中，还可选取多个位置点来保证斜率计算的准确性，本发明对此不做限定。

进一步的，所述步骤s3中，所述当前编码器地址对应的当前格雷母线地址的计算公式为：

x3＝(y3-y2)/k+x2，

其中，x3为当前格雷母线地址，y3为当前编码器地址。

具体来说，在计算出斜率后，即可得出公式k＝(y3-y2)/(x-x2)，将公式转换后即可得到当前编码器地址对应的当前格雷母线地址的计算公式，在道口位置，只需将采集的编码器地址代入上述计算公式中即可得到格雷母线地址，当然，求解出的格雷母线地址与直接测量的格雷母线地址可以在第二控制器中进行定距离校正，以避免累积误差，保证数据的准确性。

综上所述，本发明提供的格雷母线定位系统及方法中，所述系统包括第一段格雷母线、引线、第二段格雷母线、编码器、读码器、第一控制器和第二控制器，所述引线的一端连接所述第一段格雷母线的末端，所述引线的另一端连接所述第二段格雷母线的首端，所述编码器用于将无人机车的位置转换为编码器地址，所述读码器用于读取第一段格雷母线的地址或第二段格雷母线的地址，所述第二控制器用于接收第一控制器发送的编码器地址以及读码器读取的第一段格雷母线的地址或第二段格雷母线的地址，以进行无人机车的定位。本发明在道口两端采用直接读取的格雷母线地址，在道口位置采用编码器地址，通过将编码器地址转换为格雷母线地址后，可精准的对无人机车在道口位置时进行定位，进而为无人机车的控制提供数据支持。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。