依靠预记录引导轨的介电改变的用于车辆的自动引导系统的制作方法

所提出的本发明涉及依靠检测预记录引导轨的介电属性的改变来自动引导车辆的系统，其中，介电改变通过高分辨率雷达设备检测，并且其中，所述车辆的控制系统具有将其转换为自动引导系统所需的附属器件。

本发明的技术领域是辅助自动工业以及电子工业。

背景技术：

存在数个执行车辆的自动驱动的相同功能的先前设备。

在这些设备中，发明人知道的是以下：

US3550077A。该发明涉及用于车辆的地面上引导系统。

尤其，该系统指的是使用铜线作为引导元件的车辆引导系统。该系统比提出的本发明具有更多限制，因为其不提供纵向或者位置信息。

而且，安装在道路上的该系统不是被动的。它需要发电机。

专利US8,831,800：涉及的是自动传输系统，其至少包括车辆，该车辆不具有从一个点移动至另一点的驱动器，跟随并入路面中的轨道，具有光学特性以及以规则间隔布置的一组芯片。

该系统比先前描述的那个系统更进步，遇到的主要问题是，因为引导系统是光学的，因此受到很大的光照约束，这会影响检测器的操作。

在雾气或者下雨条件下，该系统会严重受影响。

转发器系统不允许具有适当的纵向分辨率(不可能每厘米都安装转发器)。

此外，这些转发器还会因在极限环境条件下作业受到影响或者因存在的干涉受到影响。

另一方面，该系统的整体性折衷，因为干扰传递会刺激来自一个转发器的信号。

说明书中提出的发明解决了所有上述问题，具有绝对可靠性，因为所建议的系统在整个轨道上具有厘米分辨率，而不仅是在已经放置转发器的地方。

还重要强调的是，在建议的系统中记录数据的介质能够是聚合物材料，该材料在不利环境下也具有良好的存储能力，而且由于高传递带宽，干涉能力是可忽略的，因为如果干扰信号在最小程度上不同于所传递的信号(实践中发生在两个鉴别系统)，处理增益将是低的(见扩频技术)，并且所接收的功率将不正确地添加。

发明人注意到的是，任何先有技术都没有提供当前的发明，也不具有这些设置的优势。

技术实现要素：

提出的本发明涉及依靠检测预记录引导轨的介电属性的改变来自动引导车辆的系统，其中，介电改变通过高分辨率雷达设备检测，并且其中，所述车辆的控制系统具有将其转换为自动引导系统所需的附属器件。

提出的方案允许通过在介质中存在或不存在介电常数的改变的分界处来读取非传导性材料中编码的信息，该分界处使用雷达技术可察觉。

非传导性材料的介电改变的分界处引起将朝向该材料辐射的一部分能量进行反射。该反射能量是通过所述雷达系统检测的，能够确定出发现不连续处的径向距离。介电改变的分界处能够使用介电常数不同的两个材料或者物质设定，或者使用单个材料来设定，该单个材料的分界处设定在该材料和真空之间或者该材料和气体或物质之间。后者的例子是差创建在聚合物材料中，聚合物材料具有被空气填充的孔或凹槽。

在雷达系统中使用辐射谱窄的电磁能量辐射系统(天线或者喇叭)，能够以窄体积输送大部分所传递的能力。

通过应用这些原理，能够建立传感器，该传感器能够确定特征反射图案的存在，该系统能够将该图案解析为二进制信息或者其他类型信息。

该技术应用的例子是车辆的引导系统，其读取在非传导性材料中先前记录的信息。读取该信息可以助于精确地确定其位置，这能够有助于用于车辆的自动引导系统。所建议的系统是雷达设备，具有毫米或亚毫米波段，甚至更高频率(高达可见谱的极限)，传递高带宽。

由于高作业频率，能够建立电大尺寸的辐射系统，其允许高引导性的辐射光束，降低物理尺寸。

这些特征的辐射元件置于汽车中(优选在车辆的下侧)，能够照射轨道上的表面(优选位于雷达下方一米的距离处)，该表面的面积小于一平方厘米。

该雷达以恒定间隔时间(微秒的等级)询问所照射的区域，传递特定带宽(几十千兆赫的等级)。利用所接收的信号以及通过使用雷达处理技术来处理，可以获得距离的轮廓(反射信号的检测水平作为距雷达的径向距离的函数)。在存在介电改变分界处的这些径向距离处，将发生所接收到的功率水平的增加。

每当天线束照射轨道时，在标识为4和5的分界处产生反射，从而产生由两个表面之间的距离所确定的公知图案。图案切换控制将检测这种图案并且将以表面4的原点作为参考来重新计算检测距离。

基于由图案切换控制提供的信息，分界处标识符将解码信息，该信息存储在天线的目标方向中，指代由轨道的中央段读取的信息以及还可能的检测每个横向段。

如果以特定雷达查询识别出的分界处匹配特定点产生的一个可能轨道组合，则所述系统将增加计数。类似地，每当所述组合不对应一个所述可能组合，计数器将递减。

当计数器值超过可能组合的统计的特定阈值时，轨道上的车辆检测器将轨道检测标示至定位系统。当所述阈值不达到时，检测器同样将通知。

当天线束良好地集中在信息的中央段(3)时，横向偏移的二面体(1和2)检测未被激活。这样，在距离轮廓中将不存在与任何一个二面体(1和2)的径向距离相关的任何检测。当光束稍微偏移至一侧时，对应的侧二面体被局部照射，从而产生反射。识别出发生反射的距离，所述系统就能够确定出需要校正的轨迹在哪侧。

分析距离轮廓的序列，实施算法能够检测的两个连续预记录信息之间的过渡。当这种事情发生时，进程将被通知到定位系统，车辆的位置信息能够更新。

假设轨道上的车辆检测器指示正确的照射并且具有的优势是检测纵向前进，则该检测器将连续存储与中央带关联的每件信息。使用公知的同步标头或者类似机构，检测器将能够识别出关于消息定位的第一信息。分析若干连续信息，所述系统就能够读取带上的预记录代码。该代码对应于消息开始位置与地面表面的坐标系统之间的单一识别。在整个轨道上连续记录该消息。此外，因为所述系统在其存储器中记录了轨道所遵循的路线，每当检测器接收到纵向前进信息时，定位系统能够重新计算车辆的新位置并且将该位置报告至自动驱动系统。

自动驱动系统能够引导车辆至由导航系统选择的目的地。为了这样做，其主要由定位系统以及车辆的惯性系统支持。

以高作业频率执行将允许设备传递大约几十千兆赫的带宽，这允许对从辐射元件至介电改变边界的径向距离范围分类为低于一厘米(这不取决于带宽，而是取决于作业频率)，并且分辨率(识别下次介电改变的两个边界的能力)在一厘米内。此外，这些频率的波对材料的贯穿能力是高的(假设介质不是驱动器，或者由水构成)。

其中，能够记录所述信息的非传导性器件的例子可以是塑料带，其尺寸范围在厘米内，甚至更低。

作为例子，连续波雷达以及频率被调制以传递带宽34GHz(例如，频率为340GHz，其中，存在大气吸收窗口，这暗示有低衰减)，能够发射能量，该能量辐射在道路中，在道路中，在沥青层的水平处或者在沥青层下方若干厘米处，存在塑料带，塑料带具有的尺寸能够是1.5cm宽以及5cm深。如附图中示出的，嵌入道路中的塑料引导件具有数个间隙，这产生了反射，反射由雷达系统检测并且被解析为信息。

可能的斜升时间啁啾能够是37.5μs。因此，获得距离轮廓的样本，其每隔37.5μs被天线照射。这样，以120Km/h驱动的车辆在两个连续信息之间询问16次。

两个连续位'1'序列将产生与该位关联的波峰的信号水平的递降(不适当照射二面体)再次以最大密度出现(这发生在当所述辐射系统照射对称二面体轴线时)。

通过在“1”中的期望距离处不存在不连续，或者通过加工二面体(dihedrals)至不同的深度，能够生成信息'0'。

为了利于车辆引导系统，关于其横向漂移的信息，纵向段能够加工到更低的距离。例如，在1cm处纵向二面体能够放置至左侧，在1.5cm处能够放置到右侧，如图1所示。

这样，当辐射图照射该段的中央部分时，将仅在与信息已经被编码(在距雷达传感器大约15或16cm的距离处)的区域关联的距离处获得检测，如果其开始朝向左侧横向移动，则信号将开始在12.5cm距离处被接收，该水平将较大，因为辐射图在更大程度上照射侧二面体。相反，如果车辆移向右侧，则波峰将出现在13cm的距离处。

用代码'1'及’0’，能够记录关于通过道路的坐标的信息。使用56比特解码，能够识别地面表面的独特的每个平方分米。

也就是说，在解码的小于0.56米的轨道中，能够获得关于车辆行进的详细信息。应该注意的是，引导系统存储了道路通过的位置序列。事实对接收器提供优势，允许降低读取错误的可能性。

车辆的引导系统可以在其存储器中加载道路的地形。这样，车辆的引导系统能够参与方向改变，适应特定区域的速度或者增加发动机功率以面对高的斜坡。

除了用非常低功率作业(甚至几十微瓦特)，系统之间干涉的可能、甚至相同模型间干涉的可能是没有的。这是由于高带宽传递。消除了以不同频率操作的系统的干涉。

雷达系统能够包含2个天线(发送器或接收器)或者仅一个天线(通过使用循环器，或者甚至通过利用接收器喇叭所接收的混合器的本地振荡器信号，由于门OL和喇叭之间的有限分离。

附图说明

为了更好地理解本发明，附上附图，其中示出了以下图。

图1是车道的立体图以及侧剖图。

图2是车道的横向剖视图。

图3是车道的垂直截面图。

在附图中，相同元件具有相同标记，其中它们能够区分为：

1-引导轨，

2-右侧段二面体，

3-左侧段二面体，

4-逻辑电平“1”的二面体，

5-逻辑电平“0”的二面体，

6-轨道端部的边界，

7-配置肩部，

8-非可见的上边界，

9-逻辑电平“1”，

10-逻辑电平“0”。

具体实施方式

建议的本发明的优选实施例涉及依靠检测预记录引导轨的介电属性的改变来自动引导车辆的系统，其中，介电改变通过高分辨率雷达设备检测，并且其中，车辆的控制系统具有将其转换为自动引导系统所需的附属器件。尤其，系统包括以下元件：

-预记录引导轨1，

-信息读取设备，

-控制车辆的辅助器件。

预记录引导轨1由这样的元件构成，该元件是矩形直平行六面体，在其侧面具有用于正确附接的各种肩部7，并且其由非导电材料、优选聚乙烯制成。

引导轨1将固定地安装在道路的水平处，但是其也能够可选地隐藏在沥青层下方，并且用疏水材料层处理。

引导轨1的优选尺寸是1.5cm宽以及5cm深。

在内部，加工出若干镗孔，镗孔优选形式是二面体的，因为二面体的平面可增加反射信号，从而利于因此其检测。

创建所述边界的二面体的情形如下：

中心段的二面体4、5定向成垂直于侧带的二面体2、3，因为在第一种情况下，旨在根据车辆沿着轨道的纵向前进获得可变信号水平，在第二种情况下，基于其横向漂移依靠边界获得该可变信号水平。

侧带的二面体2、3位于距外边缘相同距离处，但处于不同的高度，所以易于识别建立在每个端部的边界。

中心段的二面体4、5位于车道的中央区域，垂直于外侧二面体并且处于不同的高度，以确定至少两个逻辑电平，即作为高电平的逻辑电平"1"以及作为低电平的逻辑电平"0"。

在轨道底部的端部处还存在下边界6，也存在上部中的边界8，即下部由镗孔形成，上部8由轨道1的材料与空气或沥青的介电差形成(在引导轨埋着的情形下)。

对轨道消息进行编码的优选方式是基于二进制编码。逻辑“1”关联于检测到高二面体，逻辑“0”关联于检测到低二面体。

用代码'1'及'0'，能够记录关于经过的道路的坐标的信息。使用56位解码能够识别出地面表面的独特的每个平方分米。

利用随机化的代码作为帮助，能够避免长的'1'或者'0'序列可能导致测量的模糊。

一旦车辆已经行驶0.56m并且知道准确点(在xyz三轴上准确度小于1cm)，位的数量根据cm增加，位置的值能够被计数出来(每0.56米将再次更新)。

也就是说，在解码的小于0.56米的轨道(或者甚至更低距离)，能够获得关于车辆行进的详细信息。应该注意的是，引导系统存储了道路通过的位置序列。该事实对接收器提供优势，允许降低读取错误的可能性。

车辆的引导系统可以在其存储器中加载道路的地形。这样，车辆的引导系统能够参与方向改变，适应特定区域的速度或者增加发动机功率以面对高的斜坡。

除了用非常低功率作业(甚至几十微瓦特)，系统之间干涉的可能、甚至相同模型间干涉的可能是没有的。这是由于高带宽传递。消除了以不同频率操作的系统的干涉。

雷达系统能够包含2个天线(发送器和接收器)或者仅一个天线(通过使用行进器，或者甚至通过利用接收器喇叭所传递的混合器的本地振荡器信号，由于门OL和喇叭之间的有限分离。

信息读取设备。

为了读取引导轨的信息，使用的雷达传感器安装优选至车辆下侧。

所需的天线是电大尺寸的天线以限制轨道的尺寸。

为了获得大约1平方厘米的照射区域(3dB的限定区域)，以及为了具有的分辨率相关于1cm距离，需要的是，所传递的信号集中在340GHz(大气衰减窗口)，具有的带宽是34GHz。

利用该带宽，获得理论分辨(解决两个靠近边界的能力)时的分辨率，其由方程限定，其中，c是光在介质中的速度，B是传递的带宽。

天线能够是高增益的喇叭天线，或者其组合了透镜或者反射器，以将辐射的能量更有效地集中在感兴趣区域。

天线受到天线罩的保护，天线罩的材料是疏水及憎水的。

优选的，雷达传感器是连续波雷达，具有的调制频率(线性频率调制连续波雷达)传递的啁啾信号具有的周期是37.5μs。利用该斜升周期，以120Km/h行进的车辆将在间隔1cm的两个连续镗孔之间询问16次。

所传递的功率水平是若干二十几μW。使用单个喇叭作为传递及接收元件以及谐波混合器易于获得该功率水平。

施加本地振荡器功率10dBm以及考虑产品2OL(product 2OL)具有朝向喇叭的有限分离(finite isolation)30dB，可实现的传递功率是10μW。

要传递的雷达信号是通过用DDS(直接数字合成器)所生成的低频率啁啾信号和使用功率倍增器、振荡器和后续功率放大器来获得的。

混合器输出的信号(差拍信号)被LNA(低噪声放大器)放大，被过滤，随后被ADC(模拟数字转换器)数字化，样本率是8MS/s。

FPGA(现场可编程门阵列)施加FFT(快速傅里叶变换)到接收信号的每个周期，以获得每次询问的距离轮廓。

需要实施的系统的剩余逻辑能够使用ASIC、FPGA、PC等来执行。

在提出的作业频率，水具有高电磁吸收能力。

所以雷达信号能够贯穿固定的轨道以及到达聚合物引导轨，需要的是雷达和波传播方向之间不存在水。

因此，需要避免的是，引导轨所在的轨道的表面上存在水，或者当定位在行进道路水平处时引导轨中存在水。

在该情况下，提出的是，引导轨的轮廓应该稍微倾斜朝向道路一侧，以利于排出可能落下的水。

引导轨和覆盖其的轨道的踏面(tread)能够用疏水的憎水涂料处理。

雷达传感器可以配有吹气元件，该吹气元件指向由天线辐射的区域，以便利于排空表面上的水。

此外，该吹气喷嘴可以被加热以能够熔化雪或者形成的冰块。

简单来说，雷达传感器检测距离轮廓中的边界，被构造为定位系统，从而检测道路上可能存在的引导轨上的车辆，横向漂移、纵向前进和预记录消息，正如附表中体现的。

附表1

控制车辆的辅助器件。

控制所述车辆所需的所述器件至少是：

-车间的系统通信器件，

-检测所述引导轨的器件，

-全球定位及导航器件，

-车辆以及障碍物检测器件，

-惯性系统，

-事件以及交通信号通信器件。

所有这些元件体现在附表中。

附表2

已经充分描述了本发明的性质以及本发明如何实施，需要指出的是，以上涉及以及附图示出的设置能够详细修改，只要它们不改变以上段落提出的且总结在以下权利要求中的基本原理。