一种基于测距基站的行车定位方法、系统、介质及设备技术方案

本申请实施例提供一种基于测距基站的行车定位方法、系统、介质及设备，涉及行车高精度定位技术领域。该行车定位方法包括第二基站与位置已知的第一基站进行测距，根据圆方程与直线方程解算得到第二基站的三维坐标；基于第二基站的三维坐标计算得到第三基站的三维坐标；根据第三基站三维坐标及基于编码器角度信息，计算挂钩的三维位置信息，即可得到货物定位信息。此定位方案最大化避免了UWB测距基站间非视距的问题。采用该定位方案的系统的安装没有严格的要求，不必将基站安装到大车轨道的最末端，简化了安装。

A method, system, medium and equipment of vehicle location based on distance base station

【技术实现步骤摘要】
一种基于测距基站的行车定位方法、系统、介质及设备
本申请涉及行车高精度定位
，具体而言，涉及一种基于测距基站的行车定位方法、系统、介质及设备。
技术介绍
行车在工业生产和物流中应用中较为广泛，但一般都不具备行车精确定位功能，少部分具有定位功能的行车存在精度低、安装困难、容易产生定位盲区。传统的行车定位是在行车的轮轴上安装编码器，通过多个轮轴上的编码器对行车进行定位，该方案的缺点是在行车制动过程存在打滑，导致编码器计数错误，多次累计后会出现定位极不准确问题。另外常见的行车定位方案是通过激光测距仪实现低位，行车在运行过程中存在较大的振动且会产生形变导致激光测量存在误差。
技术实现思路
本申请提供一种基于测距基站的行车定位方法、系统、介质及设备，本申请通过较少的测距基站(三个基站)数量结合计算方法、消除行车定位整个区域存在的盲区、提高了定位系统精度、消除了由于增加挂钩标签而带来签续航问题和挂钩移动过程中摆动影响Z轴定位不准问题。此定位方案最大化避免了UWB测距基站间非视距的问题。仅仅使用了三个UWB测距基站加一个编码器即可完成货物的三维定位。本申请的实施例通过如下方式实现：一种基于测距基站的行车定位方法，包括：第一基站设置于大车轨道一侧；第二基站设置在小车轨道上；第三基站设置于挂钩的上方；编码器连接到行车减速器的同心轴上；货物通过挂钩挂载于行车减速器上；第二基站与位置已知的第一基站进行测距，联合第二基站的直线方程，计算圆方程与所述直线方程交点后结合第二基站的辐射范围得到第二基站的三维坐标；基于第二基站的三维坐标及其第二基站与第三基站测距计算得到第三基站的三维坐标；根据第三基站三维坐标及基于编码器角度信息，计算挂钩的三维位置信息，即可得到货物定位信息；其中，第一基站设置于大车轨道一侧；第二基站设置在小车轨道上；第三基站设置于挂钩的上方；编码器连接到行车减速器的同心轴上；货物通过挂钩挂载于行车减速器上。货物通过挂钩挂载于行车减速器上。优选的，所述第一基站为固定基站，所述第二基站和所述第三基站为移动基站；其中，所述第二基站的Z轴坐标在第二基站辐射范围内固定不变；所述第三基站随小车一同在XY平面上移动。优选的，所述第二基站与位置已知的第一基站进行测距，联合第二基站的直线方程，计算圆方程与直线方程交点后结合第二基站的区域信息得到第二基站的三维坐标，包括：所述第二基站与位置已知的第一基站进行测距，获取所述第二基站与所述第一基站的第一距离；以所述第一基站为圆心，所述第一基站的第一距离R21为半径建立第一圆方程；其中，所述第一圆方程(1)为：(x2-x1)2+(y2-y1)2+(z2-z1)2＝R212公式(1)建立第二基站直线方程，该方程平行于大车轨道：y2＝k*x2+b或者x2＝c公式(2)根据公式(1)和(2)得到两组(x2,y2)；根据上述在第二基站的辐射范围内的第二基站的x轴，y轴坐标，结合第二基站的z轴坐标即可得到第二基站的三维坐标(x2,y2,z2)；其中，公式(1)中，(x2,y2)未知，其它参数通过测量得到；公式(2)中，为第二基站的直线方程，平行于大车轨道，该直线方程可以通过测量得到其中的k、b或者c，且第二基站的辐射区域内保持不变，k表示该直线方程的斜率，b表示偏移量，c表示k不存在时的常数，此c＝x2；((x1,y1,z1)是第一基站的三维坐标。优选的，所述基于第二基站的三维坐标及其第二基站与第三基站测距计算得到第三基站的三维坐标，包括：所述第二基站与第三基站进行测距，获取所述第二基站与第三基站的第二距离；以所述第二基站为圆心，所述第二距离R23为半径建立第二圆方程；其中，所述第二圆方程(3)为：(x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2＝R232公式(3)建立第三基站的小车轨道方程(4)：根据公式(3)和(4)，得到两组第三基站的坐标，联合区域信息将即可得到第三基站三维坐标(x3,y3,z3)；其中，公式(3)中，(x3,y3)未知，其他其它参数通过测量得到；公式(4)中小车轨道方向垂直与大车轨道。优选的，所述根据第三基站三维坐标及基于编码器角度信息，计算挂钩的三维位置信息，得到货物定位信息具体过程包括：将所述编码器的角度信息转换成高度信息，结合所述第三基站的三维坐标计算挂钩的三维位置信息，所述挂钩的三维位置信息即所述货物的三维位置信息；所述计算公式包括：货物z4坐标计算公式：货物x4坐标计算公式：x4＝x3+α公式(6)货物y4坐标计算公式：y4＝y3+β公式(7)根据公式(5)、(6)和(7)可得货物的(x4,y4,z4)坐标，即完成了货物的三维定位；其中，为编码器输出角度，k1、b1为测量得到的校准值，k1指的是编码器角度到高度的换算斜率，b1是高度角度的换算固定偏移量，α，β是货物安装时的固定偏差值；其中α、β分别为货物与第三基站x、y坐标的固定偏移，α、β为固定值。优选的，所述第一基站设置于大车轨道上，第二基站、第三基站设置于小车轨道上。优选的，所述解算得到第二基站的三维坐标、计算得到第三基站的位置、基于编码器角度信息计算挂钩的三维位置信息过程通过处理器或任意基站进行；上述计算过程中所需要的数据是所有基站将数据全部回传至进行数据处理的处理器或任意基站上形成的。一种基于测距基站的行车定位系统，包括：基站设置模块，用于第一基站设置于大车轨道一侧；第二基站设置在小车轨道上；第三基站设置于挂钩的上方；编码器连接到行车减速器的同心轴上；货物通过挂钩挂载于行车减速器上；第二基站的三维坐标获取模块，用于第二基站与位置已知的第一基站进行测距，根据圆方程解算得到第二基站的三维坐标；第三基站位置获取模块，用于基于第二基站的三维坐标计算得到第三基站的位置；货物定位信息获取模块，用于根据第三基站三维坐标及基于编码器角度信息计算挂钩的三维位置信息，即可得到货物定位信息；其中，第一基站设置于大车轨道一侧；第二基站设置在小车轨道上；行车减速器上设置有第三基站和编码器；货物通过挂钩挂载于行车减速器上。一种计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述行车定位方法的步骤。一种基于测距基站的行车定位设备包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述行车定位方法的步骤。综上所述，本申请实施例提供一种基于测距基站的行车定位方法、系统、介质及设备具有以下有益效果：与纯编码器进行行车定位相比，该方案不存在因行车制动打滑而需反复重新校准的情况。采用了挂钩编码器，与其他方案更好的Z轴定位精度本行车定位方案主要能减少测距基站数量、消除行车定位整个区域存在的盲区、提高了定位系统精度、消除了由于增加挂钩标而带来签续航问题和挂钩移动过程中摆动影响Z轴定位不准问题。此定位方案最大化避免了UWB测距基站间非视距的问题。仅仅使用了三个UWB测距基站加一个编码器即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于测距基站的行车定位方法，其特征在于，包括：/n第一基站设置于大车轨道一侧；第二基站设置在小车轨道上；第三基站设置于挂钩的上方；编码器连接到行车减速器的同心轴上；货物通过挂钩挂载于行车减速器上；/n第二基站与位置已知的第一基站进行测距，联合第二基站的直线方程，计算圆方程与所述直线方程交点后结合第二基站的辐射范围得到第二基站的三维坐标；/n基于第二基站的三维坐标及其第二基站与第三基站测距计算得到第三基站的三维坐标；/n根据第三基站三维坐标及基于编码器角度信息，计算挂钩的三维位置信息，即可得到货物定位信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于测距基站的行车定位方法，其特征在于，包括：
第一基站设置于大车轨道一侧；第二基站设置在小车轨道上；第三基站设置于挂钩的上方；编码器连接到行车减速器的同心轴上；货物通过挂钩挂载于行车减速器上；
第二基站与位置已知的第一基站进行测距，联合第二基站的直线方程，计算圆方程与所述直线方程交点后结合第二基站的辐射范围得到第二基站的三维坐标；
基于第二基站的三维坐标及其第二基站与第三基站测距计算得到第三基站的三维坐标；
根据第三基站三维坐标及基于编码器角度信息，计算挂钩的三维位置信息，即可得到货物定位信息。


2.如权利要求1所述的行车定位方法，其特征在于，所述第一基站为固定基站，所述第二基站和所述第三基站为移动基站；其中，所述第二基站的Z轴坐标在第二基站辐射范围内固定不变；所述第三基站随小车一同在XY平面上移动。


3.如权利要求1所述的行车定位方法，其特征在于，所述第二基站与位置已知的第一基站进行测距，联合第二基站的直线方程，计算圆方程与直线方程交点后结合第二基站的区域信息得到第二基站的三维坐标，包括：
所述第二基站与位置已知的第一基站进行测距，获取所述第二基站与所述第一基站的第一距离；
以所述第一基站为圆心，所述第一基站的第一距离R21为半径建立第一圆方程；其中，所述第一圆方程(1)为：
(x2-x1)2+(y2-y1)2+(z2-z1)2＝R212公式(1)
建立第二基站直线方程，该方程平行于大车轨道：
y2＝k*x2+b或者x2＝c公式(2)
根据公式(1)和(2)得到两组(x2,y2)；根据上述在第二基站的辐射范围内的第二基站的x轴，y轴坐标，结合第二基站的z轴坐标即可得到第二基站的三维坐标(x2,y2,z2)；其中，公式(1)中，(x2,y2)未知，其它参数通过测量得到；公式(2)中，为第二基站的直线方程，平行于大车轨道，该直线方程可以通过测量得到其中的k、b或者c，且第二基站的辐射区域内保持不变，k表示该直线方程的斜率，b表示偏移量，c表示k不存在时的常数，此c＝x2；(x1,y1,z1)是第一基站的三维坐标。


4.如权利要求1或3所述的行车定位方法，其特征在于，所述基于第二基站的三维坐标及其第二基站与第三基站测距计算得到第三基站的三维坐标，包括：
所述第二基站与第三基站进行测距，获取所述第二基站与第三基站的第二距离；
以所述第三基站为圆心，所述第二距离R23为半径建立第二圆方程；其中，所述第二圆方程(3)为：
(x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2＝R232公式(3)
建立第三基站的小车轨道方程(4)：



根据公式(3)和(4)，得到两组第三基站的坐标，联合区域信息将即...

【专利技术属性】
技术研发人员：张会军，罗超，
申请(专利权)人：成都四相致新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51