基于二维磁编码的定位方法及定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于二维磁编码的定位方法及定位系统，依据本发明专利技术，采用具有磁场强度周期性变化的磁带进行载具的导引，而采用磁二维编码块结合磁带进行定位，由于此二位编码块不仅唯一确定了一个位置，而且由其可以进一步作为基点用作节点之间的位置定位，整体计算量大大减少，且会因此减少累积误差，提高定位的精度，从而保证了精确定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用磁编码技术的定位方法及定位系统。
技术介绍
在室内地面作业中，如工厂车间等，载具(自动导引车等)确定其自身在作业平面中的位置是自动化作业的基础。因应该载具在作业平面中位值确定的要求，普遍采用定位方法。当前存在多种定位技术，主要有如下三种定位方法: 第一种定位方法:RFID (Radio Frequency Identification,射频识别技术,又叫无线射频识别或者电子标签)定位技术，通过在地面预定位置处埋设RFID标签，在载具上安装读卡器，通过读卡器对RFID标签的位置判断，确定载具在作业平面上的位置信息。第二种定位方法:惯性定位技术，惯性定位技术最早成功应用于军事，通过速度、加速度和角度 传感器，载具的控制系统可以计算出当前位置相对于起始位置的距离和方向，从而确定自身相对于起始点的位置信息。第三种定位方法:无线定位技术，在载具上安装无线发射装置，在空间中安装探测器，对安装在载具上的发射装置发射出的特定电磁波，空间中的多个探测器对其进行解算，确定相互之间的到达时间差、到达角。利用几何关系计算出发射天线的位置，从而计算出载具在地面上的位置。上述三种定位方法结合特定的应用环境，在实际中均有所应用，如WiFi无线定位技术。但是都存在以下缺点: 缺点I =RFID在定位技术上应用，一般为无源RFID，存在定位响应时间较长，一般一次唤醒需要IOOms左右，限制了载具的运行速度；且定位精度较差，一般大于100mm。对于有源RFID虽然在一定程度上解决了上述缺点，但是由于敷设标签比较繁琐、成本较高，使得其在较大范围的作业场所不具备现实性。缺点2:惯性定位技术虽然可以实现较高的定位精度，但是成本非常高，不适合对定位精度要求不高的一般性应用。缺点3:无线定位技术虽然具有安装灵活的优点，但是定位精度较差，如WiFi结合RFID的无线定位技术，定位精度一般在IOOOmm以上，高精度的专用无线定位产品，如冲击无线电，成本非常高，不适合对定位精度要求不高的一般性应用。中国CN102192699A公开了一种非接触式感应装置，其较详细的描述了利用磁条及配置的检测器进行载具位置、速度、计数或者异常状态的判断，其公开了一种基于磁条技术的基本定位原理。更具体地，参见其说明书第0040段，指出用于N、S标识0、1，从而在O与I信号见个连续出现的区段段表某种信息，无信号区段代表无载具通过。在其实现中，当某一检测器检测到I信号后，代表该载具已到达预定位置，可进行(或关闭)下一特定动作；而根据两个I信号之间的时间差计算移动速度等，提出速度、位置的解决方案。上述CN102192699A采用一磁条实现对如位置、速度、计数或者异常状态的判断，计算量相对比较大，响应能力不足。单磁条配置的N、S磁极制作相对比较麻烦，成本偏高。因此，在采用磁条定位的绝大多数实现中，普遍采用配合其他定位方式进行综合定位的方法。在如中国专利文献CN102661745A中，公开了一种带磁条和RFID标签自动行走机器人的导航方式，其采用综合的定位方法，自然不可避免的会存在如RFID定位方法的固有缺陷。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于一方面提供一种实现简单且定位可靠的基于二维磁编码的定位方法，另一方面一种定位系统。本专利技术采用以下技术方案: 依据本专利技术的一个方面的一种基于二维磁编码的定位方法，在载具预定路径选定的节点上设置标识对应节点的二维磁编码块，并在路径的节点间铺设在路径方向上磁场强度周期性变化的磁带，相应地，在载具上设置用于检测所运行路径上磁场分布的霍尔传感器组以及处理设备，从而，载具在运行时基于周期性变化的磁场而被导引，以当前节点所处的位置为定位基准用于当前节点到下一节点间的载具定位；对应地，节点之间通过磁带上周期计数及波长乘积确定在所述基准条件下的绝对位置。 依据本专利技术的另一个方面的一种基于二位编码的定位系统，包括在载具运行预定路径选定节点上设置的二维磁编码块和按照路径连接所述节点而构成磁轨道的磁带，以及设置在载具上的对路径上磁介质进行识别的霍尔传感器组和对所识别信号进行处理的处理设备，从而该处理设备依据所处理的结果输出控制所述载具沿所述路径运行并依据二维磁编码块标定的位置结合磁带进行定位；其中，所述磁带由磁性介质块周期性阵列而成具有在路径方向上强度周期变化的磁场。从上述方案可以看 出，依据本专利技术，采用具有磁场强度周期性变化的磁带进行载具的导引，而采用磁二维编码块结合磁带进行定位，由于此二位编码块不仅唯一确定了一个位置，而且由其可以进一步作为基点用作节点之间的位置定位，整体计算量大大减少，且会因此减少累积误差，提高定位的精度，从而保证了精确定位。上述基于二维磁编码的定位方法，所述磁带由矩形的磁性块线性阵列而成，而所述二维磁编码块则是在一个正方形的块上分成NXN个单元格，N表示正方形的边长，填充有磁性正方形块的单元格表示1，空白单元格表示0，从而在识别单元格时按照预定的行列读取顺序确定二维磁编码块所代表的比特串。上述基于二维磁编码的定位方法，节点读取方法时从载具接近节点的方向为上，采用从左上角开始识别，以从左到右从上到下的方式进行识别。上述基于二维磁编码的定位方法，当一节点连接多个路径时，保证从不同路径进入该节点时，读取的比特串是不同的。上述基于二维磁编码的定位方法，载具上霍尔传感器单元与所述单元格一一对应，且霍尔传感器单元上均2X2的阵列有4个霍尔传感器，从而在检测时，统计4个霍尔传感器的信号，以经过线性插值计算出的磁场分布信号确定为该霍尔传感器单元的识别信号。上述基于二维磁编码的定位方法，霍尔传感器单元阵列的面积大于二维磁编码块的面积。上述基于二维磁编码的定位方法，使用二位阵列的霍尔传感器检测磁场的分布，保持与在预定的运动方向监测到的磁场强度最窄，进而在运行方向上，通过时间均匀周期采样形成磁场变化曲线，再使用插值方式拟合曲线，与预先设定的磁场强度相比较，而计算出载具通过一个磁带周期所用的时间，结合磁带周期内的路径长度计算出瞬时速度；相应地，通过在一个时间段内的磁带周期数计算出该时间段内的载具平均速度。上述基于二位编码的定位系统，所述磁带为磁性块均匀间隔地线性阵列。上述基于二位编码的定位系统，所述二维磁编码块为在一个正方形的块上分成NXN个单元格，每个单元格按照预定的编码填充有磁性块或者保持空白；对应地，所述霍尔传感器组为与所述单元格相同的排列的霍尔传感器单元阵列，且每个霍尔传感器组设有均置的四个霍尔传感器，以同时识别对应单元格；其中霍尔传感器组的面积大于二位编码块的面积。附图说明图1为依据本专利技术的一种二维磁编码方法示意图。图2为依据本专利技术的一种周期离散导引磁带敷设方法示意图。图3为依据本专利技术的一种二维霍尔传感器阵列分布示意图。 图4为依据本专利技术的一种磁轨道示意图。具体实施例方式结合磁带导引技术的定位方法，如
技术介绍
部分所引用的专利文献，磁带导引技术已经发展的比较成熟。如图4所示，在这里具体方法是:在载具行进的轨迹或者说设定的路径上敷设具有一定宽度的磁场强度呈周期变化的磁带，称之为周期离散导引磁带，然后通过霍尔传感器阵列检测上述周期离散导引磁带，并通过检测磁场强度的分布调整载具的姿态使得载具按照预定的姿态和方向沿周期离散导引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二维磁编码的定位方法，其特征在于，在载具预定路径选定的节点上设置标识对应节点的二维磁编码块，并在路径的节点间铺设在路径方向上磁场强度周期性变化的磁带，相应地，在载具上设置用于检测所运行路径上磁场分布的霍尔传感器组以及处理设备，从而，载具在运行时基于周期性变化的磁场而被导引，以当前节点所处的位置为定位基准用于当前节点到下一节点间的载具定位；对应地，节点之间通过磁带上周期计数及波长乘积确定在所述基准条件下的绝对位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李维钊，韩艳祥，赵大洪，
申请(专利权)人：山东联友通信科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：