BR102016022746A2 - Vehicle direction system and method for orienting a vehicle - Google Patents
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Abstract
trata-se de realizações da invenção que revelam um sistema de direcionamento de veículo, um método para orientar um veículo e um veículo de inspeção. o sistema de direcionamento de veículo inclui pelo menos dois dispositivos de referência separados; um dispositivo de varredura a laser, configurado para emitir sinais de feixe de laser e realizar uma varredura de uma região setorial com o feixe de laser de modo a medir uma distância de uma linha de conexão direta para conectar o dispositivo de varredura a laser a qualquer um dentre os pelo menos dois dispositivos de referência separados, e um ângulo entre a linha de conexão direta correspondente e um corpo de veículo do veículo, ou um ângulo entre as linhas de conexão direta; um processador, configurado para processar e armazenar dados, e para determinar se a orientação do corpo de veículo em tempo real se desvia de uma orientação inicial do corpo de veículo mediante o sistema começar a operar ou não, de acordo com os resultados detectados pelo dispositivo de varredura a laser.
Description
"SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE VEÍCULO E MÉTODO PARA ORIENTAR UM VEÍCULO" Referência Cruzada a Pedido Relacionado [001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de patente n-CH 201511004616.7, depositado em 29 de dezembro de 2015 no Escritório de Propriedade Intelectual Estadual da China, cuja revelação é incorporada no presente documento a título de referência.
Campo da Técnica [002] O presente pedido se refere a um sistema de direcionamento de veículo, um método para orientar um veículo e um veículo de inspeção.
Antecedentes da Invenção [003] Atualmente, alguns veículos especiais, tais como veículos de inspeção, precisam realizar seu próprio direcionamento. Em geral, conforme mostrado na Figura 1, é necessário instalar um laser, dois sensores de medição de distância a laser e um conjunto de defletores de referência em um lado desses veículos. Um veículo 10’ percorre ao longo de uma direção de uma seta. Antes de um direcionamento inicial, é necessário definir uma distância entre um corpo de veículo do veículo 10’ e o defletor de referência GB previamente. Quando o veículo 10’ para inspeção se move, de acordo com um sinal de saída dos dois sensores, diferentes distâncias d1 e d2 entre o veículo para inspeção e o defletor de referência GB podem ser respectivamente obtidas. Com base na relação entre as distâncias d1 e d2, uma postura do corpo de veículo é analisada. Quando a distância d1 não é igual à distância d2, isto é, um grau de inclinação do corpo de veículo em relação ao defletor de referência ou uma distância do corpo de veículo desviado transversal mente a partir de uma linha de referência imaginária excede uma faixa predefinida, um sistema de correção permite ajustar a postura do corpo de veículo por meio de um mecanismo de atuação, de modo que o corpo de veículo percorra ao longo de uma linha reta paralela ao defletor de referência, ou seja, a distância d1 é igual à distância d2, ou a distância d1 é próxima à distância d2. Quando o grau de inclinação do corpo de veículo em relação ao defletor de referência ou à distância do corpo de veículo desviado transversalmente a partir da linha de referência imaginária excede uma faixa ajustável, o sistema reportará um erro para parar o veículo, para proteger um sistema de varredura no mesmo em segurança.
[004] Entretanto, na técnica anterior, é normalmente necessário instalar um determinado comprimento do defletor de referência. Devido a diferentes distâncias de percurso para diferentes veículos de inspeção, os defletores unidos terão um comprimento a partir de dez metros até um de cem metros. Após cada translação da localização, esses defletores de referência precisam ser instalados novamente, e não é conveniente operar os mesmos no local. Visto que os defletores de referência são grandes e volumosos, e a transferência e o transporte dos mesmos não são convenientes, os mesmos não podem satisfazer de modo eficiente as necessidades dos veículos de inspeção de se transferir frequentemente de localização para localização. Tal modo de correção cria uma demanda relativamente alta no processo de produção e na precisão de instalação dos defletores de referência. Ou seja, a superfície dos defletores deve ser plana e uniforme. Após unir os defletores, os mesmos devem ser mantidos substancialmente em paralelo ao traço de percurso predeterminado do veículo. Caso contrário, isso resultará em um erro de correção relativamente grande.
Descrição Resumida [005] As realizações do presente pedido fornecem um sistema de direcionamento de veículo, que pode superar os defeitos existentes do sistema, e fornecem um sistema de direcionamento de veículo mais conveniente.
[006] De acordo com um aspecto do presente pedido, é fornecido um sistema de direcionamento de veículo que compreende: pelo menos dois dispositivos de referência separados, configurados para servir como uma referência de orientação de um veículo; um dispositivo de varredura a laser, configurado para emitir um feixe de laser e realizar uma varredura de uma região setorial com o feixe de laser de modo a medir uma distância de uma linha de conexão direta para conectar o dispositivo de varredura a laser a qualquer um dentre os pelo menos dois dispositivos de referência separados, e um ângulo incluído entre a linha de conexão direta correspondente e um corpo de veículo do veículo, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta; um processador, configurado para processar e armazenar dados; e em que o processador determina se a orientação do corpo de veículo em tempo real se desvia de uma orientação inicial do corpo de veículo no momento em que o sistema começa a operar ou não, de acordo com as distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para um primeiro dispositivo de referência separado e um segundo dispositivo de referência separado dos pelo menos dois dispositivos de referência respectivamente, e um ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta, conforme detectado pelo dispositivo de varredura a laser, em que a orientação inicial do corpo de veículo se destina a uma orientação do corpo de veículo em relação a uma linha de conexão direta entre o primeiro dispositivo de referência separado e o segundo dispositivo de referência separado, conforme determinado pelo sistema de direcionamento de veículo quando o sistema começa a operar.
[007] De acordo com outro aspecto do presente pedido, é fornecido um método para orientar um veículo que compreende: usar um dispositivo de varredura a laser do veículo para emitir uma pluralidade de sinais de feixe de laser em direção a pelo menos dois dispositivos de referência separados para realizar uma varredura de uma região setorial com o feixe de laser, de modo a medir uma distância de uma linha de conexão direta a partir de qualquer um dentre os pelo menos dois dispositivos de referência separados para o dispositivo de varredura a laser e um ângulo incluído entre a linha de conexão direta e um corpo de veículo do veículo, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta; e determinar se a orientação em tempo real do corpo de veículo se desvia de uma orientação inicial do corpo de veículo no momento em que o sistema começa a funcionar, com base nas distâncias medidas das linhas de conexão direta a partir de um primeiro dispositivo de referência separado e um segundo dispositivo de referência separado dos pelo menos dois dispositivos de referência separados para o dispositivo de varredura a laser e o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta, em que a orientação inicial do corpo de veículo se destina a uma orientação do corpo de veículo em relação a uma linha de conexão direta entre o primeiro e segundo dispositivos de referência separados, conforme determinado pelo sistema de direcionamento de veículo quando o sistema começa a operar.
[008] De acordo com um aspecto adicional do presente pedido, isso fornece um veículo de inspeção para realizar uma inspeção de segurança de um objeto que compreende um sistema de direcionamento de veículo conforme descrito acima, em que o dispositivo de varredura a laser é instalado em um lado lateral do veículo de inspeção.
Breve Descrição das Figuras [009] A Figura 1 mostra uma vista plana esquemática de um veículo de inspeção na técnica anterior.
[010] A Figura 2 mostra uma vista plana esquemática de um veículo de inspeção de acordo com o presente pedido, em que uma linha de conexão direta dentre os dispositivos de referência orienta paralela ao corpo inicial do veículo.
[011] A Figura 3 mostra uma vista plana esquemática de um veículo de inspeção de acordo com o presente pedido, em que uma linha de conexão direta dentre os dispositivos de referência orienta não paralela ao corpo inicial do veículo.
[012] A Figura 4 mostra uma vista plana esquemática de um veículo de inspeção em diferentes pontos de tempo de acordo com o presente pedido, durante uma operação da qual um relê dos dispositivos de referência é concluído.
Descrição Detalhada das Realizações Preferenciais [013] De acordo com uma realização do presente pedido, conforme mostrado na Figura 2, um sistema de direcionamento de veículo inclui: pelo menos dois dispositivos de referência separados para servirem como uma referência de orientação de um veículo 10; um dispositivo de varredura a laser 11, configurados para emitir um feixe de laser e realizar uma varredura de uma região setorial com o feixe de laser de modo a medir uma distância de uma linha de conexão direta entre o dispositivo de varredura a laser e qualquer um dentre os pelo menos dois dispositivos de referência separados, e um ângulo incluído entre a linha de conexão direta correspondente e o corpo de veículo do veículo; um processador, configurado para processar e armazenar dados. Na presente realização, o processador determina se a orientação do corpo de veículo 10 em tempo real se desvia de uma orientação inicial do corpo de veículo no momento em que o sistema começa a operar ou não, de acordo com as distâncias das linhas de conexão direta L1 e L2 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para um primeiro dispositivo de referência separado G1 e um segundo dispositivo de referência separado G2 dos pelo menos dois dispositivos de referência respectivamente, e um ângulo a1, a2 incluído entre cada uma das linhas de conexão direta L1, L2 e o corpo de veículo 10, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta L1 e L2, conforme detectado pelo dispositivo de varredura a laser 11. A orientação inicial do corpo de veículo se destina a uma orientação do corpo de veículo 10 em relação a uma linha de conexão direta entre o primeiro dispositivo de referência separado G1 e o segundo dispositivo de referência separado G2, conforme determinado pelo sistema de direcionamento de veículo quando o sistema começa a operar.
[014] A Figura 2 mostra uma realização do presente pedido. O corpo de veículo percorre ao longo de uma direção indicada por uma seta, e a orientação inicial do corpo de veículo é paralela a uma linha de conexão direta entre o primeiro dispositivo de referência separado G1 e o segundo dispositivo de referência separado G2.
[015] Em outra realização do presente pedido, a fim de facilitar a operação do sistema de direcionamento de veículo, uma pluralidade de dispositivos de referência separados G1, G2, ...Gn são dispostos para permitir que as linhas de conexão direta entre todos os dispositivos de referência separados G1, G2, ...Gn sejam paralelas à orientação inicial do corpo de veículo.
[016] A Figura 3 mostra outra modalidade da presente invenção. O corpo de veículo percorre ao longo de uma direção indicada por uma seta, e a orientação inicial do corpo de veículo é não paralela a uma linha de conexão direta entre o primeiro dispositivo de referência separado G1 e o segundo dispositivo de referência separado G2. Em outras palavras, a pluralidade de dispositivos de referência separados é disposta substancialmente ao longo de uma direção de extensão ou da direção de percurso do corpo de veículo. Entretanto, a linha de conexão direta entre os dispositivos de referência separados é não paralela à orientação inicial do corpo de veículo. Na prática, isso pode facilitar ao operador dispor os dispositivos de referência separados. Devido ao fato de que não é necessária qualquer medição estrita mediante a disposição dos dispositivos de referência separados, os dispositivos de referência separados podem ser dispostos rapidamente apenas intuitivamente.
[017] O dispositivo de varredura a laser pode emitir um feixe de laser, que pode ser usado para submeter à varredura dentro da região de setor. Especificamente, por exemplo, o feixe de laser emitido em sequência submete à varredura a partir de um lado em que uma cabeça do corpo de veículo está localizada em outro lado em que uma traseira do corpo de veículo está localizada, de modo a realizar a varredura em uma forma do setor. Um feixe de laser é emitido em intervalos de um ângulo fixo, por exemplo, 1 grau, 0,5 grau, ou um ângulo menor, de modo a cobrir a região na frente do corpo de veículo. Em uma realização do presente pedido, o feixe de laser é emitido continuamente em um intervalo de 1 grau, de modo a cobrir a região de forma setorial ou uma faixa de ângulo central de 180 graus. Visto que o feixe de laser pode ser emitido em uma sequência e refletido em um intervalo de um ângulo fixo, um ângulo de cada um dentre os feixes de laser em relação ao corpo de veículo pode ser determinado com base no número do feixe de laser. Por exemplo, quando os feixes de laser são emitidos na maneira de um intervalo de 1 grau, caso o feixe de laser seja emitido na décima sexta vez para iluminar o dispositivo de referência, então, um ângulo incluído entre a linha de conexão direta L1 ou L2 a partir do dispositivo de varredura a laser para o dispositivo de referência e o corpo de veículo é de 60 graus. Dessa maneira, o dispositivo de varredura a laser pode medir os comprimentos das linhas de conexão direta L1, L2 a partir do dispositivo de varredura a laser para o primeiro dispositivo de referência e o segundo dispositivo de referência respectivamente, os ângulos incluídos entre as linhas de conexão direta L1, L2 e o corpo de veículo, respectivamente, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta L1, L2. O modo de funcionamento do dispositivo de varredura a laser pode ser aplicado em qualquer uma das realizações do presente pedido. A título de brevidade, uma parte das realizações do presente pedido não discute repetidamente o modo de funcionamento do dispositivo de varredura a laser conforme descrito acima. Entretanto, deve ser entendido que, em cada realização do presente pedido, o dispositivo de varredura a laser pode funcionar de tal maneira conforme descrito acima.
[018] Quando o dispositivo de varredura a laser emite luz de laser e a varredura é realizada dentro da região setorial, os dispositivos de referência separados podem ser dispostos de modo relativamente arbitrário dentro de uma determinada região, e não há exigência estrita no espaçamento entre os dispositivos de referência G1, G2, ...Gn, contanto que o mesmo possa assegurar que pelo menos dois dispositivos de referência possam ser cobertos por essa região setorial. De acordo com a realização do presente pedido, o dispositivo de varredura a laser 11 recebe os dados do sinal a laser refletido pelo dispositivo de referência a ser medido. Com base nesses dados, as distâncias entre o dispositivo de varredura a laser 11 e cada um dos dispositivos de referência G1, G2, ...Gn pode ser medida e calculada, e um ângulo incluído entre dois feixes de laser pode ser calculado distinguindo-se o intervalo (ângulo) entre os dois feixes de laser através do sensor. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3, o dispositivo de varredura a laser 11 é fixado no corpo de veículo 10. Mediante a instalação o sensor, o mesmo deve ser mantido para ser paralelo ao corpo de veículo por um mecanismo de limitação mecânica. O dispositivo de varredura a laser 11 pode medir os comprimentos (distâncias) das linhas de conexão direta L1, L2 a partir do dispositivo de referência para o sensor, e o ângulo a1 incluído entre a linha de conexão direta L1 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o primeiro dispositivo de referência G1 e o corpo de veículo e o ângulo a2 incluído entre a linha de conexão direta L2 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o segundo dispositivo de referência G2 e o corpo de veículo podem ser determinados analisando-se o intervalo de ângulo e o feixe de laser refletido em relação ao corpo de veículo. De acordo com a fórmula de cálculo sobre a função trigonométrica, as distâncias verticais entre os dois dispositivos de referência e o corpo de veículo respectivamente podem ser calculadas. Na presente realização, as distâncias verticais a partir do corpo de veículo para os dois dispositivos de referência respectivamente são diferentes. De acordo com a realização do presente pedido, dois dispositivos de referência separados ou mais do que dois dispositivos de referência separados podem ser usados conforme a distância de percurso varia. O sistema de direcionamento de veículo de acordo com uma realização do presente pedido pode orientar o veículo usando-se os dispositivos de referência separados que são dispostos de modo arbitrário conforme mostrado na Figura 3, que será explicado em detalhe abaixo. Deve ser notado que os termos “primeiro”, “segundo”, “terceiro” e “quarto” usados no presente documento são destinados a indicar diferentes elementos, em vez de limitarem a sequência de importância ou de disposição dos elementos, ou a relação posicionai no espaço.
[019] O sistema de direcionamento de veículo de acordo com uma realização do presente pedido é mostrado na Figura 3, tomados apenas dois dispositivos de referência separados G1, G2 como um exemplo a título de descrição simplificada. Antes da operação do sistema, o mesmo pode ser iniciado primeiramente, isto é, “calibrando-se a referência”. O processador relê as distâncias correspondentes das linhas de conexão direta L1, L2 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o primeiro dispositivo de referência separado G1 e o segundo dispositivo de referência separado G2 que são fixados, e calcula os ângulos a1, a2 incluídos entre o corpo de veículo e as linhas de conexão direta L1, L2 respectivamente, analisando-se os intervalos de ângulo do feixe de laser refletido em relação ao corpo de veículo. De acordo com os parâmetros acima conhecidos, o sistema estabelecerá um sistema de coordenadas retangular em que o G1 é considerado como uma origem das coordenadas, em que uma linha imaginária que passa através do G1 e paralela ao corpo de veículo é considerada como um eixo geométrico X, e outra linha imaginária que passa através do G1 e é vertical ao corpo de veículo é considerada como um eixo geométrico Y. O processador pode calcular uma coordenada posicionai do ponto de referência G2 e uma coordenada posicionai do sensor e salvar as mesmas. Tais dados são os dados de calibração. O sistema de direcionamento de veículo de acordo com a realização do presente pedido constrói um sistema de coordenadas retangular imaginário usando-se os dados medidos pelo sensor de laser de região. Sob tal sistema de coordenadas retangular imaginário, a coordenada posicionai da origem inicial G1, a coordenada posicionai do sensor de laser de região e a coordenada posicionai do dispositivo de referência adjacente G2 para o dispositivo de referência G1 em que a origem está localizada são calibradas, e o controlador armazena as informações de inicialização do sistema. O indivíduo versado na técnica deverá entender que a coordenada posicionai da origem inicial G1, a coordenada posicionai do sensor de laser de região e a coordenada posicionai do dispositivo de referência adjacente G2 para o dispositivo de referência G1 em que a origem está localizada são correlacionadas uma com a outra, e, quando a orientação do corpo de veículo se desvia, o eixo geométrico X do sistema de coordenadas retangular imaginário mudará correspondentemente, e, portanto, o sistema de coordenadas retangular imaginário mudará também. Em outras palavras, quando as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência G1 e do segundo dispositivo de referência G2 mudam, o sistema de coordenadas retangular imaginário mudará, devido ao fato de que o primeiro dispositivo de referência e o segundo dispositivo de referência são fixados em termos de posição, e o sistema de coordenadas retangular imaginário mudará devido à mudança da orientação do corpo de veículo. Em uma realização do presente pedido, durante o processo de condução, o sistema de direcionamento de veículo determina as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência separado G1 e do segundo dispositivo de referência separado G2 medindo-se em qualquer ponto do tempo as distâncias da linha de conexão direta L1 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o primeiro dispositivo de referência separado e a linha de conexão direta L2 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o segundo dispositivo de referência separado respectivamente, os ângulos incluídos entre as linhas de conexão direta L1, L2 e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta L1, L2. Caso as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência separado e do segundo dispositivo de referência separado sejam mantidas constantes, a orientação do corpo de veículo é mantida constante.
[020] Em outra realização do presente pedido, durante o processo de condução, o sistema determinará as coordenadas em tempo real do dispositivo de varredura a laser 11, e obterá a orientação e posições em tempo real do corpo de veículo comparando-se cada uma das mesmas com as coordenadas de calibração e analisando-se e calculando-se os resultados de comparação. Quando a orientação de corpo de veículo está localizada em uma determinada faixa do limite, o traço de percurso do corpo de veículo coincidirá substancialmente com o eixo geométrico X do sistema de coordenadas de referência. E, então, a direção da condução não será ajustada, um volante ficará em um estado de retorno e o corpo de veículo percorrerá ao longo da direção original. Quando o traço de percurso se desvia de uma direção do eixo geométrico X do sistema de coordenadas de referência, o sistema controlará o grau de ajuste do volante, com base na direção de desvio e no grau de desvio do corpo de veículo. Entretanto, as informações de ajuste serão retroalimentadas de modo que todo o sistema de direcionamento de veículo esteja dentro de um controle de ciclo fechado. Isso permite ajustar a direção de percurso mais precisamente, ajustando assim a postura e a posição do corpo de veículo.
[021] Quanto ao sistema de direcionamento de veículo de acordo com a realização do presente pedido, quando o sistema começa a funcionar, o processador determina e armazena os ângulos a1, a2 respectivamente incluídos entre a linha imaginária inicial e as linhas de conexão entre o primeiro dispositivo de referência separado G1 e o segundo dispositivo de referência separado G2, e calcula as distâncias verticais da cabeça do veículo e da cauda do veículo a partir da linha de referência respectivamente por um algoritmo. A Figura 4 mostra um caso em que a linha de conexão entre os dois dispositivos de referência não é paralela ao corpo de veículo no início (o veículo percorre ao longo da direção indicada pela seta). Nesse caso, a linha imaginária que estende através de G1 e paralela à direção do corpo de veículo não coincide com a outra linha imaginária que estende através de G2 e paralela à direção do corpo de veículo, ou seja, no sistema de coordenada em que o G1 é considerado como a origem, o G1 e G2 têm coordenadas longitudinais diferentes. De acordo com a realização do presente pedido, quando o sistema é inicialmente calibrado, o processador grava as coordenadas dos pontos de referência adjacentes à origem, isto é, a coordenada posicionai do ponto G1 é (0, 0), e a coordenada posicionai do ponto G2 é (Ox, Dy), enquanto o Dy não é zero. Quando se analisa as distâncias da cabeça e da cauda do veículo a partir da linha de referência, uma quantidade desviada Dy do ponto G2 em relação ao ponto G1 é compensada pelo algoritmo. Dessa maneira, se assegura que durante o processo de percurso, o corpo de veículo mantém sempre o percurso ao longo do eixo geométrico X na distância fixa a partir da linha imaginária que se estende através do G1 e é paralela à direção do corpo de veículo, ou seja, o corpo de veículo mantém sempre o percurso ao longo do eixo geométrico X com a distância entre o G1 e o corpo de veículo quando o corpo de veículo é calibrado.
[022] Visto que o sistema de coordenada de referência imaginário é determinado, durante o processo de percurso do veículo 10, é possível determinar se o veículo 10 se desvia da direção inicial ou não com base no sistema de coordenada de referência imaginário. Em uma realização, durante o processo de percurso do veículo 10, a coordenada posicionai em tempo real do sensor no sistema de coordenada de referência imaginário pode ser determinada medindo-se as distâncias em tempo real das linhas de conexão direta L1, L2 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o primeiro dispositivo de referência separado G1 e o segundo dispositivo de referência separado G2 respectivamente, e os ângulos em tempo real incluídos entre as linhas de conexão direta L1, L2 e o corpo de veículo respectivamente através do dispositivo de varredura a laser 11. As coordenadas posicionais da cabeça e da cauda são calculadas com base na posição em tempo real (a1, a2) em que o sensor está localizado dentro do corpo de veículo e, portanto, as distâncias da posição ( α 1, α2 ) a partir da cabeça e da cauda do veículo respectivamente, calculando, assim, a postura e a posição do corpo de veículo. A posição em tempo real do veículo 10 é comparada com a posição calibrada inicial, de modo a determinar a direção de desvio e a quantidade desviada do corpo de veículo.
[023] De acordo com a realização do presente pedido, quando a distância de percurso é muito longa, conforme o veículo 10 percorre continuamente, o dispositivo de varredura a laser 11 se torna mais e mais distante do primeiro e do segundo dispositivos de referência separados, nesse momento, é possível fornecer um terceiro, um quarto ou mais dispositivos de referência para continuar a operação de direcionar o veículo. Em outras palavras, o sistema de direcionamento de veículo inclui uma pluralidade de dispositivos de referência, que pode habilitar a região setorial submetida à varredura com o dispositivo de varredura a laser 11a cobrir dois dispositivos de referência, de modo a realizar o direcionamento do veículo, e continuar o processo de direcionar o veículo conforme o veículo se move. Quando a referência sai da faixa coberta pela região de varredura setorial do dispositivo de varredura a laser 11, o sistema perderá o abastecimento dos dados de medição. Nesse momento, é necessário adicionar uma nova referência, e a extensão dos dispositivos de referência será atingida por meio de relê dos dispositivos de referência, alongando, assim, a trajetória de navegação do sistema ao corpo de veículo. Conforme mostrado na Figura 4, a presente realização do presente pedido fornece um terceiro dispositivo de referência separado. Quando a distância de percurso do veículo 10 aumenta, o número dos dispositivos de referência separados pode ser adicionado continuamente. De acordo com uma realização do presente pedido, o princípio de funcionamento para direcionar o veículo com o segundo dispositivo de referência separado e o terceiro dispositivo de referência separado é idêntico àquele com o primeiro dispositivo de referência e o segundo dispositivo de referência conforme descrito acima.
[024] Em uma realização do presente pedido, quando o veículo 10 percorre uma determinada distância, o sistema determinará que o dispositivo de varredura a laser 11 esteve distante do primeiro dispositivo de referência separado e do segundo dispositivo de referência separado. Nesse momento, o mesmo deverá fazer um relê, de modo a usar o segundo dispositivo de referência separado e o terceiro dispositivo de referência separado conforme os dois pontos de referência usados atualmente, assegurando, assim, a confiabilidade dos dados. O dispositivo de varredura a laser 11 continua a funcionar da maneira conforme descrito acima. Nas distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o segundo dispositivo de referência separado G2 e o terceiro dispositivo de referência separado G3 respectivamente, e os ângulos incluídos entre o corpo de veículo e as linhas de conexão direta, o processador estabelece um sistema de coordenada em que o ponto G2 é considerado como uma origem, e uma linha imaginária que estende através do ponto G2 e paralela à direção do corpo de veículo no momento inicial é considerada como um eixo geométrico X. Com base nos valores de coordenadas do G2 medido sob o sistema de referência em que o G2 é usado como a origem, as coordenadas do dispositivo de varredura a laser 11 sob o sistema de coordenada em que o G2 é usado a origem do mesmo será corrigida uma vez, de modo a assegurar sob diferentes sistemas de coordenada, as coordenadas para a mesma posição do corpo de veículo serão calculadas para serem idênticas. Entretanto, a postura e posição em tempo real do corpo de veículo calculadas sob esse sistema de coordenada serão salvas. Dessa maneira, um relê é feito e, subsequentemente, o relê continuará conforme a distância de percurso do corpo de veículo aumenta.
[025] Após o corpo de veículo terminar um único percurso ao longo da mesma direção, quando o corpo de veículo percorre ao longo de uma direção oposta, o sistema implantará a medição, e recorrerá às informações de coordenada do dispositivo de referência durante o percurso dianteiro de modo a realizar correspondência com a posição do corpo de veículo durante o percurso dianteiro, eliminando, assim, o acúmulo do erro em grande medida.
[026] Em outra realização do presente pedido, quando o sistema de direcionamento de veículo direciona o veículo usando-se o segundo dispositivo de referência separado G2 e o terceiro dispositivo de referência separado G3 novamente, um estado transiente do corpo de veículo é usado como um estado inicial, e um sistema de coordenadas retangular imaginário em que o segundo dispositivo de referência separado G2 é considerado como a origem pode ser determinado de uma maneira similar ao processo de usar o primeiro e segundo dispositivos de referência separados G1 e G2 conforme descrito acima e, assim, as coordenadas do segundo e terceiro dispositivos de referência separados G2 e G3 assim como o dispositivo de varredura a laser 11, são calculadas sob o novo sistema de coordenadas retangular imaginário em que o segundo dispositivo de referência separado G2 é considerado como a origem. Em outras palavras, o veículo pode também ser direcionado independente dos parâmetros dentro do sistema de coordenadas retangular em que o primeiro dispositivo de referência separado G1 é usado como a origem. Entretanto, a postura e posição em tempo real do corpo de veículo calculadas sob esse sistema de coordenada serão salvas. Dessa maneira, um relê é feito por tal algoritmo, e o relê subsequente continuará conforme a distância de percurso do corpo de veículo aumenta. Após o corpo de veículo terminar um único percurso ao longo da mesma direção, quando o corpo de veículo percorre ao longo de uma direção oposta, o sistema recorrerá às informações de coordenada do dispositivo de referência ou ponto durante o percurso dianteiro para realizar correspondência com a posição do corpo de veículo durante o percurso dianteiro com base na detecção de algoritmo, eliminando, assim, o acúmulo do erro em grande medida.
[027] De acordo com a realização do presente pedido, a orientação inicial do corpo de veículo usada no presente documento não é limitada à orientação do corpo de veículo quando o veículo começa a se mover inicialmente. Deve ser entendido a partir da descrição acima que a orientação inicial do corpo de veículo pode ser a orientação do corpo de veículo em qualquer ponto do tempo. Quando a orientação do corpo de veículo em um determinado ponto de tempo é usada como a orientação inicial, o sistema de direcionamento de veículo pode medir a orientação subsequente do corpo de veículo e ajustar ou controlar a orientação do corpo de veículo. Por esse motivo, pode ser entendido que o sistema de direcionamento de veículo da presente realização pode medir se a orientação do corpo de veículo no próximo ponto de tempo se desvia da orientação do corpo de veículo no ponto de tempo precedente.
[028] Em uma realização do presente pedido, é fornecido um método para orientar um veículo que inclui as etapas de: usar um dispositivo de varredura a laser 11 do veículo para emitir uma pluralidade de sinais de feixe de laser em direção a pelo menos dois dispositivos de referência separados para realizar uma varredura de uma região setorial com o feixe de laser, de modo a medir a distância da linha de conexão direta a partir de qualquer um dentre os pelo menos dois dispositivos de referência separados para o dispositivo de varredura a laser 11 e o ângulo incluído entre a linha de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta. O método também inclui determinar se a orientação em tempo real do corpo de veículo 10 se desvia da orientação inicial do corpo de veículo quando o sistema começa a funcionar, com base nas distâncias medidas das linhas de conexão direta L1, L2 a partir do primeiro dispositivo de referência separado G1 e do segundo dispositivo de referência separado G2 dos pelo menos dispositivos de referência separados para o dispositivo de varredura a laser 11 e o ângulo entre as linhas de conexão direta L1, L2 e o corpo de veículo, ou o ângulo entre as linhas de conexão direta L1, L2. A orientação inicial do corpo de veículo se destina à orientação do corpo de veículo 10 em relação às linhas de conexão direta do primeiro e segundo dispositivos de referência separados G1, G2, conforme determinado pelo sistema de direcionamento de veículo quando o sistema começa a funcionar.
[029] Especificamente, quando o sistema começa a funcionar, o processador determinará e armazenará a orientação inicial do corpo de veículo com base nas distâncias das linhas de conexão direta L1, L2 a partir do primeiro dispositivo de referência separado G1 e do segundo dispositivo de referência separado G2 para o dispositivo de varredura a laser 11 respectivamente, e o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta L1, L2 e o corpo de veículo 10, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta L1, L2, conforme medido pelo dispositivo de varredura a laser 11; e assim determinará as coordenadas posicionais do segundo dispositivo de referência separado e dispositivo de varredura a laser dentro do sistema de coordenadas retangular em que o primeiro dispositivo de referência separado G1 é usado como a origem, em que um eixo geométrico do sistema de coordenadas retangular é paralelo à orientação inicial do corpo de veículo 10.
[030] O dispositivo de varredura a laser 11 emite o feixe de laser em sequência em um determinado intervalo de ângulo, de modo a determinar o ângulo de cada feixe de laser emitido em relação ao corpo de veículo 10, determinando, assim, o ângulo determinado entre o feixe de laser refletido pelo dispositivo de referência e o corpo de veículo 10.
[031] Em uma realização do presente pedido, as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência separado e do segundo dispositivo de referência separado são determinadas medindo-se em qualquer ponto do tempo as distâncias da linha de conexão direta L1 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o primeiro dispositivo de referência separado G1 e da linha de conexão direta L2 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o segundo dispositivo de referência separado G2, os ângulos incluídos entre as linhas de conexão direta L1, L2 e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta L1, L2. Caso as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência separado e do segundo dispositivo de referência separado continuem constantes, a orientação do corpo de veículo não se altera.
[032] Em outra realização do presente pedido, o método para orientar um veículo inclui: determinar as coordenadas em tempo real do dispositivo de varredura a laser 11 medindo-se em qualquer ponto do tempo as distâncias da linha de conexão direta L1 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o primeiro dispositivo de referência separado G1 e a linha de conexão direta L2 a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o segundo dispositivo de referência separado G2, os ângulos incluídos entre as linhas de conexão direta L1, L2 e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta L1, L2, obtendo, assim, a orientação e posições em tempo real do corpo de veículo 10.
[033] Em outra realização do presente pedido, o método para orientar o veículo inclui: fornecer um terceiro dispositivo de referência, e o sistema de direcionamento de veículo determinar se a orientação em tempo real do corpo de veículo 10 se desvia da orientação inicial do corpo de veículo com base nas distâncias da linha de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o terceiro dispositivo de referência separado G3 e da linha de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser 11 para o segundo dispositivo de referência separado G2 respectivamente, os ângulos incluídos entre as linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta, conforme detectado pelo dispositivo de varredura a laser 11.
[034] Em outra realização do presente pedido, o método para orientar o veículo inclui: fornecer uma pluralidade de dispositivos de referência, e direcionar o veículo 10 usando-se dois dos dispositivos de referência que são cobertos por uma região setorial submetida à varredura pelo dispositivo de varredura a laser 11, realizando, assim, continuamente o processo para direcionar o veículo.
[035] Em uma realização do presente pedido, um veículo de inspeção 10 para realizar uma inspeção de segurança de um objeto, que inclui o sistema de direcionamento de veículo conforme descrito acima, em que o dispositivo de varredura a laser 11 é instalado em um lado lateral do veículo de inspeção 10.
[036] Conforme comparado com o defletor de referência, uma pluralidade de dispositivos de referência separados é fornecida, de modo a reduzir significativamente o tempo para instalar e ajustar os mesmos. O número dos dispositivos de referência separados pode ser selecionado flexivelmente, o volume dos mesmos é menor, e os mesmos podem ser transportados convenientemente, de modo que os mesmos possam atingir a exigência para transladar o veículo entre diferentes localizações. Não há alta precisão de instalação para os dispositivos de referência separados. Por exemplo, mesmo caso dois dispositivos de referência cilíndricos não sejam estritamente instalados de acordo com uma linha de referência imaginária, o erro relativo pode ser calculado. Dessa maneira, considerando-se o erro relativo, a posição e a postura do corpo de veículo podem ser reconhecidas.
Reivindicações
Claims (14)
1. SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE VEÍCULO caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos dois dispositivos de referência separados, configurados para servirem como uma referência de orientação de um veículo; um dispositivo de varredura a laser, configurado para emitir um feixe de laser e realizar uma varredura de uma região setorial com o feixe de laser de modo a medir uma distância de uma linha de conexão direta para conectar o dispositivo de varredura a laser a qualquer um dentre os pelo menos dois dispositivos de referência separados, e um ângulo incluído entre a linha de conexão direta correspondente e um corpo de veículo do veículo, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta; um processador, configurado para processar e armazenar os dados; em que o processador determina se a orientação do corpo de veículo em tempo real se desvia de uma orientação inicial do corpo de veículo no momento em que o sistema começa a operar ou não, de acordo com as distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para um primeiro dispositivo de referência separado e um segundo dispositivo de referência separado dos pel-500o menos dois dispositivos de referência respectivamente, e um ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta conforme detectado pelo dispositivo de varredura a laser, em que a orientação inicial do corpo de veículo se destina a uma orientação do corpo de veículo em relação a uma linha de conexão direta entre o primeiro dispositivo de referência separado e o segundo dispositivo de referência separado, conforme determinado pelo sistema de direcionamento de veículo quando o sistema começa a operar.
2. SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado: para determinar e salvar a orientação inicial do corpo de veículo quando o sistema começar a operar, com base nas distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para o primeiro dispositivo de referência separado e o segundo dispositivo de referência separado respectivamente, e o ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta medidas pelo dispositivo de varredura a laser; para estabelecer um sistema de coordenadas retangular com o primeiro dispositivo de referência separado como uma origem das coordenadas; e para determinar as coordenadas posicionais do segundo dispositivo de referência separado e do dispositivo de varredura a laser, em que um eixo geométrico do sistema de coordenadas retangular é paralelo à orientação inicial do corpo de veículo do veículo.
3. SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de varredura a laser tem a capacidade de determinar um ângulo de cada feixe de laser emitido em relação ao corpo de veículo por meio dos feixes de laser que são emitidos em sequência em um determinado intervalo de ângulo, de modo que o ângulo determinado entre o feixe de laser refletido pelo dispositivo de referência e o corpo de veículo seja determinado.
4. SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de direcionamento de veículo determina as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência separado e do segundo dispositivo de referência separado medindo-se em qualquer ponto do tempo as distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para o primeiro dispositivo de referência separado e o segundo dispositivo de referência separado respectivamente, e o ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta; e, caso as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência separado e do segundo dispositivo de referência separado continuem constantes, a orientação do corpo de veículo não se altera.
5. SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de direcionamento de veículo determina as coordenadas em tempo real do dispositivo de varredura a laser medindo-se em qualquer ponto do tempo as distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para o primeiro dispositivo de referência separado e o segundo dispositivo de referência separado respectivamente, e o ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta, obtendo, assim, orientação e posições em tempo real do corpo de veículo.
6. SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de direcionamento de veículo compreende adicionalmente um terceiro dispositivo de referência, e determina se a orientação em tempo real do corpo de veiculo se desvia da orientação inicial do corpo de veículo ou não, com base nas distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para o terceiro dispositivo de referência e o segundo dispositivo de referência respectivamente, e um ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta conforme detectado pelo dispositivo de varredura a laser.
7. SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE VEÍCULO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o sistema de direcionamento de veículo compreende uma pluralidade de dispositivos de referência, e permite direcionar o veículo usando-se dois dentre a pluralidade de dispositivos de referência que são cobertos pela região setorial submetida à varredura pelo dispositivo de varredura a laser, e para realizar continuamente o processo para direcionar o veículo conforme o veículo se move.
8. MÉTODO PARA ORIENTAR UM VEÍCULO caracterizado pelo fato de que compreende: usar um dispositivo de varredura a laser do veículo para emitir feixes de laser em direção a pelo menos dois dispositivos de referência separados para realizar uma varredura de uma região setorial com o feixe de laser, de modo a medir uma distância de uma linha de conexão direta a partir de qualquer um dente os pelo menos dois dispositivos de referência separados para o dispositivo de varredura a laser e um ângulo incluído entre a linha de conexão direta e um corpo de veículo do veículo, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta; e determinar se a orientação em tempo real do corpo de veículo se desvia de uma orientação inicial do corpo de veículo no momento em que o sistema começa a funcionar, com base nas distâncias medidas das linhas de conexão direta a partir de um primeiro dispositivo de referência separado e um segundo dispositivo de referência separado dos pelo menos dois dispositivos de referência separados para o dispositivo de varredura a laser e o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta, em que a orientação inicial do corpo de veículo se destina a uma orientação do corpo de veículo em relação a uma linha de conexão direta entre o primeiro e segundo dispositivos de referência separados, conforme determinado pelo sistema de direcionamento de veículo quando o sistema começa a operar.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: quando o sistema começa a operar, o processador é configurado: para determinar e salvar a orientação inicial do corpo de veículo, com base nas distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para o primeiro dispositivo de referência separado e o segundo dispositivo de referência separado respectivamente, e o ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta medidas pelo dispositivo de varredura a laser; para estabelecer um sistema de coordenadas retangular com o primeiro dispositivo de referência separado como uma origem das coordenadas; e para determinar as coordenadas posicionais do segundo dispositivo de referência separado e do dispositivo de varredura a laser, em que um eixo geométrico do sistema de coordenadas retangular é paralelo à orientação inicial do corpo de veículo do veículo.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de varredura a laser tem a capacidade de determinar um ângulo de cada feixe de laser emitido em relação ao corpo de veículo por meio dos feixes de laser que são emitidos em sequência em um determinado intervalo de ângulo, de modo que o ângulo determinado entre o feixe de laser refletido pelo dispositivo de referência e o corpo de veículo seja determinado.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência separado e do segundo dispositivo de referência separado medindo-se em qualquer ponto do tempo as distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para o primeiro dispositivo de referência separado e o segundo dispositivo de referência separado respectivamente, e o ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta; quando as coordenadas posicionais do primeiro dispositivo de referência separado e do segundo dispositivo de referência separado continuam constantes, a orientação do corpo de veículo não se altera.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar as coordenadas em tempo real do dispositivo de varredura a laser medindo-se em qualquer ponto do tempo as distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para o primeiro dispositivo de referência separado e o segundo dispositivo de referência separado respectivamente, e o ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou o ângulo incluído entre as linhas de conexão direta, obtendo, assim, orientação e posições em tempo real do corpo de veículo.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente fornecer um terceiro dispositivo de referência, e o sistema de direcionamento de veículo determina se a orientação em tempo real do corpo de veículo se desvia da orientação inicial do corpo de veículo ou não, com base nas distâncias das linhas de conexão direta a partir do dispositivo de varredura a laser para o terceiro dispositivo de referência e o segundo dispositivo de referência respectivamente, e um ângulo incluído entre cada uma das linhas de conexão direta e o corpo de veículo, ou um ângulo incluído entre as linhas de conexão direta conforme detectado pelo dispositivo de varredura a laser.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma pluralidade de dispositivos de referência, e direcionar o veículo usando-se dois dentre a pluralidade de dispositivos de referência que são cobertos pela região setorial submetida à varredura pelo dispositivo de varredura a laser, realizando, assim, continuamente o processo para direcionar o veículo conforme o veículo se move.
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