CN101135564A - 确定移动平台的位置的设备和方法 - Google Patents

Abstract

诸如购物车、平板车或铲车之类的移动平台配有多个辐射检测器，所述辐射检测器在视野范围方面被遮蔽或受限并与可从传感器与发射器的交互作用识别平台位置的电路协作。位置包括地点和朝向。每个检测器或传感器被遮蔽，以将其视野限制为球体的一个限定部分。

Description

确定移动平台的位置的设备和方法

技术领域

本发明涉及确定诸如手推车之类的移动平台在诸如零售店、库房或其他大场地之类的环境内的位置的技术。

背景技术

过去业已认识到能够确定诸如购物车之类的移动平台在平台所穿行的场地内的位置是有用的。如在这里所使用的那样，所谓“位置”(position)是指如在X-Y坐标网格上的地点(location)和以罗盘位置基点作为参考的朝向(orientation)。因此，位置给出了车的坐标网格地点和接着要向前运动的特定方向的“指向”。

在颁发给Vela等人的先前美国专利4,882,724可以看到这种信息的用途的例子。如在那里所说明的，用位置信息为购物者提供诸如产品在商业机构内相对购物车位置的地点之类的基本信息。因此，可以将需要牛奶的购物者引向商店内陈列牛奶的地点。

这种现有的设备和方法所引起的一个难点在于在用红外辐射源和检测器来实现购物车的地点确定设备和方法的技术中的改变。在这种设备和方法中，关于设置在一个空间地面上的已知发射器的可用解决方案可能成为问题。这个问题就是本发明要解决的。

发明内容

本发明的一个目的是增强用于在诸如库房或零售店之类的限定空间内移动的诸如购物车之类的移动平台的地点确定设备和方法的有效性。这个目的是通过在车上配置多个辐射检测器来实现的，所述辐射检测器在视野范围方面被遮蔽(screen)或受限并与可从传感器与发射器的交互作用识别车的位置的电路协作。每个检测器或传感器被遮蔽以限制其对球体的一个限定部分的视野。

附图说明

以上说明了本发明的一些用途，从以下结合附图所作的说明中可以看到本发明的其他一些用途，在这些附图中：

图1为如本发明所考虑的配备有多个辐射接收器、呈现为购物车的移动平台的透视图；

图2为图1中所例示的一对接收器的按比例放大的透视图，以虚线示出了限制接收机的视野的屏板或遮蔽件的定位；

图3为简化垂直正视图，示出了在接收器的地点相对IR发射器改变时顶上的IR发射器与打到图2中的接收组件的IR照射之间的关系，还例示了两个和三个接收器或传感器的配置情况，它们各自的屏板和“覆盖”在下面有较为详细的说明；

图4为与图3的一部分类似的视图，例示了四个接收机和它们所关联的屏板的配置；

图5为与图3的一部分类似的视图，例示了四个接收机的“覆盖”；以及

图6为环境视图，示出图1的移动平台在使用本发明的环境内的情况。

具体实施方式

虽然下面将结合示出本发明的一个优选实施例的附图对本发明进行详细说明，但在开始以下说明时应指出的是，本领域技术人员可以对在这里所说明的本发明进行修改，而仍能获得本发明的有利结果。因此，应将以下说明理解为针对本领域技术人员的宽泛的教导性说明，而不是对本发明的限制。

现在来看图1和6，按照本发明设计的移动平台的一种形式在图中示为购物车10。购物车10上安装了多个辐射接收器11，这些辐射接收器被遮蔽成使每个接收器的接收范围(field of receptivity)被限制为球体的一个限定部分。虽然示为购物车，但移动平台可以采取本发明所预期的其他形式，诸如在各种零售或商用环境(如提供批量购买、建筑材料等的营业所或仓储商店)内使用的平板车、建筑材料车或铲车之类。图6所示的车10的环境为杂货店之类的环境，货柜或陈列架安排在销售地面上，而一系列辐射源或发射器14布置在天花板上或货架上方。这样的环境在现有技术中是已知的，例如可参见上面所提到的Vela等人的美国专利4,882,724。在这里，发射器14和接收器11优选的是用红外辐射(在这里也简称为IR)进行工作。发射器14可以用提供数字编码信号这样的方式驱动，数字编码信号具体地识别各个发射器或发射器的限定的区域或发射器的行或列，其作用在下面会更为清楚。

图1和6的设备的基本构思和操作这种系统的方法为车10的操作员可以穿过发射器14下的空地，同时与接收器关联的电路跟踪车10的位置。这种位置跟踪使得能够达到一系列的期望结果，从向用户提供产品提示，到为商店管理提供客户分析用的信息，再到辅助进行计算机化的结账方案。本发明考虑了在所有这些方式和其他在这里没有具体提到的方式中的效用。

按照本发明的重要特征，对接收器的视野的遮蔽和与接收器关联的电路以有益的方式配合，以在接收器11处在多种辐射接收模式间进行区分并根据所述接收模式的识别结果识别平台10相对于发射器14的位置。图2例示了在两个接收器11之间的遮蔽隔板15的放置情况，遮蔽隔板15将每个接收器的视野限制为球体的一个限定部分。具体地说，如果有两个接收器11和单个屏板或遮蔽件15(图2)，视野就被限制为以屏板15与接收器的底座16的交线为中心的球体的大约四分之一(大约是遮蔽件15上方半球的二分之一)。这种对视野的限制是本发明的一个重要特征，使本发明不同于现有结构。

这个作用从图3可以看得更清楚，其中示出了车在发射器14下方运动的情况。从图中可以看出，将接收器放置在发射器正下方(该位置标为“两者”)时使图1和2的两个接收器同等暴露于从上面发射的辐射之下。将接收器放置在发射波束边缘附近使得图1和2中的两个接收器中的一个暴露于自上面发射的辐射之下而另一个由于它处在遮蔽件15的阴影内而没有暴露于自上面发射的辐射之下。

IR发射器以锥形波束向下照射，照射下面地面上的第一圆形区域。接收器11的这些部件安装在一个平面上。这个平面与照射的锥形波束的交会区域是第二圆形区域，在这里称为发射器的“覆盖”。圆形的覆盖分成一些区段，每个区段表示对于移动平台的特定朝向有着传感器11的特定照射和/或遮蔽模式的地点。这也由图3中标为两个传感器的部分示出，其中示出了两个接收器11和单个屏板15。圆形表示示出了随着车恰在一个发射器下面时移动到垂直位置的左侧和右侧所出现的情况，因为左侧或右侧接收器“变暗”或者说被从发射器的视野遮蔽。暴露于发射器的接收器示为一个圆圈，受到遮蔽而没有暴露于发射器的接收器示为一个黑点。

需要有一个定向机构以唯一确定物理地点，因为如果车的朝向改变，多个地点可能产生同样的照射模式。例如，在移动平台朝北或朝南的情况下，一个2传感器系统会产生同样的照射模式(如果地点改变到发射器中心线的相对侧的话)。

图3的另一部分例示了一个接收器阵列，这个阵列具有三个接收器11和一个屏板单元15，从上垂直向下看，屏板单元15呈现为将一个圆分成三个各为120度的部分而不是2接收器配置的两个180度的半圆。采用三个接收器和一个三边屏板(示于图3的下部)，每个接收器的视野被限制在一个球体的六分之一左右。图3中还示出了这种配置的覆盖。

图4和5示出了一个有四个接收器11的接收器阵列，屏板将一个圆划分成四个90度的象限。在这种配置中，每个接收器具有被限制为球体的八分之一左右的视野，覆盖如图5所示。如从对示出多于两个的接收器的本发明的这些形式的考虑中可以更清楚地看到的那样，但如也适用于较简单的形式和图3那样，遮蔽视野将导致接收器的视野有至少某种程度的交叠。

如上面所提到的，位置包括至少两个成分：地点和朝向。操作上与接收器关联的电路可以用一些可行方式之一来区分这两个特性。一个途径是在电路中包括诸如响应磁场方向的固态罗盘或器件之类的定向设备。这样一个设备可以得到指示车10相对于罗盘基点的朝向的输入。另一个途径是利用发射器信号的可能数字编码和在接收器处的接收差异来区别相对于多个接收器的朝向，特别是在天花板上的阵列使得接收器阵列在任何给定位置都能看到和响应多个发射器的情况下。在这种情况下，例如考虑一个4接收器阵列的覆盖，一个接收器可能受到一个发射器的照射(例如，图5中处在右上象限内的接收器)，而另一个接收器)受到另一个经不同编码的发射器的照射(例如，处在这个阵列的左下象限的接收器)。所关联的电路于是就可以区别这些模式，从而不仅可以确定地点而且可以确定朝向。作为又一个可供选择的替代方案，电路可以包括内部跟踪手推车的运动的惯性设备。

在按照本发明设计的实际方法中，过程包括：将多个辐射接收器安装在移动平台上；遮蔽每个接收器以将其接收范围限制为球体的一个限定部分；在接收器处区别辐射接收的多个模式；以及根据对接收模式的识别结果来识别平台相对辐射源的位置。更详细的可能步骤可以从上面给出的对设备的说明中看到。

在附图和说明中提出了本发明的一个优选实施例，虽然使用了一些专用术语，但因此给出的说明使用的只是一般和说明意义上的术语，并不起限制作用。

Claims (23)

1.一种设备，包括：

移动平台；

安装在所述平台上的多个辐射接收器，所述多个辐射接收器被遮蔽成将每个所述接收器的接收范围限制为球体的一个限定部分；以及

操作上与所述接收器连接的电路，用来在所述接收器处区别辐射接收的多个模式并根据所述接收模式的识别结果来识别所述平台相对于所述辐射源的位置。

2.按照权利要求1所述的设备，其中所述移动平台是购物车。

3.按照权利要求1所述的设备，其中所述多个辐射接收器包括两个接收器。

4.按照权利要求3所述的设备，还包括将每个接收器的视野限制为大约球体的四分之一的遮蔽组件。

5.按照权利要求1所述的设备，其中所述多个接收器包括三个接收器。

6.按照权利要求5所述的设备，还包括将每个接收器的视野限制为大约球体的六分之一的遮蔽组件。

7.按照权利要求1所述的设备，其中所述多个接收器包括四个接收器。

8.按照权利要求7所述的设备，还包括将每个接收器的视野限制为大约球体的八分之一的遮蔽组件。

9.按照权利要求1所述的设备，其中从两个传感器接收的不同辐射源信息与所述源之间的已知物理关系组合起来，以确定移动平台的朝向。

10.按照权利要求1所述的设备，还包括安装在所述移动平台上的定向设备，所述定向设备在操作上与所述电路耦接，与所述电路协作以确定所述平台相对于罗盘基点的朝向，作为所述平台的位置识别中的一个元素。

11.按照权利要求10所述的设备，其中从两个传感器接收的不同辐射源信息与所述源之间的已知物理关系组合起来，以验证移动平台的朝向。

12.按照权利要求1所述的设备，其中所述多个接收器中的每个接收器的视野与所述多个接收器中的另一个接收器的视野的一部分交叠。

13.一种方法，包括：

将多个辐射接收器安装在移动平台上；

遮蔽每个接收器，以将其接收范围限制为球体的一个限定部分；

在接收器处区别辐射接收的多个模式；以及

根据接收模式的识别结果来识别平台相对于辐射源的位置。

14.按照权利要求13所述的方法，其中所述安装接收器包括将接收器安装在购物车上。

15.按照权利要求13所述的方法，其中所述安装接收器包括将两个接收器安装在平台上。

16.按照权利要求15所述的方法，其中所述遮蔽接收器包括安装将每个接收器的视野限制为大约球体的四分之一的遮蔽组件。

17.按照权利要求13所述的方法，其中所述安装接收器包括将三个接收器安装在平台上。

18.按照权利要求17所述的方法，其中所述遮蔽接收器包括安装将每个接收器的视野限制为大约球体的六分之一的遮蔽组件。

19.按照权利要求13所述的方法，其中所述安装接收器包括将四个接收器安装在平台上。

20.按照权利要求19所述的方法，其中所述遮蔽接收器包括安装将每个接收器的视野限制为大约球体的八分之一的遮蔽组件。

21.按照权利要求13所述的方法，还包括确定所述平台相对于罗盘基点的朝向，作为在所述平台的位置识别中的一个元素。

22.按照权利要求13所述的方法，其中从两个传感器接收的不同辐射源信息与所述源之间的已知物理关系组合起来，以推断移动平台的朝向。

23.按照权利要求13所述的方法，其中所述安装接收器包括将接收器安排成使得每个接收器的视野与另一个接收器的视野的一部分交叠。

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