CN103557861A

CN103557861A - 一种高精度自定位系统

Info

Publication number: CN103557861A
Application number: CN201310586758.3A
Authority: CN
Inventors: 胡达广
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-02-05

Abstract

一种高精度自定位系统，本发明是定位系统技术的一个领域。为了在运载工具服务场所内，帮助运载工具实现高精度定位，本发明采取了如下技术措施：在运载工具上安装电脑、红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置。红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置同时连接电脑。在电脑上安装运载工具服务工作场所的电子平面图。在运载工具服务工作的地面上或地面下，最少设置一个红外线座标发射点，用于向经过该点的运载工具的电脑自动输入该点的座标；这样做的好处是：装有本系统的运载工具，靠自身上的设备能够精确记载自己的行踪。给电脑装上当前运载工具服务场所的电子平面图和为电脑输入系统当前所在地点的座标，电脑就能实现高精度定位。

Description

一种高精度自定位系统

技术领域

本发明是定位系统技术的一个领域。

背景技术

提到定位导航，人们很自然就会想起现有技术下被广泛使用的卫星定位导航技术。但是有一些场合是无法使用卫星定位导航技术的。例如室内环境的大型超市、工厂车间和一些定位精度要求很高的场所等。这些地方由于一般都在室内，很难接收到定位卫星发出的信号。另一方面，有些地方虽然在室外，但卫星定位的误差一般都无法满足这些场合的定位精度要求，所以它们都不能或不适合使用卫星信号进行定位；在现有技术中，除卫星定位技术外还有红外定位技术和超声定位等技术，但是这些定位技术在室内有障碍物等复杂环境中应用时，很容易受庶挡、反射回波等不利因数的影响而难以使用；人类社会的自动化和信息化程度越来越高，在这大环境下，解决高精度定位导航问题的意义重大。举例说：工厂的自动化、智能化都离不开室内复杂环境下的高精确度定位，车间内的机器人、自动运输的智能车，还有大型自选超市和仓库等等。以大型自选超市为例，相信大家都有到超市购物的经历。超市的规模越来越大，动不动都千几二千平米，甚至几千平米。超市的货品种类和规格更加多得难以统计。各种各样的商品摆满货架，五光十色令人眼花缭乱。要在这“商品的海洋”中尽快找到自己要找的东西不是一件容易的事。另一方面，超市里的货架横七竖八的，把超市摆设成了迷宫。若不熟悉环境，要快速走出这“迷宫”真的不那么容易。若发生突发事件，如火境，在混乱中要尽快找到出口逃生更加困难；购物车是每一个到超市购物的人必带的工具，但现有的购物车，由于没有解决区域高精度定位的技术问题，而不能发挥其应有的更大的作用。如果能解决这个问题，购物车可引领顾客快速找到要找的商品、收银处、超市出口等功能区；在工厂的车间，当要使用机器人或智能小车般运工件时，都离不开高精度的定位导航技术。在仓库，情形与超市相似，大型仓库货物品种规格如超市一样多，要快速找到货物，同样要求有高精度的定位导航技术。但现有技术在这方面很难找到合适的方案。

发明内容

本发明是一种区域高精度的定位系统，它可以应用到任何可在地面上移动的工具上。为了叙述上的方便本申请把这些“可在地面上移动的工具”简称为运载工具。这些运载工具可以包括购物车、机器人、工厂车间和仓库使用的货运小车等；为了在运载工具服务工作场所内，帮助运载工具实现高精度定位，本发明采取了如下技术措施：在运载工具上安装电脑、红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置。红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置同时连接电脑。在电脑上安装运载工具服务工作场所的电子平面图（相当于现有技术下的电子地图）。在运载工具服务工作场所的地面上或地面下，最少设置一个红外线座标发射点，用于向经过该点的运载工具的电脑自动输入该点的座标，作为运载工具精确定位的基准点。

这样做的好处是：装有本系统的运载工具，靠自身上的设备能够精确记载自己的行踪。给电脑装上一个当前运载工具服务工作场所的电子平面图和为电脑输入系统当前所在地点的座标，电脑就能实现在该服务工作场所的区域内的高精度定位。由于它主要是靠自身设备记载和确定自己的行踪，实现高够精度定位的，所以它的抗外干扰能力特别强，对外界的依赖特别小，为扩大本系统的应用范围创造了不可多得的条件。同时使用本系统可提高运载工具，如购物车、机器人、工厂车间运输车等的智能化、自动化程度。另一方面本系统结构简单，所采用的设备都是现有市场上技术成熟、价格底廉的模块，因此它有极高的市场发展潜力。

附图说明

图1是运载工具上电子设备的连接关系图。

具体实施方式

为避免不必要的误解，申请人对本申请所用的一些术语作简要的解释：本申请所述的“运载工具”包括了购物车、机器人、工厂车间和仓库的货运小车等可在地面上移动的工具；本申请所述的“运载工具服务工作场所”是指运载工具工作、服务的地方，以上述运载工具为例，就是超市、工厂车间和仓库等；本申请所述的“方位角测量装置”在本申请中是指装在运载工具上，能测量运载工具的行走方向与北向的夹角的仪器，在现有技术中，能实现这一功能的有电子罗盘、寻北经纬仪和自寻北陀螺仪等。它们能为电脑提供北向和运载工具在行走过程中，方向和角度的变化等电子数据；本申请所述的“运载工具服务工作场所电子平面图”是指记载有运载工具服务工作场所的平面布置、各功能区位置等信息的电子数据的集合。在本实施例中它就是“超市电子平面图”它记载了超市室内地面各种货架分布、大小形状、路径、各功能区位置等超市内一切平面空间情况的电子数据的集合。它相当于现有技术中的电子地图，不同的是它只限于超市内；本申请所述的“商品具体摆放位置数据库”是指记载了超市内，各商品摆放的具体位置的电子数据的集合；本申请所述的“红外线座标发射点”是一个位于在运载工具服务工作场所内的一个地点，在该地点的地上面或地下面安装有红外线电子数据发射装置，该发射装置可向经过该地点的运载工具发射该地点的位置座标。当然本发明也可以使用人手工输入运载工具所在点的座标来替代红外线电子数据发射装置，其效果相同；本申请所述的“电子里程计”是一种装在运载工具上，能够测量和记录运载工具行走路程并能将电子数据传送到电脑的电子装置。

本发明是一种可实现高精度定位的技术，它可以应用到任何在地面上移动的运载工具上。为了载述上的方便，本例以购物车为运载工具，并以使用本发明的购物车在超市上的应用为例，叙述本发明的结构和应用。本例的具体结构是：在购物车上安装电脑、红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置。红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置同时连接电脑。在电脑上安装超市电子平面图和商品具体摆放位置数据库，在超市的地面上最少设置一个红外线座标发射点，用于自动向经过该点的购物车电脑输入该点的座标，作为购物车精确定位的基准点；超市的规模越来越大，动不动都千几二千平米，甚至几千平米。超市的商品种类和规格更加多得难以统计。各种各样的商品摆满货架，五光十色令人眼花缭乱。要在这“商品的海洋”中想尽快找到自己要找的东西，不是一件容易的事。另一方面，超市里的货架横七竖八的把超市摆设成了迷宫。若不熟悉环境，要快速走出这“迷宫”同样是困难重重。现代社会已经到了什么都要强调速度和效率的时代，购物也不例外。如果购物车能够定位自己的位置，那么借助其他软件（商品具体摆放位置数据库），购物车就可以引领顾客到要找的商品旁，还可以引领顾客到收银处、超市出口、厕所等必去的功能区，即具有导航引路的功能。若要购物车在超市内具有这些功能，一般来说，必须要给电脑定位数据和超市电子平面图等软件，以便于购物车能确定自己的位置。但是由于超市室内很难接收卫星定位信号，因此无法借助卫星定位信号给购物车定位。退一步说，即使超市内能接收到卫星定位信号，以目前民用的卫星定位精度也不能满足超市的使用要求，所以不能用卫星定位信号用于购物车的定位；在现有技术中，有激光、红外和超声定位技术，但是，这些定位技术容易受室内障碍物阻当、回波等不利因数的影响，而且它的制造成本和使用维护成本太高同样不能满足超市的实用化的要求。为了解决购物车的定位这个技术问题，本发明采用了根据购物车的行走方向和此行走方向的行走里程，这两个座标进行购物车的平面定位。要这种定位在客观实际环境中具有意义，还必须给购物车输入一个明确的基于客观实际环境的起点。为建立一个这样的起点，本发明在超市里最少设置一个红外线座标发射点。该发射点设置在超市的地面之下或设置在地面之上，它不断地发射包含该点地面座标信息的红外线信号。当底部或顶部装有红外线接收装置的购物车经过该红外线座标发射点时，购物车上的红外线接收装置正好接收到红外线座标发射点的信号并把它传送到电脑。电脑收到该信号后便以该座标重新“标注”购物车在超市电子平面图中的位置，使电脑中记录的位置符合客观现实。并以此点为起点，然后根据装在购物车上的方位角测量装置和电子里程计所得的数据结合超市电子平面图，电脑就能计算出购物车行走过程中新的所在位置，实现定位功能；解决了定位问题，再加上超市商品具体摆放位置数据库，购物车上的电脑就能根据顾客的需要，把顾客以最短的路程引路到指定商品的摆放位置或顾客要去的其他地方，例如收银处、出口等；同理，本发明除可以应用在购物车外，还可以应用在仓库、工厂车间等需要定位、导航引路场合。例如给工厂的机器人、自动运输车等提供定位，其工作原理和设备配置与购物车一样。另一方面，如果给上述运载工具装上驱动装置，并由电脑控制驱动装置，还可以现运载工具的自动驾驶。

本发明的工作过程是：在超市的入口处设置了一个红外线座标发射点，顾客推着购物车进入超市时，必定经过该红外线座标发射点。装在购物车底部或顶部的红外线接收装置正好接收该红外线座标信号并把该信号送到电脑。电脑便根据该座标信号重新标定购物车在超市电子平面图中的位置，使它符合真实位置并以此为起点，根据电子里程计、方位角测量装置传来的数据不断刷新购物车在超市内的真实位置。如果此时顾客向电脑输入要寻找的商品名称或代码。电脑便根据商品具体摆放位置数据库的信息查找该商品的具体位置，同时根据当前位置和超市电子平面图，为顾客计算出找到该商品的最短路程的路径。计算出最短路程的路径后，电脑便可通过语音、文字、符号、灯光等形式提示顾客行走的方向，直到目的地；本发明不但可以引领顾客找到商品的位置，还可以为顾客引路厕所、收银处、出口等。

另一方面，本发明还可以用于仓库、车间、码头等场所，为车辆、机器人等定位引路、导航之用。为了减小因场地过大等各种因素可能引起的误差，可在运载工具服务工作场所内多个地方设置红外线座标发射点，对误差不断自动进行修正。这样可大大提高本发明导航引路的准确性和实用性。总的来说，本发明是一种低成本高精度、高可行性的区域定位导航引路系统。

Claims

1.一种高精度自定位系统，主要包括电脑、红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置，其特征在于：在运载工具上安装电脑、红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置，红外线接收装置、电子里程计和方位角测量装置同时连接电脑，在电脑上安装运载工具服务工作场所的电子平面图，在运载工具服务工作场所的地面上或地面下，最少设置一个红外线座标发射点，用于向经过该点的运载工具的电脑自动输入该点的座标，作为运载工具精确定位的基准点。