CN105043381B - 一种基于磁钉的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于物体定位方法领域，具体为一种基于磁钉的定位方法，包括以下步骤：(a)用磁传感器在磁钉所在区域上方进行扫描，建立该区域的磁场强度模型；(b)根据所述磁场强度模型，采集磁场强度相同的测量点P0；(c)根据采集的所有的测量点P0，拟合出磁场强度的P0点分布曲线；(d)根据P0点分布曲线，推导出磁场强度最大的点Pmax,得到磁钉的位置。磁传感器的测量误差和磁钉的安装误差都会随着磁场强度的增大而被放大，因此本发明通过磁场强度相同的测量点P0，拟合出P0点分布曲线，推导出磁场强度最大的点Pmax，磁钉的位置为点Pmax的正下方。本发明与现有技术相比，具有定位准确、应用设备成本低的优点。

Description

一种基于磁钉的定位方法
技术领域
本发明属于物体定位方法领域，具体为一种基于磁钉的定位方法。
背景技术
随着人们对AGV运行的准确性要求越来越高，为了解决一般AGV使用的磁钉定位方法对传感器硬件误差比较敏感，定位误差大的问题，本领域的研发人员研究出了，利用磁钉做参照物，对AGV偏离情况进行检测，并及时校正的导航方法。
该种应用磁钉定位的导航误差修正方法的关键在于如何准确判定磁钉的位置，从而准确推算吃磁钉相对AGV的位置。现有技术中，常用的定位方法有两种。一种是磁钉所在区域布设多个采样点测量该处的竖直方向的磁场强度，通过测量多组数据，对多组数据按磁场强度的大小进行排序，从中推算出强度最大的近似位置，作为磁钉的位置。另一种，则采用三轴磁传感器在多点位置上分别测出各个点三维方向上的磁场强度，再与磁钉的磁场进行匹配，再用数据处理得出磁钉的相对位置。但前述两种种方法，第一种方法使用了多个采集点的数据，但不同采集点在硬件差异上的不同误差也被带入最终结果，造成定位准确性不高；第二种方法应用的设备成本高，需要对磁场模型做精确的建模，运算复杂；因此现有技术提供的磁钉定位方法，并不能满足定位准确，控制应用设备成本的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种定位准确、应用设备成本低的基于磁钉的定位方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于磁钉的定位方法，包括以下步骤：
(a)用磁传感器在磁钉所在区域上方进行扫描，建立该区域的磁场强度模型；
(b)根据所述磁场强度模型，采集磁场强度相同的测量点P0；
(c)根据采集的所有的测量点P0，拟合出磁场强度的P0点分布曲线；
(d)根据P0点分布曲线，推导出磁场强度最大的点Pmax,得到磁钉的位置。
因为磁传感器的各个采集器件的硬件差异，会造成不同采集器件对相同的磁场强度得出不同的测量值，并且测量误差会随着磁场强度的增大而增加，所以本发明通过磁场强度相同的测量点P0，结合预先选取的拟合曲线模型，拟合出P0点分布曲线，推导出磁场强度最大的点Pmax，磁钉的位置为点Pmax的正下方。为了减小采集器件的硬件测量误差，定位精度的影响，测量点P0的磁场强度可选用接近于0的点；而且本发明的数据测量误差具有对称性，同一个采集器件得到的两个测量值的测量误差，在曲线拟合时可以相互抵消，使最终定位精度更高。另外，由于选用简单的单轴磁传感器即可实现，应用的设备成本低；因此，本发明与现有技术相比，具有定位准确、应用设备成本低的优点。
进一步的，所述磁传感器为单轴磁传感器，降低设备成本。
进一步的，所述P0点的磁场强度为0或接近0。因为磁传感器的测量误差和磁钉的安装误差都会随着磁感应强度的增大而被放大，所以选用磁场强度较小的点作为测量点，能有效地降低误差。
进一步的，所述磁钉为圆柱形磁钉。圆柱形磁钉形成的磁场强度模型为喷泉状，这种具有中心对称特性的模型更便于分析和对数据进行曲线拟合，且拟合精度更高。
进一步的，所述磁钉竖直放置，使磁传感器只要在磁钉正上方的一个平面内扫过，就能得出磁场模型的最简单的切面数据。在此切面内，磁场强度相等的数据点P0分布曲线，理论上是一些列同心圆，更便于进行曲线拟合，且拟合精度更高。
进一步的，所述磁传感器扫描时，在一水平面内移动。使磁传感器扫描的运行平面与磁钉的距固定，提高测量数据的准确性。
进一步的，所述磁传感器的运行轨迹为直线。使测量数据的误差在同一直线的两个方向上完全抵消，提高测量精度。
进一步的，所述磁传感器移动平面与所需测量区域的距离为30mm-50mm。磁传感器与磁钉距离太近，磁场强度接近0的P0点分布曲线圆的直径较小，磁传感器中只有较少的测量元件经过了圆的范围，使可以获得的测量点P0的数量较少，降低拟合分布曲线的准确性；若传感器与磁钉之间距离太远，P0点附近的磁场强度变化不明显，当存在微弱的环境干扰磁场时，干扰磁场对测量点P0的位置判断的影响较大，降低拟合分布曲线的准确性。
进一步的，所述磁传感器内的测量元件竖直向下设置，测量竖直方向的磁场强度大小。此方向的磁场强度分布是关于磁钉位置成中心对称关系的，所以更便于后续定位算法的实现，并提高定位精度。
进一步的，所述P0点分布曲线为圆曲线，该圆曲线的圆心位置为Pmax的位置，磁钉的位置为点Pmax的正下方。采用圆作为分布曲线，拟合简单，而且便于确定磁钉位置。
附图说明
图1为磁感应强度分布模拟图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
参见图1，本发明提供的一种基于磁钉的定位方法，包括以下步骤：
(a)用磁传感器在磁钉1所在区域上方进行扫描，建立该区域的磁场强度模型；
(b)根据所述磁场强度模型，采集磁场强度相同的测量点P0；
(c)根据采集的所有的测量点P0，拟合出磁场强度的P0点分布曲线3；
(d)根据P0点分布曲线3，推导出磁场强度最大的点Pmax,得到磁钉1的位置。
因为磁传感器的各个采集器件的硬件差异，会造成不同采集器件对相同的磁场强度得出不同的测量值，并且测量误差会随着磁场强度的增大而增加，所以本发明通过磁场强度相同的测量点P0，结合预先选取的拟合曲线模型，拟合出P0点分布曲线，推导出磁场强度最大的点Pmax，磁钉的位置为点Pmax的正下方。为了减小采集器件的硬件测量误差，定位精度的影响，测量点P0的磁场强度可选用接近于0的点；而且本发明的数据测量误差具有对称性，同一个采集器件得到的两个测量值的测量误差，在曲线拟合时可以相互抵消，使最终定位精度更高。另外，由于选用简单的单轴磁传感器即可实现，应用的设备成本低；因此，本发明与现有技术相比，具有定位准确、应用设备成本低的优点。
所述P0点的磁场强度为0或接近0。因为磁传感器的测量误差和磁钉1的安装误差都会随着磁感应强度的增大而被放大，所以选用磁场强度较小的点作为测量点，能有效地降低误差。
作为一种磁性选型的优选方案：所述磁钉1为圆柱形磁钉。圆柱形磁钉形成的磁场强度模型为喷泉状，这种具有中心对称特性的模型更便于分析和对数据进行曲线拟合，且拟合精度更高。
所述磁钉1竖直放置，使磁传感器只要在磁钉1正上方的一个平面内扫过，就能得出磁场模型的最简单的切面数据。在此切面内，磁场强度相等的数据点P0分布曲线3，理论上是一些列同心圆，更便于进行曲线拟合，且拟合精度更高。
所述P0点分布曲线3为圆曲线，该圆曲线的圆心位置为Pmax的位置，磁钉的位置为点Pmax的正下方。采用圆作为分布曲线3，拟合简单，而且便于确定磁钉1位置。
为了使磁传感器扫描的运行平面与磁钉1的距固定，提高测量数据的准确性。所述磁传感器扫描时，在一水平面内移动。
所述磁传感器的运行轨迹为直线。使测量数据的误差在同一直线的两个方向上完全抵消，提高测量精度。
由于如果磁传感器与磁钉距离太近，磁场强度接近0的P0点分布曲线3圆的直径较小，磁传感器中只有较少的测量元件经过了圆的范围，使可以获得的测量点P0的数量较少，降低拟合分布曲线的准确性；如果传感器与磁钉之间距离太远，P0点附近的磁场强度变化不明显，当存在微弱的环境干扰磁场时，干扰磁场对测量点P0的位置判断的影响较大，降低拟合分布曲线的准确性。因此，为了让提高测量的准确性，所述磁传感器移动平面与所需测量区域的距离为30mm-50mm。磁传感器与磁钉距离太近，磁传感器中的各个获得的测量点P0重复率高，使可以获得的测量点P0的数量较少，降低拟合分布曲线的准确性；若传感器与磁钉之间距离太远，P0点附近的磁场强度变化不明显，当存在微弱的环境干扰磁场时，干扰磁场对测量点P0的位置判断的影响较大，降低拟合分布曲线的准确性。
作为一种优选方案：所述磁传感器内的测量元件竖直向下设置，测量竖直方向的磁场强度大小。此方向的磁场强度分布是关于磁钉1位置成中心对称关系的，所以更便于后续定位算法的实现，并提高定位精度。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
(a)用磁传感器在磁钉所在区域上方进行扫描，建立该区域的磁场强度模型；
(b)根据所述磁场强度模型，采集磁场强度相同的测量点P0；
(c)根据采集的所有的测量点P0，拟合出磁场强度的P0点分布曲线；
(d)根据P0点分布曲线，推导出磁场强度最大的点Pmax,得到磁钉的位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述磁传感器为单轴磁传感器。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述P0点的磁场强度为0或接近0。
4.根据权利要求3所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述磁钉为圆柱形磁钉。
5.根据权利要求4所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述磁钉竖直放置。
6.根据权利要求5所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述磁传感器扫描时，在一水平面内移动。
7.根据权利要求6所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述磁传感器的运行轨迹为直线。
8.根据权利要求7所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述磁传感器移动平面与所需测量区域的距离为30mm-50mm。
9.根据权利要求8所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述磁传感器内的测量元件竖直向下设置。
10.根据权利要求9所述的一种基于磁钉的定位方法，其特征在于：所述P0点分布曲线为圆曲线，该圆曲线的圆心位置为Pmax的位置。
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