CN106200647A - 自动导航系统和自动导航方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动导航系统和自动导航方法，其中，自动导航系统包括：门架；定位模块，包括至少两个定位天线，至少两个定位天线设置于门架的至少两个指定区域，用于监控至少两个指定区域与虚拟轨道之间的偏差，以确保门架是按照虚拟轨道行走；行走监控模块，连接至定位模块，用于监控载车的实际行走轨道；行走控制模块，用于控制载车按照虚拟轨道行走；线路校正模块，分别连接至行走监控模块和行走控制模块，用于在行走监控模块监控到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，校正载车至虚拟轨道。通过本发明技术方案，防止了自动驾驶方向的偏移，避免了由于道路不平整导致的行走偏差，提升了载车行走的智能化水平。

Description

自动导航系统和自动导航方法
技术领域
本发明涉及导航技术领域，具体而言，涉及一种自动导航系统和一种自动导航方法。
背景技术
在相关技术中，由司机驾驶移动检测设备至待检测装置，比如集装箱处进行检测，如果司机处于长时间驾驶状态，易增加疲劳强度，严重的情况下还会造成安全事故，并且司机驾驶过程处于不可监控状态，也存在一定安全隐患。
因此，如何设计一种新的自动导航方案，以实现移动检测设备的自由行走成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的自动导航方案，通过设置定位模块，结合编码器实时计算设备的当前位置，并发送至服务器，根据检测到的集装箱箱位，结合环境信息生成虚拟轨道，在设备按照虚拟轨道行走时，驱动轮的速度保持一致，而在出现路面不平的情况时，由于驱动轮所经历的行程不一致导致行走方向发生偏转，在发生偏转时，通过线路校正模块对实际行走轨道进行校正，以使载车回到预定的行驶轨迹上，实现了载车等设备移动检测设备自动根据虚拟轨道行走，防止了自动驾驶方向的偏移，避免了由于道路不平整导致的行走偏差，提升了载车行走的智能化水平。
有鉴于此，本发明提出了一种自动导航系统，包括：门架；定位模块，包括至少两个定位天线，至少两个定位天线设置于门架的至少两个指定区域，用于监控至少两个指定区域与虚拟轨道之间的偏差，以确保门架是按照虚拟轨道行走；行走监控模块，连接至定位模块，用于监控载车的实际行走轨道；行走控制模块，用于控制载车按照虚拟轨道行走；线路校正模块，分别连接至行走监控模块和行走控制模块，用于在行走监控模块监控到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，校正载车至虚拟轨道。
在该技术方案中，通过设置定位模块，结合编码器实时计算设备的当前位置，并发送至服务器，根据检测到的集装箱箱位，结合环境信息生成虚拟轨道，在设备按照虚拟轨道行走时，驱动轮的速度保持一致，而在出现路面不平的情况时，由于驱动轮所经历的行程不一致导致行走方向发生偏转，在发生偏转时，通过线路校正模块对实际行走轨道进行校正，以使载车回到预定的行驶轨迹上，实现了载车等移动检测设备自动根据虚拟轨道行走，防止了自动驾驶方向的偏移，避免了由于道路不平整导致的行走偏差，提升了载车行走的智能化水平。
其中，定位模块包括GPS定位、Glonass(全球卫星导航系统)、北斗定位等定位系统中的至少一种。
行走控制模块具体为驱动装置，包括私服机构与驱动电机等。
在上述技术方案中，优选地，还包括：预设模块，连接至行走控制模块，用于根据待检测装置的位置预设虚拟轨道，以使行走控制模块控制载车安装虚拟轨道行走。
在该技术方案中，通过根据待检测装置，比如集装箱的位置，结合载车自身的位置信息确定虚拟轨道，以使行走控制模块控制控制载车按照虚拟轨道行走，实现了无人驾驶的载车行驶至待检测装置处进行检测，使检测过程更加智能。
在上述任一项技术方案中，优选地，线路校正模块包括：确定单元，用于在监控到实际行走轨道偏离虚拟轨道时，确定载车的偏移方向与偏移距离；调整单元，连接至确定单元，用于根据偏移方向与偏移距离调整载车的前轮的方向，以及确定驱动轮的速度差，以在需要转向时，要求转向机构进行方向纠偏，或在直线行走时调整驱动轮的速度差。
在该技术方案中，通过在监控到实际行走轨道偏离虚拟轨道时，确定载车的偏移方向与偏移距离，以根据偏移方向与偏移距离进行方向与距离补偿，具体包括根据偏移方向确定载车的前轮的方向补偿角度，然后确定用于补偿的驱动轮的速度差，以实现行走偏差的调整。
具体地，在准备转向时，在确定前轮的待旋转角度时，根据待旋转角度确定驱动轮的线速度关系，并根据待旋转角度与驱动轮的线速度关系驱动载车等控制设备实现转向，实现了控制设备的自动转向控制，提升了控制设备的自动化水平。
在由于道路不平坦而出现直线行走偏差时，根据调整驱动轮的速度差保证走直。
在上述任一项技术方案中，优选地，行走监控模块包括：光电测距传感器，用于检测载车是否在虚拟轨道行走。
在该技术方案中，通过在载车的上设置光电测距传感器，在虚拟轨道的轨道上设置参照物，比如墙体，通过检测载车与参照物之前的距离垂直距离是否超过预设距离范围，确定载车在行走过程中是否偏离虚拟轨道。
具体地，使用光电传感器检测对环境的要求比较高，也可以直接通过GPS监测实际行走轨道，以判断是不是便偏离虚拟轨道。
在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：障碍物检测模块，连接至线路校正模块，用于检测虚拟轨道上是否具有障碍物，以在检测到虚拟轨道上具有障碍物时，使线路校正模块根据障碍物的位置调整载车的实际行走轨道。
在该技术方案中，在载车行走过程中，通过设置光电测距传感器等障碍物检测模块，检测前方是否具有障碍我，在检测到障碍物时，根据障碍物的位置信息确定调整方案，调整载车的实际行走轨道，以避开前方的障碍物，防止了撞击到障碍物对载车造成损伤。
具体地，障碍物检测模块也可以是设置在载车上的检测雷达。
在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：待检测装置的位置检测模块，连接至预设模块，用于检测待检测装置的位置信息。
在该技术方案中，通过在待检测装置上，比如集装箱上设置位置检测模块，比如定位系统，确定待检测装置的位置信息，以根据待检测装置的位置信息确定虚拟轨道或实际行走轨道，确定设备行走目的，满足了检测需求。
在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：显示模块，连接至行走监控模块，用于显示载车的工作状态。
在该技术方案中，通过设置显示模块，使用户在控制台可以实时了解载车的行走状态，使载车在出现行走异常时能够进行紧急处理。
具体地，行走监控模块可以包括GPS监控与摄像监控，实现GPS监控需要GPS终端、传输网络与监控平台，通过GPS终端确定监控对象的位置，在载车上安装GPS终端以后，GPS模块会实时将载车的位置信息通过无线网络发送到监控平台，在监控平台的电子地图上可以看到载车的直观位置，方便可靠。
根据本发明第二方面，还提出了一种自动导航方法，包括：监控载车的实际行走轨道；检测载车的实际行走轨道是否偏离虚拟轨道；在检测到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，校正载车至虚拟轨道。
在该技术方案中，通过设置定位模块，结合编码器实时计算设备的当前位置，并发送至服务器，根据检测到的集装箱箱位，结合环境信息生成虚拟轨道，在设备按照虚拟轨道行走时，驱动轮的速度保持一致，而在出现路面不平的情况时，由于驱动轮所经历的行程不一致导致行走方向发生偏转，在发生偏转时，通过线路校正模块对实际行走轨道进行校正，以使载车回到预定的行驶轨迹上，实现了载车等设备移动检测设备自动根据虚拟轨道行走，防止了自动驾驶方向的偏移，避免了由于道路不平整导致的行走偏差，提升了载车行走的智能化水平。
在上述技术方案中，优选地，在监控载车的实际行走轨道前，还包括：根据待检测装置的位置预设虚拟轨道。
在该技术方案中，通过根据待检测装置，比如集装箱的位置，结合载车自身的位置信息确定虚拟轨道，以使行走控制模块控制控制载车按照虚拟轨道行走，实现了无人驾驶的载车行驶至待检测装置处进行检测，使检测过程更加智能。
在上述任一项技术方案中，优选地，在检测到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，校正载车至虚拟轨道，具体包括以下步骤：在检测到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，确定载车的偏移方向与偏移距离；根据偏移方向与偏移距离调整载车的前轮的方向，以及确定驱动轮的速度差，以在需要转向时，要求转向机构进行方向纠偏，或在直线行走时调整驱动轮的速度差。
具体地，在准备转向时，在确定前轮的待旋转角度时，根据待旋转角度确定驱动轮的线速度关系，并根据待旋转角度与驱动轮的线速度关系驱动载车等控制设备实现转向，实现了控制设备的自动转向控制，提升了控制设备的自动化水平。
在由于道路不平坦而出现直线行走偏差时，根据调整驱动轮的速度差保证走直。
通过以上技术方案，通过设置定位模块，结合编码器实时计算设备的当前位置，并发送至服务器，根据检测到的集装箱箱位，结合环境信息生成虚拟轨道，在设备按照虚拟轨道行走时，驱动轮的速度保持一致，而在出现路面不平的情况时，由于驱动轮所经历的行程不一致导致行走方向发生偏转，在发生偏转时，通过线路校正模块对实际行走轨道进行校正，以使载车回到预定的行驶轨迹上，实现了载车等设备移动检测设备自动根据虚拟轨道行走，防止了自动驾驶方向的偏移，避免了由于道路不平整导致的行走偏差，提升了载车行走的智能化水平。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的自动导航系统的示意框图；
图2示出了根据本发明的实施例的自动导航方法的示意流程图；
图3示出了根据本发明的另一个实施例的自动导航系统的示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用第三方不同于在此描述的第三方方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的实施例的自动导航系统的示意流程图。
如图1所示，根据本发明的实施例的自动导航系统100，包括：门架102；定位模块102，包括至少两个定位天线，至少两个定位天线设置于门架102的至少两个指定区域，用于监控至少两个指定区域与虚拟轨道之间的偏差，以确保门架102是按照虚拟轨道行走；行走监控模块106，连接至定位模块104，用于监控载车的实际行走轨道；行走控制模块108，用于控制载车按照虚拟轨道行走；线路校正模块110，分别连接至行走监控模块106和行走控制模块108，用于在行走监控模块106监控到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，校正载车至虚拟轨道。
在该技术方案中，通过设置定位模块104，结合编码器实时计算设备的当前位置，并发送至服务器，根据检测到的集装箱箱位，结合环境信息生成虚拟轨道，在设备按照虚拟轨道行走时，驱动轮的速度保持一致，而在出现路面不平的情况时，由于驱动轮所经历的行程不一致导致行走方向发生偏转，在发生偏转时，通过线路校正模块110对实际行走轨道进行校正，以使载车回到预定的行驶轨迹上，实现了载车等设备移动检测设备自动根据虚拟轨道行走，防止了自动驾驶方向的偏移，避免了由于道路不平整导致的行走偏差，提升了载车行走的智能化水平。
其中，定位模块104包括GPS定位、Glonass(全球卫星导航系统)、北斗定位等定位系统中的至少一种。
行走控制模块108具体为驱动装置，包括私服机构与驱动电机等。
在上述技术方案中，优选地，还包括：预设模块112，连接至行走控制模块108，用于根据待检测装置的位置预设虚拟轨道，以使行走控制模块108控制载车安装虚拟轨道行走。
在该技术方案中，通过根据待检测装置，比如集装箱的位置，结合载车自身的位置信息确定虚拟轨道，以使行走控制模块108控制控制载车按照虚拟轨道行走，实现了无人驾驶的载车行驶至待检测装置处进行检测，使检测过程更加智能。
在上述任一项技术方案中，优选地，线路校正模块110包括：确定单元，用于在监控到实际行走轨道偏离虚拟轨道时，确定载车的偏移方向与偏移距离；调整单元，连接至确定单元，用于根据偏移方向与偏移距离调整载车的前轮的方向，以及确定驱动轮的速度差，以在需要转向时，要求转向机构进行方向纠偏，或在直线行走时调整驱动轮的速度差。
在该技术方案中，通过在监控实际行走轨道偏离虚拟轨道时，确定载车的偏移方向与偏移距离，以根据偏移方向与偏移距离进行方向与距离补偿，具体包括根据偏移方向确定载车的前轮的方向补偿角度，然后确定用于补偿的驱动轮的速度差，以实现行走偏差的调整。
具体地，在准备转向时，在确定前轮的待旋转角度时，根据待旋转角度确定驱动轮的线速度关系，并根据待旋转角度与驱动轮的线速度关系驱动载车等控制设备实现转向，实现了控制设备的自动转向控制，提升了控制设备的自动化水平。
在由于道路不平坦而出现直线行走偏差时，根据调整驱动轮的速度差保证走直。
在上述任一项技术方案中，优选地，行走监控模块106包括：光电测距传感器，用于检测载车是否在虚拟轨道行走。
在该技术方案中，通过在载车的上设置光电测距传感器，在虚拟轨道的轨道上设置参照物，比如墙体，通过检测载车与参照物之前的距离垂直距离是否超过预设距离范围，确定载车在行走过程中是否偏离虚拟轨道。
具体地，使用光电传感器检测对环境的要求比较高，也可以直接通过GPS监测实际行走轨道，以判断是不是便偏离虚拟轨道。
在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：障碍物检测模块114，连接至线路校正模块110，用于检测虚拟轨道上是否具有障碍物，以在检测到虚拟轨道上具有障碍物时，使线路校正模块110根据障碍物的位置调整载车的实际行走轨道。
在该技术方案中，在载车行走过程中，通过设置光电测距传感器等障碍物检测模块114，检测前方是否具有障碍我，在检测到障碍物时，根据障碍物的位置信息确定调整方案，调整载车的实际行走轨道，以避开前方的障碍物，防止了撞击到障碍物对载车造成损伤。
具体地，障碍物检测模块114也可以是设置在载车上的检测雷达。
在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：待检测装置的位置检测模块116，连接至预设模块112，用于检测待检测装置的位置信息。
在该技术方案中，通过在待检测装置上，比如集装箱上设置位置检测模块，比如定位系统，确定待检测装置的位置信息，以根据待检测装置的位置信息确定虚拟轨道或实际行走轨道，确定设备行走目的，满足了检测需求。
在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：显示模块118，连接至行走监控模块106，用于显示载车的工作状态。
在该技术方案中，通过设置显示模块118，使用户在控制台可以实时了解载车的行走状态，使载车在出现行走异常时能够进行紧急处理。
具体地，行走监控模块106可以包括GPS监控与摄像监控，实现GPS监控需要GPS终端、传输网络与监控平台，通过GPS终端确定监控对象的位置，在载车上安装GPS终端以后，GPS模块会实时将载车的位置信息通过无线网络发送到监控平台，在监控平台的电子地图上可以看到载车的直观位置，方便可靠。
本发明实施例中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
图2示出了根据本发明的实施例的自动导航方法的示意流程图。
如图2所示，根据本发明的实施例的自动导航方法，包括：步骤202，监控载车的实际行走轨道；步骤204，检测载车的实际行走轨道是否偏离虚拟轨道；步骤206，在检测到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，校正载车至虚拟轨道。
在该技术方案中，通过设置定位模块，结合编码器实时计算设备的当前位置，并发送至服务器，根据检测到的集装箱箱位，结合环境信息生成虚拟轨道，在设备按照虚拟轨道行走时，驱动轮的速度保持一致，而在出现路面不平的情况时，由于驱动轮所经历的行程不一致导致行走方向发生偏转，在发生偏转时，通过线路校正模块对实际行走轨道进行校正，以使载车回到预定的行驶轨迹上，实现了载车等设备移动检测设备自动根据虚拟轨道行走，防止了自动驾驶方向的偏移，避免了由于道路不平整导致的行走偏差，提升了载车行走的智能化水平。
在上述技术方案中，优选地，在监控载车的实际行走轨道前，还包括：根据待检测装置的位置预设虚拟轨道。
在该技术方案中，通过根据待检测装置，比如集装箱的位置，结合载车自身的位置信息确定虚拟轨道，以使行走控制模块控制控制载车按照虚拟轨道行走，实现了无人驾驶的载车行驶至待检测装置处进行检测，使检测过程更加智能。
在上述任一项技术方案中，优选地，在检测到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，校正载车至虚拟轨道，具体包括以下步骤：在检测到载车的实际行走轨道偏离虚拟轨道时，确定载车的偏移方向与偏移距离；根据偏移方向与偏移距离调整载车的前轮的方向，以及确定驱动轮的速度差，以在需要转向时，要求转向机构进行方向纠偏，或在直线行走时调整驱动轮的速度差。
具体地，在准备转向时，在确定前轮的待旋转角度时，根据待旋转角度确定驱动轮的线速度关系，并根据待旋转角度与驱动轮的线速度关系驱动载车等控制设备实现转向，实现了控制设备的自动转向控制，提升了控制设备的自动化水平。
在由于道路不平坦而出现直线行走偏差时，根据调整驱动轮的速度差保证走直。
本发明实施例自动导航系统中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种自动导航系统中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random AccessMemory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
图3示出了根据本发明的另一个实施例的自动导航系统的示意图。
如图3所示，根据本发明的另一个实施例的自动导航系统，包括：
GPS差分基准站：DGPS基站安装在码头高点，可通过电台或WIFI网络分发差分数据；
局域无线定位系统：基于5.8G无线定位技术，通过类似GPS的方式对GPS不能覆盖的区域进行高精度定位；
GPS差分移动站/集成控制器：安装于作业机械(RTG、RMG、正面吊等)的电气房，链接PLC和电机编码器。将箱位数据通过PLC数据输出传送给TOS终端，控制设备自动驾驶、回传设备位置和状态等实时数据。
无线网络和数据中心：无线网络包括电台网络和WIFI网络，可利用或扩建码头原有网络设施，数据中心包括数据库和DGPS功能服务软件，提供数据存储、可视化管理、监控调度等功能。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中如何实现移动检测设备的自由行走的技术问题，本发明提出了一种新的自动导航方案，通过设置定位模块，结合编码器实时计算设备的当前位置，并发送至服务器，根据检测到的集装箱箱位，结合环境信息生成虚拟轨道，在设备按照虚拟轨道行走时，驱动轮的速度保持一致，而在出现路面不平的情况时，由于驱动轮所经历的行程不一致导致行走方向发生偏转，在发生偏转时，通过线路校正模块对实际行走轨道进行校正，以使载车回到预定的行驶轨迹上，实现了载车等设备移动检测设备自动根据虚拟轨道行走，防止了自动驾驶方向的偏移，避免了由于道路不平整导致的行走偏差，提升了载车行走的智能化水平。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动导航系统，适用于载车，其特征在于，包括：
门架；
定位模块，包括至少两个定位天线，所述至少两个定位天线设置于所述门架的至少两个指定区域，用于监控所述至少两个指定区域与虚拟轨道之间的偏差，以确保所述门架是按照所述虚拟轨道行走；
行走监控模块，连接至所述定位模块，用于监控所述载车的实际行走轨道；
行走控制模块，用于控制所述载车按照所述虚拟轨道行走；
线路校正模块，分别连接至所述行走监控模块和所述行走控制模块，用于在所述行走监控模块监控到所述载车的实际行走轨道偏离所述虚拟轨道时，校正所述载车至所述虚拟轨道。
2.根据权利要求1所述的自动导航系统，其特征在于，还包括：
预设模块，连接至所述行走控制模块，用于根据待检测装置的位置预设所述虚拟轨道，以使所述行走控制模块控制所述载车安装所述虚拟轨道行走。
3.根据权利要求2所述的自动导航系统，其特征在于，所述线路校正模块包括：
确定单元，用于在监控到所述实际行走轨道偏离所述虚拟轨道时，确定所述载车的偏移方向与偏移距离；
调整单元，连接至所述确定单元，用于根据所述偏移方向与所述偏移距离调整所述载车的前轮的方向，以及确定驱动轮的速度差，以在需要转向时，要求转向机构进行方向纠偏，或在直线行走时调整所述驱动轮的速度差。
4.根据权利要求3所述的自动导航系统，其特征在于，所述行走监控模块包括：
光电测距传感器，用于检测所述载车是否在所述虚拟轨道行走。
5.根据权利要求4所述的自动导航系统，其特征在于，还包括：
障碍物检测模块，连接至所述线路校正模块，用于检测虚拟轨道上是否具有障碍物，以在检测到所述虚拟轨道上具有所述障碍物时，使所述线路校正模块根据所述障碍物的位置调整所述载车的实际行走轨道。
6.根据权利要求5所述的自动导航系统，其特征在于，还包括：
待检测装置的位置检测模块，连接至所述预设模块，用于检测所述待检测装置的位置信息。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的自动导航系统，其特征在于，还包括：
显示模块，连接至所述行走监控模块，用于显示所述载车的工作状态。
8.一种自动导航方法，适用于载车，其特征在于，包括：
监控载车的实际行走轨道；
检测所述载车的实际行走轨道是否偏离虚拟轨道；
在检测到所述载车的实际行走轨道偏离所述虚拟轨道时，校正所述载车至所述虚拟轨道。
9.根据权利要求8所述的自动导航方法，其特征在于，所述在监控载车的实际行走轨道前，还包括：
根据待检测装置的位置预设所述虚拟轨道。
10.根据权利要求8或9所述的自动导航方法，其特征在于，所述在检测到所述载车的实际行走轨道偏离所述虚拟轨道时，校正所述载车至所述虚拟轨道，具体包括以下步骤：
在检测到所述载车的实际行走轨道偏离所述虚拟轨道时，确定所述载车的偏移方向与偏移距离；
根据所述偏移方向与所述偏移距离调整所述载车的前轮的方向，并确定驱动轮的速度差，以在需要转向时，要求转向机构进行方向纠偏，或在直线行走时调整所述驱动轮的速度差。
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