CN106403931A - 一种磁地标动态定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆动态定位技术领域，具体涉及一种采用磁地标极性组合编码识别的原理实现车辆行进过程中对车辆绝对地理位置进行动态定位，为车辆的动态位置定位增加了实现途径，弥补了磁道钉在应用中只是实现车辆导航而不是真正意义上的绝对位置定位的缺陷的磁地标动态定位的方法；本方法可以实现车辆行进过程中对车辆位置的动态定位，为车载定位系统提供了一种新的定位方式，实现车辆动态定位的多元化，磁地标动态定位方法尤其在一些军事领域中具有很好的应用效果，可以在不依赖于GPS的情况下对车辆进行中进行动态定位，可以有效的提高车载定位系统的定位精度。

Description

一种磁地标动态定位方法

技术领域

本发明属于车辆动态定位技术领域，具体涉及一种磁地标动态定位方法。

背景技术

关于利用磁地标作为定位基准进行绝对位置的动态定位方法目前尚未公开专利。

根据检索，有几种车辆的定位方式：惯性组合定位、视觉定位、激光雷达定位、GPS定位和磁定位等。

惯性组合定位是使用陀螺仪和加速度计进行解算定位，具有自包含优点，即无需外部参考，但随时间漂移，误差会无限增长，对于长时间的精度定位不合适。

机器视觉定位技术主要用于路径的识别与跟踪，具有检测信息量大、能够遥测等优点，但是数据处理量大、容易导致系统的实时性问题，容易受光线等环境影响，系统可靠性不高。

激光雷达定位能发现车辆行驶环境存在的物体，被广泛地应用在避障、超车、防碰撞系统中，在恶劣环境条件下具有一定优势，但设备成本高，传感器和发射或反射装置的安装复杂，位置计算也复杂，不利于大范围应用。

GPS定位已具有很广泛地应用，但它比较适合于在环境比较空旷的地方，GPS存在着动态响应能力差、易受电子干扰、信号易被遮挡等缺点，在一些特定领域使用会受限。

磁定位方面主要是基于磁道钉在智能车辆自动驾驶的应用，是在行车道的中心线上埋置磁道钉作为车辆导向的信号源，通过车载磁传感器检测磁信号的大小来判断车辆是否偏离车道中心线，获取车辆自身相对于行驶路径之间的位置偏差，并以此来进行下一步的车辆自动控制，始终让车辆沿行车道行驶。利用磁道钉在智能车辆的导向行驶上的研究和应用，属于相对的导向定位或称为导航而不是绝对位置的动态定位。

发明内容

本发明的目的，针对现有技术不足，提供一种采用磁地标极性组合编码识别的原理实现车辆行进过程中对车辆绝对地理位置进行动态定位，为车辆的动态位置定位增加了实现途径，弥补了磁道钉在应用中只是实现车辆导航而不是真正意义上的绝对位置定位的缺陷的磁地标动态定位的方法。

本发明的技术方案是：

一种磁地标动态定位方法，包括以下步骤：

步骤一，沿路面或场地的截面下方横向均匀布设10个磁地标，磁地标的数量视场地宽度和磁地标的间距而定，磁地标的间距可自行设定，取决于定位时所需要达到的定位精度；

步骤二，磁地标的磁场极性分成N极和S极两种，将其中部分磁地标的N极朝上，其它的磁地标的S极朝上，形成一组极性组合排列，规定S级朝上用0表示N级朝上用1表示，用二进制数的方式来区分磁地标的极性，形成多个磁地标组合的二进制编码形式；

步骤三，以任意3个或者4个相邻的磁地标组成二进制编码作为定位识别编码，在磁地标极性排列时保证各不同位置处的定位识别编码均不相同，使位置定位具有唯一性；每个基准地标点的地理坐标先行标定好，作为定位的数据基准，每种编码对应一个基准磁地标的地理坐标值，将该对应数据存入磁地标拾取仪的数据库；

步骤四，在车辆的底部安放磁地标动态定位设备，内部安装多个三轴磁传感器和相应的处理系统，磁传感器的安放间距和数量需对应前面提到的磁地标的安放间距和拾取数量，以两个相邻磁传感器之间不应有三个磁地标和两个相邻磁地标之间不应有三个磁传感器为原则，确保磁传感器能够很好的感应到磁地标的信号；

步骤五，当车辆经过磁地标时，多个三轴磁传感器可以敏感出下方的磁场变化，判定车辆正通过磁地标，并且通过三轴磁传感器采集的磁场各分量情况识别出下方磁地标的极性编码排列，并用二进制数来区分，确定出相应的定位识别编码，根据编码对应的基准地标的地理坐标确定车辆位置实现动态定位。

本发明的有益效果是：

磁地标动态定位方法可以实现车辆行进过程中对车辆位置的动态定位，为车载定位系统提供了一种新的定位方式，实现车辆动态定位的多元化，磁地标动态定位方法尤其在一些军事领域中具有很好的应用效果，可以在不依赖于GPS的情况下对车辆进行中进行动态定位，可以有效的提高车载定位系统的定位精度。

附图说明

图1是一种磁地标动态定位方法示意图；

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明提出的一种进行进一步的介绍：

一种磁地标动态定位方法，包括以下步骤：

步骤一，沿路面或场地的截面下方横向均匀布设10个磁地标，磁地标的数量视场地宽度和磁地标的间距而定，磁地标的间距可自行设定，取决于定位时所需要达到的定位精度；

步骤二，磁地标的磁场极性分成N极和S极两种，将其中部分磁地标的N极朝上，其它的磁地标的S极朝上，形成一组极性组合排列，规定S级朝上用0表示N级朝上用1表示，用二进制数的方式来区分磁地标的极性，形成多个磁地标组合的二进制编码形式；

步骤三，以任意3个或者4个相邻的磁地标组成二进制编码作为定位识别编码，在磁地标极性排列时保证各不同位置处的定位识别编码均不相同，使位置定位具有唯一性；每个基准地标点的地理坐标先行标定好，作为定位的数据基准，每种编码对应一个基准磁地标的地理坐标值，将该对应数据存入磁地标拾取仪的数据库；

步骤四，在车辆的底部安放磁地标动态定位设备，内部安装多个三轴磁传感器和相应的处理系统，磁传感器的安放间距和数量需对应前面提到的磁地标的安放间距和拾取数量，以两个相邻磁传感器之间不应有三个磁地标和两个相邻磁地标之间不应有三个磁传感器为原则，确保磁传感器能够很好的感应到磁地标的信号；

步骤五，当车辆经过磁地标时，多个三轴磁传感器可以敏感出下方的磁场变化，判定车辆正通过磁地标，并且通过三轴磁传感器采集的磁场各分量情况识别出下方磁地标的极性编码排列，并用二进制数来区分，确定出相应的定位识别编码，根据编码对应的基准地标的地理坐标确定车辆位置实现动态定位。

磁地标动态定位方法如图1所示。

沿路面或场地的截面下方横向均匀布设多个磁地标(N1∽N10)，磁地标的数量视场地宽度和磁地标的间距而定，磁地标的间距可自行设定，取决于定位时所需要达到的定位精度，以磁地标的间距1m为例，理论上的横向定位偏差在0m∽0.5m之间，以此确定磁地标彼此的间距。

由于磁地标的磁场极性分成N极和S极两种，将其中部分磁地标的N极朝上，其它的磁地标的S极朝上，形成一组极性组合排列。规定S级朝上用0表示N级朝上用1表示，可以用二进制数的方式来区分磁地标的极性，形成多个磁地标组合的二进制编码形式。

以任意3个或者4个相邻的磁地标组成二进制编码作为定位识别编码，在磁地标极性排列时保证各不同位置处的定位识别编码均不相同，使位置定位具有唯一性。每个基准地标点的地理坐标先行标定好，作为定位的数据基准，每种编码对应一个基准磁地标的地理坐标值，将该对应数据存入磁地标拾取仪的数据库。

在车辆的底部安放磁地标动态定位设备，内部安装多个三轴磁传感器(S1∽S4)和相应的处理系统，磁传感器的安放间距和数量需对应前面提到的磁地标的安放间距和拾取数量，以两个相邻磁传感器之间不应有三个磁地标和两个相邻磁地标之间不应有三个磁传感器为原则，确保磁传感器能够很好的感应到磁地标的信号。

当车辆经过磁地标时，多个三轴磁传感器可以敏感出下方的磁场变化，判定车辆正通过磁地标，并且通过三轴磁传感器采集的磁场各分量情况识别出下方磁地标的极性编码排列，并用二进制数来区分，确定出相应的定位识别编码，根据编码对应的基准地标的地理坐标确定车辆位置实现动态定位。

定位识别编码的磁地标个数根据路宽、磁地标间距和编码定义来确定，通常选择3个或4个，当需要采集奇数个磁地标时以中间的磁地标的作为定位基准，当需要采集偶数个磁地标时以中间的两个磁地标的中心坐标作为定位基准。

以图1中(N1∽N4)为例进行说明，不同的编码形式可以对应到布设的多个磁地标的相应位置，如果N1、N2、N3、N4的极性分别是S、S、S、N,当采集3个磁地标作为定位识别编码时拾取到的编码为001，那么则认为车辆在N2、N3、N4磁地标上方通过，对应的极性排列为SSN，以N3磁地标的地理坐标作为定位位置，当需要采集4个磁地标作为定位识别编码时拾取到的编码为0001，那么则认为车辆在N1、N2、N3、N4磁地标上方通过，以N2和N3磁地标的中心位置地理坐标作为定位位置，因此，通过拾取到的磁地标极性编码便可识别出车辆的位置。

Claims (1)

1.一种磁地标动态定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，沿路面或场地的截面下方横向均匀布设10个磁地标，磁地标的数量视场地宽度和磁地标的间距而定，磁地标的间距可自行设定，取决于定位时所需要达到的定位精度；

步骤二，磁地标的磁场极性分成N极和S极两种，将其中部分磁地标的N极朝上，其它的磁地标的S极朝上，形成一组极性组合排列，规定S级朝上用0表示N级朝上用1表示，用二进制数的方式来区分磁地标的极性，形成多个磁地标组合的二进制编码形式；

步骤三，以任意3个或者4个相邻的磁地标组成二进制编码作为定位识别编码，在磁地标极性排列时保证各不同位置处的定位识别编码均不相同，使位置定位具有唯一性；每个基准地标点的地理坐标先行标定好，作为定位的数据基准，每种编码对应一个基准磁地标的地理坐标值，将该对应数据存入磁地标拾取仪的数据库；

步骤四，在车辆的底部安放磁地标动态定位设备，内部安装多个三轴磁传感器和相应的处理系统，磁传感器的安放间距和数量需对应前面提到的磁地标的安放间距和拾取数量，以两个相邻磁传感器之间不应有三个磁地标和两个相邻磁地标之间不应有三个磁传感器为原则，确保磁传感器能够很好的感应到磁地标的信号；

步骤五，当车辆经过磁地标时，多个三轴磁传感器可以敏感出下方的磁场变化，判定车辆正通过磁地标，并且通过三轴磁传感器采集的磁场各分量情况识别出下方磁地标的极性编码排列，并用二进制数来区分，确定出相应的定位识别编码，根据编码对应的基准地标的地理坐标确定车辆位置实现动态定位。