CN112665605A - 货车厂区导航系统及导航方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种货车厂区导航方法，包括以下步骤：在母系统中录入所有电子标签的信息，并放入路径数据库中；从子系统中输入起点和终点信息，起点和终点信息送入母系统；母系统从路径数据库中调出最短路径发送至货车上的子系统，给货车司机导航；货车底盘上的射频识别模块扫描到相应道路上的电子标签，识别电子标签中的信息并将信息传至母系统中，母系统通过信息定位出货车的位置，确定货车的运动轨迹。本发明的导航方法运用子母系统和电子标签，通过扫描电子标签能实时确定物流货车的位置，通过子母系统规划货车到达目的地的路线，查看物流货车的运行轨迹，并提供路径偏离警报，更加便捷地实现对物流货车的管理和对产品的运输。
Description
技术领域
本发明涉及一种货车厂区导航系统及导航方法。
背景技术
随着物流行业发展，工厂规模越来越大，厂内货车因导航以及路线拥堵问题也成为了困扰物流公司的大问题。车载定位定向技术起步于20世纪60年代, 经过50多年的发展,在军事方面有着广泛的应用，各国的研究人员一直致力于定位定向设备精度与稳定性的提升以及数据处理相关算法的优化来提高定位定向精度，以满足随机发射的要求。受制于硬件技术和理论技术，车载定位定向精度基本上经历了以下三个过程：
1)低精度:定位精度 (1%~5%)D，定向精度5~10 mrad；
2)中等精度:定位精度 (0.25%~1%)D，定向精度1~2 mrad；
3)高等精度:定位精度小于0.25%D，定向精度小于0.25 mrad (D为行驶路程) 。
车载定位定向系统的发展大致经过两个阶段:
1)第一代车载定位定向系统
第一代车载定位定向系统出现在20世纪70年代，美国和英国根据飞机惯性导航系统开发出了以帕兹为代表采用平台式惯性导航系统的陆用惯性导航系统。同期美国研发了利用地图匹配算法和航位推算技术进行定位定向的自主式导航系统。这类系统被称为第一代车载定位定向系统。这一时期的车载导航产品主要采取航位推算与地图匹配相结合的导航方式，由于航位推算系统存在导航误差的累积，所以需要地图匹配技术进行定位误差修正。但当时的技术水平有限,受限于用于匹配修正的地图精度和车载微处理器的运算效率，定位误差会随时间增加而快速发散，第一代车载定位定向系统并没有完全达到实用性要求。
2)第二代车载定位定向系统
第二代车载定位定向系统出现于20世纪90年代，这一时期开始出现能够达到实用性标准的车载定位定向系统并以全球定位系统(GPS)开始投入使用为主要标志。但是车载GPS易受外界环境的影响，单独使用GPS时，不能有效地实现车辆的可靠准确连续定位，因此出现了GPS与其它导航技术组合使用的导航方式，即第二代车载定位定向系统。第二代车载导航系统普遍采用GPS与地图匹配的组合定位技术，相比第一代车载导航技术，在定位精度上有了突破性提高，出现了一批可以实际应用的高精度导航系统，是车载定位定向技术发展的高峰期。
全球定位系统( Global Po sitioning System, GPS)在智能交通系统中有着相当重要的地位，无论是交通信息的实时采集，还是车辆的路径导航，都和GPS息息相关。利用GPS 虽然可以快速、准确、全天候提供三维位置、速度和时间信息，并且具有定位精度高、成本低和定位误差不随时间积累的优点，但是GPS定位精度易受外部环境的影响，在丛林、城市高楼区、涵洞内等特殊地段，GPS定位精度将大大降低，并且在没有 GPS 信号的地方存在定位盲区。所以单独使用 GPS 进行定位存在明显不足。航位推算 (Dead Reckoning,DR)是一种较常用的自主式车辆定位技术，它利用距离传感器和方位传感器测量出车辆的行驶距离和方位，推算车辆的瞬时位置。该系统在短时间内能够保持较高的定位精度，且其有效性不受外界影响；但是仅能确定相对位置，且误差随推算过程而累加，不适合长时间单独使用。因此，将 GPS 和 DR 结合起来构成组合定位系统，充分利用其定位信息的互补性，不但能够实现连续可靠的移动目标定位，还可以大大提高定位精度。
现有的车载定位技术仍存在以下缺陷：
（1）第一代车载定位定向系统没有完全达到实用性要求。因为它主要采取航位推算与地图匹配相结合的导航方式，由于航位推算系统存在导航误差的累积，所以需要地图匹配技术进行定位误差修正。但当时的技术水平有限，受限于用于匹配修正的地图精度和车载微处理器的运算效率，定位误差会随时间增加而快速发散。
（2）第二代车载定位定向系统车载GPS易受外界环境的影响，单独使用GPS时，不能有效地实现车辆的可靠准确连续定位。GPS定位精度易受外部环境的影响，在丛林、城市高楼区、涵洞内等特殊地段，GPS定位精度将大大降低，并且在没有 GPS 信号的地方存在定位盲区。
（3）传统民用GPS导航在厂区内精度不够，实现不了厂区内货车导航。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单的货车厂区导航系统，并提供一种自动化程度高、精度高的货车厂区导航方法。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种货车厂区导航系统，包括：
固定于厂区每条道路中间的电子标签，电子标签中存储信息；
安装在主机电脑上的母系统，母系统由产区的管理人员使用，实现产区地图的录入和更新、电子围栏的设立、对请求货车的目的地进行路径规划、查看任意货车的实时位置和历史运行轨迹；
安装在货车上的子系统，子系统由货车司机使用，通过货车底盘上的射频识别模块扫描地上的电子标签，用于确定货车的实时位置；具有显示货车实时位置、路径偏离警报、兴趣点播报功能；各子系统与母系统之间进行无线通讯。
上述货车厂区导航系统，所述子系统包括控制模块、通讯电路、语音模块、射频识别模块、电源模块，电源模块为整个子系统提供工作电源，控制模块分别与通讯电路、语音模块、射频识别模块相连，控制模块通过射频识别模块扫描识别电子标签，控制模块通过语音模块进行语音播报或报警，语音模块通过通讯电路与母系统进行无线通讯。
一种货车厂区导航方法，包括以下步骤：
步骤一：在母系统中录入所有电子标签的信息，并放入路径数据库中；
步骤二：当货车要从某个电子标签附近的区域驶往另一个电子标签附近区域时，货车司机从子系统中输入起点和终点信息，起点和终点信息送入母系统；
步骤三：母系统根据输入的起点和终点信息直接从路径数据库中调出最短路径，并由母系统通过无线传输发送至货车上的子系统，并在子系统上显示，给货车司机导航；
步骤四：货车每经过一条道路都通过货车底盘上的射频识别模块扫描到相应道路上的电子标签，识别电子标签中的信息并将信息传至母系统中，母系统通过信息定位出货车的位置，通过若干次子系统传送过来的信息，确定货车的运动轨迹，并在母系统中显示，便于产区管理人员进行查看和监控。
上述货车厂区导航方法，所述步骤三中，若货车不按规定路线行驶，即货车开往其它道路，货车底盘上的射频识别模块扫描到其他道路上的电子标签，则子系统通过语音播报提醒司机，并上传数据至母系统，若货车还未按原来路线行驶时，则母系统根据货车当前位置从路径数据库中调出最短路径重新规划路线。
上述货车厂区导航方法，还包括电子围栏的设立：当有一道路发生情况或者人为不允许通过时，则厂区管理人员在母系统中把此道路的电子标签设为“不可通过”，即电子围栏，且在厂区路径图中显示黑色并传送至子系统中；当有一位置设置电子围栏后，母系统在路径规划时将避开电子围栏，在路径数据库中选择除有电子围栏路径后的最短路径，并发送至子系统。
上述货车厂区导航方法，当货车偏离规划路径驶向电子围栏路径时，子系统发出警告报警提醒司机，并向母系统发出警报，通知厂区管理人员，且不重新规划路径。
上述货车厂区导航方法，所述步骤四中，当厂区中有多辆货车同时行驶时，则不同货车的运动轨迹在母系统的厂区图中由不同颜色显示，以免造成路线混乱。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的导航方法运用子母系统和电子标签，通过扫描电子标签能实时确定物流货车的位置，通过子母系统规划货车到达目的地的路线，查看物流货车的运行轨迹，并提供路径偏离警报，更加便捷地实现对物流货车的管理和对产品的运输。
2、本发明的导航方法中，若厂区某道路发生紧急情况，通过母系统设立电子围栏，能方便货车及时避开障碍，有利于厂区的管理，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明导航系统中母系统的功能示意图。
图2为本发明导航系统中子系统的功能示意图。
图3为本发明导航系统中子系统的结构框图。
图4为本发明导航方法的流程图。
图5为厂区货车导航示意图。
图6为电子标签放置位置示意图。
图7为实施例中路径规划示意图。
图8为实施例中重新规划的路径示意图。
图9为实施例中行驶轨迹示意图。
图10为实施例中设立电子围栏后的路径示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1-图3所示，一种货车厂区导航系统，包括：
固定于厂区每条道路中间的电子标签，每个电子标签中存储特定的信息，用于确定火车的实时位置，电子标签的分布如图6所示；
安装在主机电脑上的母系统，母系统由产区的管理人员使用，实现产区地图的录入和更新、电子围栏的设立、对请求货车的目的地进行路径规划、查看任意货车的实时位置和历史运行轨迹等功能，如图1所示；
安装在货车上的子系统，子系统由货车司机使用，通过货车底盘上的射频识别模块扫描地上的电子标签，用于确定货车的实时位置；具有显示货车实时位置、路径偏离警报、兴趣点播报等功能，如图2所示；各子系统与母系统之间进行无线通讯。
如图3所示，所述子系统包括控制模块、通讯电路、语音模块、射频识别模块、电源模块，电源模块为整个子系统提供工作电源，控制模块分别与通讯电路、语音模块、射频识别模块相连，控制模块通过射频识别模块扫描识别电子标签，控制模块通过语音模块进行语音播报或报警，语音模块通过通讯电路与母系统进行无线通讯，通讯电路采用WIFI模块。
如图4、图5所示，一种货车厂区导航方法，包括以下步骤：
步骤一：在母系统2中录入所有电子标签3的信息，并放入路径数据库中。
步骤二：当货车要从某个电子标签附近的区域驶往另一个电子标签附近区域时，货车司机从子系统1中输入起点和终点信息，起点和终点信息送入母系统2。
步骤三：母系统2根据输入的起点和终点信息直接从路径数据库中调出最短路径，并由母系统2通过无线传输发送至货车上的子系统1，并在子系统1上显示，给货车司机导航。
例如现有一辆货车要从办公区出发驶往仓库，则货车要先后经过3、7、11、20号标签到达仓库，子系统1上的路径如图7所示。若当货车不按规定路线行驶时，即货车开往其它道路，子系统1通过射频识别模块4扫描到其他道路上的电子标签3，子系统1通过语音模块提醒司机，并上传数据至母系统2，若货车还未按原来路线行驶时，则母系统2根据货车当前位置从路径数据库中调出最短路径重新规划路线，例如走错至10标签区域，则重新规划为3、10、15、20标签的路线，如图8所示。
步骤四：货车每经过一条道路都通过货车底盘上的射频识别模块4扫描到相应道路上的电子标签3，识别电子标签3中的信息并将信息传至母系统2中，母系统2通过信息定位出货车的位置，通过若干次子系统1传送过来的信息，确定货车的运动轨迹，并在母系统2中显示，便于产区管理人员进行查看和监控。
当厂区中有多辆货车同时行驶时，则不同货车的运动轨迹在母系统2的厂区图中由不同颜色显示，以免造成路线混乱。例如，当母系统2先后收到A货车上子系统1发过来的信息为1、6、9、18、23、24、21，则通过路径数据库能确定出A货车的行驶路径，并定位A货车现在21标签处，若定义A货车路径颜色为红色，如图9所示。
上述货车厂区导航方法，还包括电子围栏的设立：当有一道路发生情况或者人为不允许通过时，则厂区管理人员在母系统中把此道路的电子标签设为“不可通过”，即电子围栏，且在厂区路径图中显示黑色并传送至子系统中；当有一位置设置电子围栏后，母系统在路径规划时将避开电子围栏，在路径数据库中选择除有电子围栏路径后的最短路径，并发送至子系统。若货车B要从机修车间开往料场，原本路线为经过8、7、9、18标签到达料场；现在厂区管理人员在食堂前标签9处设立电子围栏，则新路径为8、7、10、19、18，如图10所示。当货车偏离规划路径驶向电子围栏路径时，子系统发出警告报警提醒司机，并向母系统发出警报，通知厂区管理人员，且不重新规划路径。
本发明采用射频识别技术来识别录有位置信息的“电子标签”从而定位货车所在位置，提高了导航精度；本发明采用分模块设计，将路径规划部分交给母系统，降低了子系统对算力的要求，从而提高了系统的运行速率；本发明采用成熟的WiFi通讯技术，具有较高的通信速率，能满足子母系统的通讯要求；本发明对于厂区内某条道路拥挤或封闭时能通过母系统设置电子围栏实现厂内道路管理。
Claims (7)
1.一种货车厂区导航系统，其特征在于，包括：
固定于厂区每条道路中间的电子标签，电子标签中存储信息；
安装在主机电脑上的母系统，母系统由产区的管理人员使用，实现产区地图的录入和更新、电子围栏的设立、对请求货车的目的地进行路径规划、查看任意货车的实时位置和历史运行轨迹；
安装在货车上的子系统，子系统由货车司机使用，通过货车底盘上的射频识别模块扫描地上的电子标签，用于确定货车的实时位置；具有显示货车实时位置、路径偏离警报、兴趣点播报功能；各子系统与母系统之间进行无线通讯。
2.根据权利要求1所述的货车厂区导航系统，其特征在于，所述子系统包括控制模块、通讯电路、语音模块、射频识别模块、电源模块，电源模块为整个子系统提供工作电源，控制模块分别与通讯电路、语音模块、射频识别模块相连，控制模块通过射频识别模块扫描识别电子标签，控制模块通过语音模块进行语音播报或报警，语音模块通过通讯电路与母系统进行无线通讯。
3.一种基于权利要求1所述的货车厂区导航系统的货车厂区导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在母系统中录入所有电子标签的信息，并放入路径数据库中；
步骤二：当货车要从某个电子标签附近的区域驶往另一个电子标签附近区域时，货车司机从子系统中输入起点和终点信息，起点和终点信息送入母系统；
步骤三：母系统根据输入的起点和终点信息直接从路径数据库中调出最短路径，并由母系统通过无线传输发送至货车上的子系统，并在子系统上显示，给货车司机导航；
步骤四：货车每经过一条道路都通过货车底盘上的射频识别模块扫描到相应道路上的电子标签，识别电子标签中的信息并将信息传至母系统中，母系统通过信息定位出货车的位置，通过若干次子系统传送过来的信息，确定货车的运动轨迹，并在母系统中显示，便于产区管理人员进行查看和监控。
4.根据权利要求3所述的货车厂区导航方法，其特征在于，所述步骤三中，若货车不按规定路线行驶，即货车开往其它道路，货车底盘上的射频识别模块扫描到其他道路上的电子标签，则子系统通过语音播报提醒司机，并上传数据至母系统，若货车还未按原来路线行驶时，则母系统根据货车当前位置从路径数据库中调出最短路径重新规划路线。
5.根据权利要求3所述的货车厂区导航方法，其特征在于，还包括电子围栏的设立：当有一道路发生情况或者人为不允许通过时，则厂区管理人员在母系统中把此道路的电子标签设为“不可通过”，即电子围栏，且在厂区路径图中显示黑色并传送至子系统中；当有一位置设置电子围栏后，母系统在路径规划时将避开电子围栏，在路径数据库中选择除有电子围栏路径后的最短路径，并发送至子系统。
6.根据权利要求5所述的货车厂区导航方法，其特征在于：当货车偏离规划路径驶向电子围栏路径时，子系统发出警告报警提醒司机，并向母系统发出警报，通知厂区管理人员，且不重新规划路径。
7.根据权利要求3所述的货车厂区导航方法，其特征在于：所述步骤四中，当厂区中有多辆货车同时行驶时，则不同货车的运动轨迹在母系统的厂区图中由不同颜色显示，以免造成路线混乱。
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