CN1950285B - 用于移动平台的定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于移动平台的定位系统，其包括：至少一个有源阵列，其由位于已知位置的至少一个发光元件组成以用于发送二进制编码识别信息，其中编码可以为空间或者时间的；至少一个摄像机，以用于获得所述至少一个有源阵列的图像；从图像接收二进制编码识别的部件；处理所述图像的部件，以相对所述移动平台确定所述有源阵列的位置；和用于结合所述接收到的二进制编码识别信息和确定的位置以计算所述移动平台位置的部件。

Description

用于移动平台的定位系统和方法

技术领域

本发明涉及一种系统以及采用该系统的方法，该系统包括有源位置发送器以确定移动平台的位置。更具体的，本发明涉及一种在电梯井中采用有源发送器以确定电梯位置的方法。

背景技术

定位参考系统(PRS)是电梯控制系统的部件，该电梯控制系统可提供对电梯井中的移动平台进行快速和精确的位置测量，特别对电梯车厢。与光学位置参考系统，特别是那些用于电梯的定位参考系统相关的两个问题是环境光干涉所引起，特别是在玻璃的电梯井中，以及由于着火或者冒烟的紧急情况下引起的性能的降低。当采用包含编码信息的无源反射器的光学检测时，这些缺陷是根本性的。

因此，需要一种具有低成本的安装和维护的高精度定位装置。

发明概要

因此，本发明的一个目标是提供一种系统以及采用该系统的方法，该系统包括有源位置发送器以确定移动平台的位置。更具体的，本发明涉及一种在电梯井中采用有源发送器以确定电梯位置的方法。

根据本发明，一种用于移动平台的定位系统，其包括：至少一个有源阵列，该阵列由至少一个发光元件组成以用于发送二进制编码识别信息，其中编码可以是空间或者时间的，该发光元件设置在已知的位置；至少一个摄像机，以用于获得所述至少一个有源阵列的图像；从图像接收二进制编码识别信息的装置；处理所述图像的装置，以相对所述移动平台确定所述有源阵列的位置；和用于结合所述接收到的二进制编码识别信息和确定的位置来计算所述移动平台位置的装置。

根据本发明，一种用于确定移动平台位置的方法，其包括步骤：在固定位置提供多个有源阵列，每个有源阵列包括至少一个发光元件以用于发送二进制编码识别信息，其中二进制编码识别信息是空间的或者时间的；固定至少一个摄像机到移动平台上；利用至少一个摄像机使多个有源阵列中的至少一个成像以产生图像；在图像上实施图像处理以接收所述二进制编码识别信息并且确定所述有源阵列相对于所述移动平台的位置，和结合二进制编码识别信息与所述有源阵列相对于所述移动平台的位置以确定移动平台的位置。

附图说明

图1是本发明有源阵列布置的简图。

图2是本发明的位置参考系统(PRS)的简图。

图3是方法的简图，通过该方法本发明的PRS可被利用来确定移动平台的位置。

具体实施方式

本发明的教导是提供一光学位置参考系统(PRS)，该系统结合沿着电梯井设置的一系列有源的光发送器或者光发送器阵列，代替了通常使用的无源反射器。该有源光发送器可发送空间的和时间的信息，从这些信息可以计算电梯的位置。如下面将更加详细描述的，基本位置的计算是通过图像处理以及在一个实施例中通过已知的三角形测量法来完成。在实践中，本发明优选结合利用了固定在电梯上的多个摄像机，以用来增加精确度和故障容许度。

参见图1，其图示了本发明的有源阵列11的优选布置。每个有源阵列11可以为发光元件12的一维或者二维阵列。每个发光元件优选是一发光二级管(LED)，或者可选择的任意IR，可见的或者UV频率的光发射器。至少一个，优选两个有源的阵列被固定在电梯井14的门框13上的已知位置。在一个可选择的实施例中，有源阵列11可由单个发光元件12组成。

参见图2，其中示出了本发明的PRS10。除了固定在门框13上的有源阵列11外，至少一个，优选两个摄像机15固定在移动平台21上。在一个优选的实施例中，移动平台21为电梯车厢。有源阵列11位于每层楼门框13的已知位置。当被激活时，每个有源阵列11的发光元件12以一种预定图案被激活。每个发光元件12可以打开或者关闭。在有源阵列11为一维或者二维阵列情况时，每个有源阵列11的发光元件12以对特定有源阵列11特有的图案被打开。如此，每个有源阵列11显示了该有源阵列11的二进制编码识别信息。在每个有源阵列11由单个发光元件12组成的情况下，单个发光元件以一预定顺序进行断续的闪光，这种闪光可从时序上解释为有源阵列11的二进制编码识别信息。

与每个有源阵列11相关的特有编码以及每个有源阵列11的位置被储存在数据库17中并且通过PRS10可以进行访问。在一个实施例中，通过过载每个有源阵列11的二进制编码的识别将冗余码加入到PRS10中。在此所使用的，″过载″是指多个二进制识别码被映射到单个有源阵列11的作法。当这样的过载发生时，多个二进制识别码的每个会快速连续闪光。当单个发光元件12被损坏时，证明了有可能由于多个二进制识别码来推断出有源阵列11的身份。在一个可选择的实施例中，每个有源的阵列11的二进制识别码可以动态地进行构造。在又一个可选择的实施例中，特有代码可包括空间的或者时间的纠错码(ECC)部分。

为了接收二进制识别码，当可移动平台在电梯井中上下移动时，PRS11成像有源阵列11。使用有源发送器(例如发光元件12)来可视地发送位置信息允许发送空间和时间信息到摄像机15，而不是如无源反射器仅仅空间的信息。在烟雾中，本发明的发光元件12具有比对于相同照明强度的无源反射器发送高大约4倍的可见度。另外，通过响应于电梯井环境中的变化动态地改变发光元件的发射光的强度，发光元件能够增加在摄像机15处的信噪比。每个有源阵列11通过电源23供给能量。在一个优选实施例中，电源23由已经在电梯井中的线路组成。可选择的，电池或者无线电力耦合可供给能量给有源阵列。

在一个实施例中，如图3所示，通过采用多个摄像机15和已知的三角测量技术可以获得额外的容错能力和位置精确性。有源阵列11设置在门框13的顶部和底部，处于可允许在单个门框上进行三角测量的位置。这些构造对于在快速区域的顶部或者底部的门框特别有利。当移动平台被设置使得两个有源阵列11的每个在两个摄像机15之一的视野19范围之内时，有源阵列可通过摄像机成像。这样捕获的图像由电子计算设备(例如微处理器)进行图像处理，以确定有源阵列11的二进制识别码，并且在每个图像中识别出发光元件12的绝对位置，该绝对位置与每个摄像机15的已知位置相关。有源阵列11的实际位置，并且因而发光元件12的实际位置，可以从数据库17中检索到并且利用来确定电梯的位置，如下所述。

假设距离Y₁，即在每对有源阵列11之间的距离是已知并且储存在数据库17中，移动平台的顶部和底部从每个有源阵列的垂直偏移量可以计算为：

$h_2=\frac{y_1-y_2}{\frac{\tan \left({\mathrm{\α}}_1\right)}{\tan \left({\mathrm{\α}}_2\right)}+1}$ $h_1=\frac{y_1-y_2}{\frac{\tan \left({\mathrm{\α}}_2\right)}{\tan \left({\mathrm{\α}}_1\right)}+1}$

已知长度y₁和y₂可能随着时间缓慢变化并且能够被更新。

因此，在运行过程中，当移动平台21在电梯井14中上下移动时，一个或多个摄像机15接收从有源阵列11发送的二进制编码信息。始终至少有一个摄像机必定观察到至少一个有源阵列11，以确定绝对位置。通过计算设备27对如此捕获的一个或多个图像实施图像处理，以确定摄像机，以及随后的移动平台21，离有源阵列11的偏移量。通过从数据库17中检索每个成像的有源阵列11的绝对位置，移动平台的绝对位置可以被计算出来。

如上所述，本发明的PRS通过对失效发光元件12进行动态重配置来允许容错性。另外，当有源阵列11包括单个发光元件12时，本发明的PRS允许采用在一段时期内的单个视觉参考来确定绝对位置参考。

根据本发明已经明显地提供了一种系统，以及使用这样系统的方法，该系统包括有源位置发送器以确定移动平台的位置并且充分满足了先前在此所提出的目的，方式和优点。虽然已经在本发明具体的实施例的上下文中对其进行了描述，其它的替换，修改和变化对于本领域人员在阅读上述说明书后将变得明显。因此，其意图是包含这些落入所附的权利要求宽范围内的替换，修改和变化。

Claims (10)

1.一种用于移动平台的定位系统，其包括：

固定于电梯井中的至少一个固定不可动结构的至少一个有源阵列，每个所述有源阵列由位于已知位置处用于发送二进制编码识别信息的至少一个发光元件组成；

至少一个摄像机，以用于获得所述至少一个有源阵列的图像；

从所述图像接收所述二进制编码识别信息的装置；

处理所述图像的装置，以相对所述移动平台确定所述有源阵列的位置；和

用于结合所述接收到的二进制编码识别信息和由处理所述图像的装置确定的有源阵列的位置以计算所述移动平台位置的装置。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个摄像机固定到所述移动平台上并且所述的至少一个有源阵列固定到门框上。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述的移动平台为电梯。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个发光元件从发光二极管(LED)，IR光发射器，可见光发射器和UV频率光发射器所组成的组中选择。

5.如权利要求1所述的系统，另外包括一数据库，每个所述至少一个有源阵列的位置信息被储存在其中。

6.一种用于确定移动平台位置的方法，其包括步骤：

在固定位置提供固定于电梯井中的至少一个固定不可动结构的多个有源阵列，每个有源阵列包括至少一个发光元件以用于发送二进制编码识别信息；

固定至少一个摄像机到移动平台上；

利用所述至少一个摄像机使所述多个有源阵列中的至少一个成像以产生图像；

在所述图像上实施图像处理以接收所述二进制编码识别信息并且确定所述有源阵列相对于所述移动平台的位置；

结合所述二进制编码识别信息与所述有源阵列相对于所述移动平台的位置以确定所述移动平台的位置。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述提供所述多个有源阵列的步骤包括从发光二极管(LED)，IR光发射器，可见光发射器和UV频率光发射器所组成的组中选择所述至少一个发光元件。

8.如权利要求6所述的方法，包括使用所述二进制编码识别信息从数据库中检索所述有源阵列相对于所述移动平台的位置的附加的步骤。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述的固定所述至少一个摄像机到移动平台上包括固定所述至少一个摄像机到电梯上。

10.如权利要求6所述的方法，包括动态地配置至少一个所述有源阵列的附加的步骤。