WO2022012464A1 - 基于低频磁场的定位系统、设备及方法 - Google Patents

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曾晓生
毛云鹤
武志贤
陈双全
刘彦丁
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Definitions

  • the low-frequency magnetic field receiving coil is used to receive the low-frequency magnetic field signal
  • the magnetic field detection control module is used to determine the low-frequency magnetic field emission according to the signal strength of the first low-frequency magnetic field signal when it is determined that the low-frequency magnetic field signal received by the low-frequency magnetic field receiving coil is the first low-frequency magnetic field signal The relative position of the coil and the low frequency magnetic field receiving coil.
  • the low-frequency magnetic field receiving device only receives the low-frequency magnetic field signal transmitted by the low-frequency magnetic field transmitting coil of the local positioning system. In other words, the low-frequency magnetic field signal received by the low-frequency magnetic field receiving coil is transmitted by the low-frequency magnetic field transmitting coil of the local positioning system.
  • the above-mentioned wireless charging station 101 may be a fixed wireless charging station, a fixed wireless charging parking space, or a wireless charging road, etc., which can be determined according to actual application scenarios, and is not limited here.
  • the above-mentioned wireless charging and transmitting device 1010 can be arranged on the ground or buried under the ground (FIG. 1 shows the case where the wireless charging and transmitting device 1010 is buried under the ground), and can wirelessly charge the electric vehicle 100 located above it. .
  • the wireless charging receiving device 1000 may be integrated into the bottom of the electric vehicle 100 . When the electric vehicle 100 enters the wireless charging range of the wireless charging transmitting device 1010 , the electric vehicle 100 can be charged by wireless charging.
  • Fig. 2a is a schematic diagram of alignment of the power transmitting coil and the power receiving coil.
  • the power transmitting coil or simply the transmitting coil, that is, the rounded rectangle shown by the slashes
  • the power receiving coil or simply the receiving coil, that is, the rounded rectangle shown by the dots
  • the power transmitting coil and the power The receiving coils overlap, and the charging power and charging efficiency of the wireless charging system are high at this time.
  • FIG. 2b is a schematic diagram of misalignment of the power transmitting coil and the power receiving coil.
  • the power transmitting coil and the power receiving coil are misaligned at this time.
  • the charging power or charging efficiency of the wireless charging system will decrease.
  • the relative positions of the power transmitting coil and the power receiving coil can be obtained, and then presented to the driver of the car or the autopilot system to guide the driver or autopilot system to transfer the power during the parking process.
  • the transmitter coil and the power receiver coil are aligned.
  • the low-frequency magnetic field signal Before the low-frequency magnetic field transmitting coil transmits the low-frequency magnetic field signal, the low-frequency magnetic field signal is induced by the conflict detection coil, and whether the low-frequency magnetic field channel is occupied is determined according to the situation of the conflict detection coil inducing the low-frequency magnetic field signal to determine whether to control the low-frequency magnetic field transmitting coil to transmit the low-frequency magnetic field signal.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an application scenario of the positioning system based on the low-frequency magnetic field provided by the present application.
  • the positioning system provided by this application can be applied to the guidance and alignment in the process of wireless charging and parking of electric vehicles.
  • this application scenario it is assumed that there are parking space 1, parking space 2 and parking space 3, and each parking space is provided with a wireless charging transmitting device
  • the power transmitter coil, the car installed with the wireless charging receiver device should be charged in the parking space.
  • the guidance and alignment function is activated.
  • the low-frequency magnetic field transmitter control module converts the direct current into alternating current with the same frequency as the resonant frequency of the series resonant circuit by controlling the on and off of the switching tubes (Q1 and Q2, or Q3 and Q4) of the half-bridge inverter circuit.
  • the series resonance circuit generates series resonance under the action of this alternating current, so that Ltx1 or Ltx2 generates an alternating magnetic field.
  • the low-frequency magnetic field transmitter control module controls the switching tube of the half-bridge inverter circuit to make Ltx1 and Ltx2 sequentially transmit alternating magnetic fields as a frame of low-frequency magnetic field signals.
  • the relative position of the magnetic field transmitting coil and the low frequency magnetic field receiving coil After the magnetic field detection control module has determined the relative positions of the low-frequency magnetic field transmitting coil and the low-frequency magnetic field receiving coil, the power can also be determined according to the relative positions of the low-frequency magnetic field transmitting coil and the power transmitting coil, as well as the relative positions of the low-frequency magnetic field receiving coil and the power receiving coil.
  • the relative position of the transmitting coil and the power receiving coil in turn, can be presented to the driver or the automatic driving system to achieve the guided alignment of the power transmitting coil and the power receiving coil.
  • the power can also be determined according to the relative positions of the low-frequency magnetic field transmitting coil and the power transmitting coil, as well as the relative positions of the low-frequency magnetic field receiving coil and the power receiving coil.
  • the relative position of the transmitting coil and the power receiving coil in turn, can be presented to the driver or the automatic driving system to achieve the guided alignment of the power transmitting coil and the power receiving coil.

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Abstract

本申请提供一种基于低频磁场的定位系统，包括低频磁场发射装置和低频磁场接收装置，低频磁场发射装置中包括低频磁场发射线圈、冲突检测线圈和磁场生成检测控制模块，低频磁场接收装置包括低频磁场接收线圈和磁场检测控制模块。冲突检测线圈用于感应低频磁场信号；磁场生成检测控制模块用于在冲突检测线圈未感应到低频磁场信号时，控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号；磁场检测控制模块用于在确定低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为第一低频磁场信号时，根据第一低频磁场信号的信号强度确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。采用本申请，可提高低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的定位准确率，适用性高。

Description

基于低频磁场的定位系统、设备及方法
本申请要求于2020年7月16日提交中国专利局、申请号为202010687243.2、申请名称为“基于低频磁场的定位系统、设备及方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及电磁感应技术领域，尤其涉及一种基于低频磁场的定位系统、设备及方法。
背景技术
随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车作为新能源汽车一经推出便受到了各界的广泛关注。电动汽车是一种以车载电源为动力，利用电机驱动车轮行驶，并符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，磁耦合式无线充电是电动汽车电池充电的方式之一。磁耦合式无线充电是以耦合的电磁场为媒介实现电能的传递，无线充电系统通常包括两个分离的部件，分别为功率发射装置和功率接收装置，功率发射装置位于无线充电站，功率接收装置位于电动汽车上，功率发射装置和功率接收装置通过功率发射线圈和功率接收线圈之间的电磁感应来传递能量。当功率发射线圈和功率接收线圈未对准或者对准程度不满足要求时，无线充电系统的充电功率或者功率效率会下降，因此如何确定功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置以提高功率发射线圈和功率接收线圈的对准程度是当前无线充电系统亟需解决的重要技术问题之一。
本申请的发明人在研究和实践过程中发现，现有技术在功率发射装置端增加低频磁场发射线圈，通过低频磁场发射线圈对应的控制电路驱动低频磁场发射线圈产生交变的低频磁场。在功率接收装置端增加低频磁场接收线圈，低频磁场接收线圈在交变磁场中产生感应电压或电流，通过感应电压或电流的信号强度得到低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置，基于低频磁场发射线圈和功率发射线圈的位置关系以及低频磁场接收线圈和功率接收线圈的位置关系获得功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置。然而，低频磁场的有效范围比较大，相邻无线充电站的低频磁场发射线圈产生的低频磁场会相互干扰，使得低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的定位准确率低，从而导致功率发射线圈和功率接收线圈的对准准确率低，无线充电系统的充电功率或功率效率低，适用性差。
发明内容
本申请提供了一种基于低频磁场的定位系统、设备及方法，可提高低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的定位准确率，操作简单，适用性高。
第一方面，本申请提供了一种基于低频磁场的定位系统，该定位系统包括低频磁场发射装置和低频磁场接收装置，低频磁场发射装置中包括低频磁场发射线圈、冲突检测线圈和磁场生成检测控制模块，低频磁场接收装置包括低频磁场接收线圈和磁场检测控制模块。冲突检测线圈用于感应低频磁场信号，磁场生成检测控制模块用于在冲突检测线圈未感应到低频磁场信号时，控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。这里，低频磁场发射装置在通过低频磁场发射线圈发射低频磁场信号之前，可利用冲突检测线圈确定是否可以 感应到低频磁场信号，换句话说，利用冲突检测线圈检测低频磁场信道是否被占用，低频磁场发射线圈在低频磁场信道未被占用的时候发送低频磁场信号，可避免不同定位系统的低频磁场发射线圈发射低频磁场信号的相互干扰。低频磁场接收线圈用于接收低频磁场信号，磁场检测控制模块用于在确定低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为第一低频磁场信号时，根据第一低频磁场信号的信号强度确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。在本申请中，低频磁场接收装置只接收本定位系统的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号，换句话说，在低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为本定位系统的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号时，低频磁场接收装置才基于该低频磁场信号的信号强度来确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置，进可避免被其他定位系统的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号干扰，进而可提高定位准确率。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，磁场生成检测控制模块用于在启动基于低频磁场的定位功能时，生成倒计时的初始值并开始倒计时，磁场生成检测控制模块用于在冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束时，控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。在本申请中，低频磁场发射线圈在冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束时发射低频磁场信号，可降低与其他定位系统的低频磁场发射线圈同时发射低频磁场信号而产生冲突的概率。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，磁场生成检测控制模块还用于在冲突检测线圈感应到第二低频磁场信号时，停止倒计时并检测第二低频磁场信号的信号长度，并在第二低频磁场信号的信号长度检测完成时继续倒计时。在本申请中，若冲突检测线圈感应到背景信号，磁场生成检测控制模块可暂停倒计时并检测背景信号的信号长度之后再继续倒计时，可保证低频磁场发射线圈在倒计时结束时发射低频磁场信号不会与其他定位系统的低频磁场发射线圈发射低频磁场信号产生冲突。
结合第一方面第一种可能的实现方式或者第一方面第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述倒计时的初始值为随机数。在本申请中，将倒计时初始值设置为随机数，可避免多个定位系统的低频磁场发射线圈在检测到低频磁场信道未被占用的情况下同时发射低频磁场信号，操作简单，适用性高。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，上述第一低频磁场信号的第一信号长度与第二低频磁场信号的第二信号长度不同。在本申请中，低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号的信号长度可为约定信号长度，若冲突检测线圈检测到的背景信号(即第二低频磁场信号)的信号长度与该约定信号长度相同，则调整低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号的约定信号长度，以使低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号(即第一低频磁场信号)的信号长度(即第一信号长度)与第二低频磁场信号的信号长度(即第二信号长度)不同，可保证低频磁场接收装置接收到的低频磁场信号是本定位系统的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号，进而可保证低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的定位准确率。
结合第一方面第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，上述磁场生成检测控制模块还用于向磁场检测控制模块发送第一信号长度。磁场检测控制模块用于在检测到低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度与第一信号长度相同时，确定低频 磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为第一低频磁场信号。在本申请中，磁场检测控制模块通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度来确定该低频磁场信号是否为本定位系统的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号，操作简单。
结合第一方面至第一方面第五种可能的实现方式任一种，在第六种可能的实现方式中，上述磁场生成检测控制模块中包括低频磁场检测电路和第一电容，冲突检测线圈与第一电容并联以得到并联谐振电路，并联谐振电路连接低频磁场检测电路。
结合第一方面至第一方面第五种可能的实现方式任一种，在第七种可能的实现方式中，低频磁场发射线圈和冲突检测线圈为同一线圈，磁场生成检测控制模块中包括低频磁场发射控制模块、低频磁场检测电路、直流电源、第一开关、第二开关和第一电容，该线圈与第一电容并联以得到并联谐振电路，该并联谐振电路连接低频磁场检测电路；第一开关和第二开关串联之后并联于直流电源两端以得到逆变电路，第一电容的一端分别连接第一开关和第二开关，第一电容的另一端与该线圈串联以得到串联谐振电路，第一电容和逆变电路构成该线圈的低频磁场生成电路。低频磁场发射控制模块用于控制第一开关和第二开关的导通或关断以控制该线圈用于感应低频磁场信号或控制该线圈用于发射第一低频磁场信号。在本申请中，低频磁场发射线圈和冲突检测线圈不会同时工作，因此可以复用低频磁
场发射装置的冲突检测线圈和低频磁场发射线圈，可简化定位系统的系统结构。
第二方面，本申请提供一种基于低频磁场的定位方法，该方法适用于基于低频磁场的定位系统，该定位系统中包括低频磁场发射装置和低频磁场接收装置。该方法包括低频磁场发射装置通过冲突检测线圈感应低频磁场信号，若通过冲突检测线圈未感应到低频磁场信号，低频磁场发射装置则控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。低频磁场接收装置通过低频磁场接收线圈接收低频磁场信号，低频磁场接收装置在确定通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为第一低频磁场信号时，根据第一低频磁场信号的信号强度确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，低频磁场发射装置在启动基于低频磁场的定位功能时，生成倒计时的初始值并开始倒计时；若通过冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束，低频磁场发射装置则控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。
结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，若通过所述冲突检测线圈感应到低频磁场信号，低频磁场发射装置则停止倒计时并检测感应到的低频磁场信号的信号长度，当感应到的低频磁场信号的信号长度检测完成时继续倒计时。
结合第二方面第一种可能的实现方式或者第二方面第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述倒计时的初始值为随机数。
结合第二方面至第二方面第二种可能的实现方式中任一种，在第四种可能的实现方式中，第一低频磁场信号的第一信号长度与感应到的低频磁场信号的第二信号长度不相同。该方法还包括：低频磁场发射装置向低频磁场接收装置发送第一信号长度；低频磁场接收装置从低频磁场发射装置接收第一信号长度，并在通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度与第一信号长度相同时，确定低频磁场接收线圈接收到第一低频磁场信号。
第三方面，本申请提供了一种基于低频磁场的定位方法，该方法适用于第一方面至 第一方面第七种可能的实现方式中任一种提供的定位系统中的低频磁场发射装置。在该方法中低频磁场发射装置可通过冲突检测线圈感应低频磁场信号；若通过冲突检测线圈未感应到低频磁场信号，低频磁场发射装置则控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号，这里第一低频磁场信号可用于确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，低频磁场发射装置在启动基于低频磁场的定位功能时，可生成倒计时的初始值并开始倒计时。若通过冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束，低频磁场发射装置则控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。
结合第三方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，若通过冲突检测线圈感应到低频磁场信号，低频磁场发射装置则停止倒计时并检测感应到的低频磁场信号的信号长度，当感应到的低频磁场信号的信号长度检测完成时继续倒计时。
结合第三方面第一种可能的实现方式或者第三方面第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述倒计时的初始值为随机数。
结合第三方面至第三方面第二种可能的实现方式中任一种，在第四种可能的实现方式中，第一低频磁场信号的第一信号长度与感应到的低频磁场信号的第二信号长度不相同；低频磁场发射装置可向低频磁场接收装置发送第一信号长度。
第四方面，本申请提供了一种基于低频磁场的定位方法，该方法适用于第一方面至第一方面第七种可能的实现方式中任一种提供的定位系统中的低频磁场接收装置。该方法包括低频磁场接收装置通过低频磁场接收线圈接收低频磁场信号。低频磁场接收装置在确定通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为该定位系统中低频磁场发射装置发射的第一低频磁场信号时，根据第一低频磁场信号的信号强度确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。
结合第四方面，在第一种可能的实现方式中，该方法还包括低频磁场接收装置从低频磁场发射装置接收第一信号长度，并在通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度与第一信号长度相同时，确定通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为低频磁场发射装置发射的第一低频磁场信号。
第五方面，本申请提供了一种无线充电发射端设备，该无线充电发射端设备包括功率发射装置和第一方面至第一方面第七种可能的实现方式中任一种提供的定位系统中的低频磁场发射装置。
第六方面，本申请提供了一种无线充电接收端设备，该无线充电接收端设备包括功率接收装置和第一方面至第一方面第七种可能的实现方式中任一种提供的定位系统中的低频磁场接收装置。
在本申请中，低频磁场发射装置在通过低频磁场发射线圈发射低频磁场信号之前，可利用冲突检测线圈检测低频磁场信道是否被占用，低频磁场发射线圈在低频磁场信道未被占用的时候发送低频磁场信号，可避免不同定位系统的低频磁场发射线圈发射低频磁场信号的相互干扰。在低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为本定位系统的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号时，低频磁场接收装置才基于该低频磁场信号的信号强度来确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置，进可避免被其他定位系统的低频磁场 发射线圈发射的低频磁场信号干扰，进而可提高低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的定位准确率，操作简单，适用性高。
附图说明
图1是本申请提供的无线充电系统的架构示意图；
图2a是功率发射线圈和功率接收线圈的对准示意图；
图2b是功率发射线圈和功率接收线圈的未对准示意图；
图3是本申请提供的基于低频磁场的定位场景示意图；
图4是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的设置示意图；
图5是本申请提供的低频磁场发射线圈和冲突检测线圈的设置示意图；
图6是本申请提供的低频磁场接收线圈的设置示意图；
图7是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的结构示意图；
图8是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的应用场景示意图；
图9是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的一硬件结构示意图；
图10是本申请提供的低频磁场检测电路的电路示意图；
图11是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的另一硬件结构示意图；
图12是本申请提供的基于低频磁场的定位方法的一流程示意图；
图13是本申请提供的基于低频磁场的定位方法的另一流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的基于低频磁场的定位系统、设备及方法适用于电动汽车的无线充电领域，也适用于电动汽车之外的其他所有应用无线充电技术的领域，比如智能机器人、电动叉车等的无线充电领域等等，在此不做限制。换句话说，本申请提供的基于低频磁场的定位系统、装置及方法可应用在电动汽车的无线充电系统上，也可应用在智能机器人或者电动叉车等的无线充电系统上，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。为方便描述，本申请将以应用在电动汽车的无线充电系统为例，对本申请提供的基于低频磁场的定位系统及基于低频磁场的定位方法进行示例说明。
电动汽车的电池充电方法通常包括：接触式充电和无线充电。其中，接触式充电采用插头与插座的金属接触来导电，无线充电是以耦合的电磁场为媒介实现电能的传递。与接触式充电相比，无线充电具有使用方便、无火花及触电危险、无机械磨损、可适应多种恶劣环境和天气、便于实现无人自动充电和移动式充电等优点，可能成为未来电动汽车充电的主流方式。下面将以应用在电动汽车上的无线充电系统为例，对本申请提供的基于低频磁场的定位系统及方法所适用的无线充电系统的架构进行实例说明。
无线充电系统的架构：
参见图1，图1是本申请提供的无线充电系统的架构示意图。如图1所示，无线充电系统至少可以包括：电动汽车100和无线充电站101。这里，电动汽车100也可为无线充电接收端设备，无线充电站101也可为无线充电发射端设备。可以理解，本申请提高的无线充电系统中无线充电接收端设备包括但不限于上述电动汽车100，无线充电发射端设备包括但不限于上述无线充电站101，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。为方 便描述，下面将以电动汽车100为无线充电接收端设备，无线充电站101为无线充电发射端设备为例进行说明。电动汽车100可以包括无线充电接收装置1000，无线充电站101可以包括无线充电发射装置1010。目前，无线充电系统对电动汽车的充电过程是通过位于电动汽车100中的无线充电接收装置1000和位于无线充电站101中的无线充电发射装置1010共同工作，来进行非接触式充电的。这里，无线充电接收装置1000也可以称为功率接收装置，无线充电发射装置1010也可以称为功率发射装置，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
可选的，在一些可行的实施方式中，上述无线充电站101可以为固定无线充电站、固定无线充电停车位或者无线充电道路等，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。上述无线充电发射装置1010可以设置在地面上、或者埋于地面之下(图1所示为无线充电发射装置1010埋于地面之下的情况)，可对位于其上方的电动汽车100进行无线充电。无线充电接收装置1000具体可以集成到电动汽车100的底部，当电动汽车100进入无线充电发射装置1010的无线充电范围时，即可通过无线充电方式对电动汽车100充电。无线充电接收装置1000的功率接收线圈和整流电路可以集成在一起，也可以是分开的，分开时整流电路通常放在车内，图1所示是功率接收线圈和整流电路集成在一起。无线充电发射装置1010也有功率发射线圈和逆变电路集成和分开两种方式，图1所示是功率发射线圈和逆变电路集成在一起的形式。
可选的，在一些可行的实施方式中，非接触式充电可以是无线充电接收装置1000和无线充电发射装置1010通过磁场耦合方式进行无线能量传输，具体可为电磁感应、磁共振方式，具体可根据实际应用场景确定，在此不做具体限制。可选的，电动汽车100和无线充电站101还可以双向充电，即无线充电站101通过供电电源向电动汽车100充电，也可以由电动汽车100向供电电源放电，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
在图1所示的无线充电系统中，功率发射线圈位于地上(地面上或者埋于地面之下)，而功率接收线圈位于车上，因此存在如何将这两个线圈对准的问题。参见图2a，图2a是功率发射线圈和功率接收线圈的对准示意图。如图2a所示，功率发射线圈(或简称发射线圈，即斜线所示圆角矩形)和功率接收线圈(或简称接收线圈，即点点所示圆角矩形)对准时，功率发射线圈和功率接收线圈重叠，此时无线充电系统的充电功率和充电效率较高。参见图2b，图2b是功率发射线圈和功率接收线圈的未对准示意图。如图2b所示，此时功率发射线圈和功率接收线圈未对准。当功率发射线圈和功率接收线圈未对准或对准程度不满足要求时，无线充电系统的充电功率或充电效率会下降。为了功率发射线圈和功率接收线圈对准，可获得功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置，然后呈现给汽车的驾驶员或者自动驾驶系统以引导驾驶员或者自动驾驶系统在泊车过程中将功率发射线圈和功率接收线圈对准。
参见图3，图3是本申请提供的基于低频磁场的定位场景示意图。当相邻的两个无线充电站(比如相邻的两个车位，如图3所示的车位A和车位B)同时有车辆在进行功率发射线圈和功率接收线圈的引导对准(为方便描述，功率发射线圈和功率接收线圈的引导对准可简称为引导对准)时，准备停靠在车位A上的车辆a的低频磁场接收线圈(即设置在车辆a上的低频磁场接收线圈)可能检测到车位B的低频磁场发射线圈(即埋在车位B地 面之下的低频磁场发射线圈)发射的低频磁场信号，车辆b的低频磁场接收线圈也可能检测到车位A的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号。如果车辆a上的低频磁场接收装置基于车位B的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号确定车辆a上的无线充电发射装置(假设为无线充电发射装置1)和车位A上的无线充电接收装置(假设为无线充电接收装置1)的相对位置，则可能造成无线充电发射装置1和无线充电接收装置1对准(具体可为功率发射线圈和功率接收线圈对准)不准确，从而导致车辆a的充电效率低。
本申请提供的基于低频磁场的定位系统包括低频磁场发射装置和低频磁场接收装置，其中，低频磁场发射装置可设置于图1所示无线充电系统的无线充电发射装置1010端，低频磁场接收装置可设置于图1所示无线充电系统的无线充电接收装置1000端，或者低频磁场发射装置也可设置于图1所示无线充电系统的无线充电接收装置1000端，低频磁场接收装置设置于图1所示的无线充电系统的无线充电发射装置1010端，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。为方便描述，下面将以低频磁场发射装置设置于无线充电发射装置1010端，低频磁场接收装置设置于无线充电接收装置1000端为例进行示例说明。
参见图4，图4是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的设置示意图。如图4所示，在无线充电发射装置端(或称无线充电发射端)设置低频磁场发射装置，低频磁场发射装置中包括低频磁场发射线圈和磁场生成检测控制电路，通过磁场生成检测控制电路可驱动低频磁场发射线圈产生交变的低频(low frequency，LF)磁场(低频磁场的频率为100KHz左右)。在无线充电接收装置端(或称无线充电接收端)设置低频磁场接收装置，低频磁场接收装置中包括低频磁场接收线圈和磁场检测控制电路。低频磁场接收线圈接收交变磁场中产生的感应电压或电流，并磁场检测控制电路根据低频磁场接收线圈接收到的感应电压或者感应电流的信号强度获得低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置，进而根据低频磁场发射线圈和功率发射线圈的相对位置，以及低频磁场接收线圈和功率接收线圈的相对位置，获得功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置。此外，本申请提供的基于低频磁场的定位系统可在低频磁场发射装置中增加冲突检测装置，换句话说，低频磁场发射端至少包含一个低频磁场发射装置和一个冲突检测装置。冲突检测装置中包括冲突检测线圈和磁场冲突检测电路，其中磁场冲突检测电路可集成在低频磁场发射装置的磁场生成检测控制电路中。低频磁场发射装置的磁场生成检测控制电路可与图1所示的无线充电发射装置的控制模块集成在一起，也可为独立于无线充电发射装置的控制模块之外的功能模块，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。在低频磁场发射线圈发射低频磁场信号之前，通过该冲突检测线圈感应低频磁场信号并根据冲突检测线圈感应低频磁场信号的情况确定低频磁场信道是否被占用来确定是否控制低频磁场发射线圈发射低频磁场信号以实现引导对准，以解决相邻车位同时进行引导对准时,相邻车位的磁场信号相互干扰的问题。
参见图5，图5是本申请提供的低频磁场发射线圈和冲突检测线圈的设置示意图。如图5所示，可在无线充电发射线圈上设置至少一个低频磁场发射线圈和冲突检测线圈，低频磁场发射线圈和冲突检测线圈可设置在无线充电发射装置1010的发射线圈朝向无线充电接收装置1000的接收线圈的一侧。可以理解，图5中低频磁场发射线圈和冲突检测线圈的位置只是示意，具体应用场景中低频磁场发射线圈和冲突检测线圈的位置可根据实际应用场景需求放置，在此不做限制。在图5中，低频磁场发射线圈可以是一个由磁棒绕制的 线圈，冲突检测线圈也可以是由磁棒绕制的线圈。
参见图6，图6是本申请提供的低频磁场接收线圈的设置示意图。如图6所示，可在无线充电接收线圈上设置至少三个低频磁场接收线圈，低频磁场接收线圈可设置在无线充电接收装置1000的接收线圈朝向无线充电发射装置1010的发射线圈的一侧。可以理解，图6中低频磁场接收线圈的位置只是示意，具体应用场景中低频磁场接收线圈的位置可根据实际应用场景需求放置，在此不做限制。在图6中，低频磁场接收线圈可以是由磁棒绕制的线圈。
基于低频磁场的定位系统的结构：
参见图7，图7是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的结构示意图。本申请提供的基于低频磁场的定位系统可包括低频磁场发射装置700和低频磁场接收装置710。其中，低频磁场发射装置700中包括低频磁场发射线圈701、冲突检测线圈702和磁场生成检测控制模块703。低频磁场接收装置710包括低频磁场接收线圈711和磁场检测控制模块712。磁场生成检测控制模块703可与无线充电发射装置的控制模块集成在一起，也可以为独立的功能模块，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。磁场检测控制模块712可与无线充电接收装置的控制模块集成在一起，也可以为独立的功能模块，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
可选的，在一些可行的实施方式中，如图7所示，上述磁场生成检测控制模块(具体可为磁场生成检测控制电路)703中可包括低频磁场生成电路、低频磁场发射端控制模块、低频磁场发射端通讯模块和磁场冲突检测电路。上述磁场检测控制模块712可包括低频磁场信号检测电路、低频磁场接收端控制模块以及低频磁场接收端通讯模块等。各部分具体功能介绍如下：
低频磁场发射线圈：用于在冲突检测线圈检测低频磁场信道未被占用时发射交变的低频磁场(为方便描述，此时产生的低频磁场信号可以第一低频磁场信号为例进行说明)，与低频磁场接收装置的低频磁场接收线圈进行磁感应，通过磁耦合传输能量，以向低频磁场接收线圈发射低频磁场信号。
低频磁场生成电路：由逆变电路和电容构成，通过逆变电路产生高频交流电压，供给电容和低频磁场发射线圈，电容和低频磁场发射线圈构成串联谐振网络，发生高频串联谐振。
冲突检测线圈：用于感应低频磁场信号，以确定是否感应到相邻车位的低频磁场信号。
磁场冲突检测电路：用于根据冲突检测线圈感应到的低频磁场信号，检测相邻车位是否正在发射低频磁场信号。磁场冲突检测电路不需外部供电(激励)，如果有其他低频磁场信号自动进行感应，把感应到的低频磁场信号做相应的处理送入低频磁场发射端控制模块中。
低频磁场发射端控制模块：用于控制低频磁场生成电路和磁场冲突检测电路，控制低频磁场生成电路中的逆变电路中可控开关管的导通和关断，并对磁场冲突检测电路检测到的信号进行控制。
低频磁场发射端通讯模块：用于发送和接收冲突检测中低频磁场发射装置和低频磁场接收装置交互的信息，包括低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号的信号长度等信息。
低频磁场接收线圈：通过电磁感应接收低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号。
低频磁场信号检测电路：用于检测低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号，提供给低频磁场接收端控制模块处理。
低频磁场接收端控制模块：用于处理低频磁场信号检测电路检测到的低频磁场信号并生成相关控制指令。
低频磁场接收端通讯模块：用于发送和接收冲突检测中低频磁场发射装置和低频磁场接收装置交互的信息，包括低频磁场发射装置发射的低频磁场信号的信号长度等。在本申请中，低频磁场接收装置中的低频磁场接收端通讯模块或低频磁场发射装置中的低频磁场发射端通讯模块所发送或接收的信息，均采用双方共同遵循的通信协议进行解释，后面不再赘述。
为方便描述，上述低频磁场生成电路、低频磁场发射端控制模块、低频磁场发射端通讯模块和磁场冲突检测电路所执行的操作将以磁场生成检测控制模块703为执行主体进行示例说明。上述低频磁场信号检测电路、低频磁场接收端控制模块以及低频磁场接收端通讯模块所执行的操作将以磁场检测控制模块712为执行主体进行示例说明。
应用场景示意图：
参见图8，图8是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的应用场景示意图。本申请提供的定位系统可应用在电动汽车无线充电停车过程中的引导对准，在该应用场景中，假设有停车位1、停车位2和停车位3，各个停车位设置有无线充电发射装置的功率发射线圈，安装有无线充电接收装置的车要在停车位充电。在车接近无线充电装置的功率发射线圈一定距离(比如2米-5米)的时候启动引导对准功能，基于本申请提供的基于低频磁场的定位系统可检测出设置于车上的功率接收线圈相对于设置于停车位上的功率发射线圈的位置关系，进而基于该位置关系辅助驾驶员或者自动泊车系统进行引导对准。多个停车位的功率发射线圈上都有引导对准的低频磁场发射装置，车上设置有低频磁场接收装置，车在靠近停车引导对准的过程中，目标是停入停车位2，但是在引导对准的过程中车上的低频磁场接收装置可能检测到来自停车位1或者停车位3的低频磁场信号(即停车位1或者停车位3上的低频磁场发射装置发射的低频磁场信号)，本申请提供的定位系统可基于冲突检测进行引导对准。如图8所示，引导对准的低频磁场发射装置可安装在无线充电发射装置的功率发射线圈上，在功率发射线圈上安装至少一个(假设两个)用于引导对准的低频磁场发射线圈(如停车位1的功率发射线圈上设置的LtxA和LtxB，停车位2的功率发射线圈上设置的Ltx1和Ltx2，以及停车位的功率发射线圈上设置的Ltxa和Ltxb)和一个用于冲突检测的冲突检测线圈(如Ltx3)，包含低频磁场生成电路、磁场冲突检测电路、低频磁场发射端控制模块、低频磁场发射端通讯模块的磁场生成检测控制电路也安装在功率发射线圈上。引导对准的低频磁场接收装置安装在功率接收线圈上，在无线充电接收线圈上安装至少三个(假设四个)低频磁场接收线圈(如Lrx1、Lrx2、Lrx3和Lrx4)，包含低频磁场检测电路、低频磁场接收端控制模块、低频磁场接收端通讯模块的磁场检测控制电路也安装在功率接收线圈上。
为方便描述，本申请提供的基于低频磁场的定位系统将以停车位2上的无线充电系统上设置的基于低频磁场的定位系统为例进行示例说明，包括停车位2上的无线充电发射装 置上设置的低频磁场发射装置和停车位2上的无线充电接收装置上设置的低频磁场接收装置，下面不再赘述。
基于低频磁场的定位系统的硬件结构一：
参见图9，图9是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的一硬件结构示意图。本申请提供的低频磁场发射装置中磁场生成检测控制模块可包括低频磁场检测电路和第一电容(如Ctx3)，冲突检测线圈(如Ltx3)与Ctx3并联以得到并联谐振电路，该并联谐振电路连接低频磁场检测电路。可以理解，这里Ctx3和低频磁场检测电路可以构成磁场冲突检测电路，磁场冲突检测装置和冲突检测线圈构成磁场冲突检测装置，磁场冲突检测装置连接低频磁场发射端控制模块。本申请提供的低频磁场发射装置中包括至少一个低频磁场发射线圈，如图9所示，假设低频磁场发射装置中包括两个低频磁场发射线圈Ltx1和Ltx2，Ltx1和Ltx2分别串联电容Ctx1和电容Ctx2形成串联谐振电路。由直流电源Udc1、开关管Q1、Q2组成的半桥逆变电路和电容Ctx1构成Ltx1的低频磁场生成电路；由直流电源Udc2、开关管Q3、Q4组成的半桥逆变电路、电容Ctx2构成Ltx2的低频磁场生成电路。Ltx1和Ltx2的低频磁场生成电路连接低频磁场发射端控制模块。低频磁场发射端控制模块通过控制半桥逆变电路开关管(Q1和Q2、或者Q3和Q4)的导通和关断，将直流电转化为频率与串联谐振电路的谐振频率相同的交流电。串联谐振电路在此交流电的作用下产生串联谐振，使Ltx1或Ltx2产生交变磁场。在本申请提供的实现方式中，低频磁场发射端控制模块通过控制半桥逆变电路开关管使Ltx1和Ltx2先后依次发射交变磁场作为一帧低频磁场信号。Ltx1和Ltx2发射磁场信号的总时长为约定时长，也就是说Ltx1和Ltx2发射的低频磁场信号的信号长度为约定信号长度，低频磁场发射装置可将该约定信号长度发射给低频磁场接收装置。
冲突检测装置，包括冲突检测线圈(即Ltx3)和冲突磁场检测电路，用来检测其它车位是否发射低频磁场信号。在本申请中，Ltx3和Ctx3形成并联谐振电路，该并联谐振电路和低频磁场检测电路相连，可增强冲突检测线圈对弱信号的检测能力。低频磁场检测电路可检测冲突检测线圈感应到的低频磁场信号的信号长度(为方便描述可将冲突检测线圈感应到的低频磁场信号作为背景信号进行说明)发送给低频磁场发射端控制模块进行判断，确定感应到的低频磁场信号是否为相邻车位发射的低频磁场信号。若确定冲突检测线圈感应到的低频磁场信号为相邻车位发射的低频磁场信号，低频磁场发射装置还可将该背景信号的信号长度送给低频磁场接收装置。其中，低频磁场检测电路的实现方式可根据实际应用场景需求确定，在此不做限制。下面将以其中一种实现方式进行示例说明。参见图10，图10是本申请提供的低频磁场检测电路的电路示意图。如图10所示，并联谐振网络(即Ltx3和Ctx3并联构成的并联谐振网络)两端的电压是交流的，有正有负，通过运算放大器AP1的电压跟随电路，把并联谐振网络的输出阻抗放大到U1，然后通过运算放大器AP2和电阻R1、R2、R3给输出U2增加一个直流偏置，使运算放大器AP2的输出电压处于0V至3.3V的电压范围内。输出电压U2输入模数转换模块A/D后得到数字变量U3，U3输入数字信号处理(digital signal process，DSP)中进行处理。这里，DSP可表示低频磁场发射端控制模块，DSP对U3进行快速傅里叶变换(fast fourier transform，FFT)分析，当DSP对U3进行FFT分析得到信号的幅值大于或者等于预设信号幅度阈值，则确定并联谐振 电路感应到其他车位的低频磁场信号，也就是说此时可当作有其他车位的低频磁场发射信号。此时，DSP还可以根据信号的幅值大于或者等于预设信号幅度阈值的持续时长确定有信号的时长，并将该信号的时长确定为感应到的背景信号的信号长度。
在一些可行的实施方式中，低频磁场接收装置中可使用四个低频磁场接收线圈，如Lrx1、Lrx2、Lrx3、Lrx4，同时为了增大低频磁场接收线圈的可检测距离，可使用电容Crx1、Crx2、Crx3、Crx4分别与Lrx1、Lrx2、Lrx3、Lrx4并联连接以得到并联谐振电路，并联谐振电路与磁场检测电路连接，可增强低频磁场接收线圈对弱信号的检测能力。其中，由Lrx1和Crx1构成的并联谐振电路与磁场检测电路1连接，由Lrx2和Crx2构成的并联谐振电路与磁场检测电路2连接，由Lrx3和Crx3构成的并联谐振电路与磁场检测电路3连接，由Lrx4和Crx4构成的并联谐振电路与磁场检测电路4连接。磁场检测电路(包括磁场检测电路1、磁场检测电路2、磁场检测电路3和磁场检测电路4)可检测低频磁场接收线圈感应到的信号的幅值和时间长度，然后送给低频磁场接收端控制模块，由低频磁场接收端控制模块根据信号的幅度计算低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。
需要说明的是，本申请提供的基于低频磁场的定位方法由低频磁场发射装置和低频磁场接收装置配合实现，因此低频磁场发射装置和低频磁场接收装置中可分别配置通讯模块，如图9所示的低频磁场发射端通讯模块和低频磁场接收端通讯模块。其中，低频磁场发射端通讯模块和低频磁场接收端通讯模块可以采用WiFi、蓝牙、紫峰技术(zigbee)以及射频识别(radio frequency identification，RFID)等技术进行通讯，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。在本申请中，低频磁场接收装置中的低频磁场接收端通讯模块或低频磁场发射装置中的低频磁场发射端通讯模块所发送或接收的信息，均采用双方共同遵循的通信协议进行解释，后面不再赘述。
基于低频磁场的定位系统的硬件结构二：
在一些可行的实施方式中，由于低频磁场发射线圈和冲突检测线圈不会同时工作，因此可以复用低频磁场发射装置的冲突检测线圈和低频磁场发射线圈，如图11，图11是本申请提供的基于低频磁场的定位系统的另一硬件结构示意图。如图11所示，在低频磁场发射装置中有一个低频磁场发射线圈和冲突检测线圈复用，换句话说，此时，低频磁场发射装置中有一个低频磁场发射线圈和冲突检测线圈为同一个线圈，比如Ltx1。通过改变逆变电路的开关管的导通模式可实现低频磁场信号的发射和低频磁场信号的冲突检测的功能切换。如图10所示，低频磁场发射装置的磁场生成检测控制模块中包括低频磁场检测电路、直流电源Udc1、第一开关Q1、第二开关Q2和第一电容Ctx1，其中Ltx1与Ctx1并联以得到并联谐振电路，该并联谐振电路连接低频磁场检测电路。Q1和Q2串联之后并联于Udc1两端以得到逆变电路(比如逆变电路1)，Ctx1的一端分别连接Q1和Q2，Ctx1的另一端与Ltx1串联以得到串联谐振电路，Ctx1和逆变电路1构成Ltx1的低频磁场生成电路。低频磁场发射控制模块(即低频磁场发射端控制模块)用于控制Q1和Q2的导通或关断以控制Ltx1用于感应低频磁场信号或控制Ltx1用于发射低频磁场信号。低频磁场接收装置可改用三个低频磁场接收线圈和磁场检测电路，由Lrx1和Crx1构成的并联谐振电路与磁场检测电路1连接，由Lrx2和Crx2构成的并联谐振电路与磁场检测电路2连接，由Lrx3和Crx3构成的并联谐振电路与磁场检测电路3连接。
在一些可行的实施方式中，可在冲突检测前增加一个从低频磁场发射模式到冲突检测模式的逆变电路的开关模式切换，在冲突检测后增加一个从冲突检测到低频磁场发射模式的逆变电路开关模式切换过程。当Ltx1工作在冲突检测模式时，低频磁场发射端控制模块控制Q1断开、Q2导通，此时Ltx1和Ctx1组成并联谐振电路，通过低频磁场检测电路在Ctx1处获取磁场强度信号，判断低频磁场信道是否被其余车位的低频磁场发射装置占用。当Ltx1工作在低频磁场发射模式时，低频磁场发射端控制模块控制Q1和Q2交替导通，Ltx1和Ctx1形成串联补偿电路并发射磁场。低频磁场发射线圈和冲突检测线圈复用，可以省去一个线圈，降低基于低频磁场的定位系统的实现成本，节省低频磁场发射装置的空间，适用性强。
下面将结合图8所示的应用场景，对图7所示的本申请提供的基于低频磁场的定位系统的工作原理进行说明：
在一些可行的实施方式中，停车位2上设置有无线充电系统的无线充电发射装置，无线充电发射装置中设置有功率发射线圈，车上设置有无线充电系统的无线充电接收装置，无线接收装置中设置功率接收线圈。在车驶入停车位2的过程中，当车接近停车位2的功率发射线圈一定距离(如2米)时，低频磁场接收端控制模块通过低频磁场接收端通讯模块请求低频磁场发射端控制模块启动低频磁场引导对准功能(即启动基于低频磁场的定位功能)。低频磁场发射端控制模块通过低频磁场发射端通讯模块应答同意启动该定位功能，并初始化。可选的，在一些可行的实施方式中，启动低频磁场引导对准功能的请求也可以由低频磁场发射装置发出，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。比如，如果低频磁场接收装置安装在车端，则优选由低频磁场接收装置发出，因为只有车靠近了需要导引才启动引导对准，适用性更高。低频磁场接收端控制模块通过低频磁场接收端通讯模块向低频磁场发射端控制模块发送一条信息，该信息由双方共同遵循的通信协议解释为请求使用低频磁场进行引导对准。同理，在本申请中，低频磁场接收装置或低频磁场发射装置所发送或接收的信息，也都是采用双方共同遵循的通信协议进行解释，后面不再赘述。低频磁场发射端控制模块通过低频磁场发射端通讯模块接收到低频磁场接收端发出的启动引导对准的请求信息，低频磁场发射端控制模块向低频磁场接收端控制模块做出应答，应答信息包括同意使用低频磁场进行引导对准，以及低频磁场发射线圈(如Ltx1和Ltx2)的标识信息、线圈尺寸和低频磁场发射线圈与功率发射线圈的相对位置等信息。其中低频磁场发射线圈的标识信息用于区分低频磁场发射线圈，比如Ltx1和Ltx2，线圈尺寸在计算低频磁场发射线圈与低频磁场接收线圈相对位置时需要用到。Ltx1和Ltx2与功率发射线圈的相对位置用于最终确定功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置。
在一些可行的实施方式中，磁场生成检测控制模块启动基于低频磁场的定位功能之后，冲突检测线圈感应低频磁场信号。磁场生成检测控制模块可在冲突检测线圈未感应到低频磁场信号时控制低频磁场发射线圈发射低频磁场信号(即第一低频磁场信号)。低频磁场接收线圈接收低频磁场信号，磁场检测控制模块在确定低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为低频磁场发射线圈发射的第一低频磁场信号时，根据第一低频磁场信号的信号强度确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。磁场检测控制模块确定了低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置之后，还可根据低频磁场发射线圈和功率发射 线圈的相对位置，以及低频磁场接收线圈和功率接收线圈的相对位置，确定功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置，进而可呈现给驾驶员或者自动驾驶系统来实现功率发射线圈和功率接收线圈的引导对准。
在一些可行的实施方式中，低频磁场发射装置在发送低频磁场信号前，通过冲突检测线圈检测是否有低频磁场信号来确定低频磁场信道是否被其它车位的低频磁场发射装置占用，在低频磁场信道不被占用时才发送低频磁场信号。此时，如果多个低频磁场发射装置检测到低频磁场信道没被占用，有很大概率会同时发射低频磁场信号，进而产生冲突，因此低频磁场发射装置的磁场生成检测控制模块还可在启动基于低频磁场的定位功能时，生成倒计时的初始值并开始倒计时。磁场生成检测控制模块在判断得到冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束时，控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。为避免多个低频磁场发射装置同时发射低频磁场信号，这里，磁场生成检测控制模块在启动定位功能时生成倒计时的初始值时，该初始值可为随机数。可选的，该初始值也可为约定的计数值，比如一个停车位的低频磁场发射装置生成的倒计时初始值为一个计数值(比如一堆初始值中随机选取一个)，不同停车位的低频磁场发射装置生成的倒计时的初始值均不相同(比如不同停车位对应的初始值为一堆初始值中随机选取的不同的计数值)。其中，倒计时的初始值也可采用其他更多的方式确定，在此不做限制。
在一些可行的实施方式中，若磁场生成检测控制模块检测到冲突检测线圈感应相邻车位的低频磁场发射装置发射的低频磁场信号(即第二低频磁场信号)，则停止倒计时并检测第二低频磁场信号的信号长度，并在第二低频磁场信号的信号长度检测完成时继续倒计时。这里，第二低频磁场信号的检测可通过图10所示的低频磁场检测电路实现，在此不再赘述。磁场生成检测控制模块在继续倒计时之后，若检测到冲突检测线圈未感应到其他低频磁场信号且倒计时结束，则控制低频磁场发射线圈发射低频磁场信号。需要说明的是，在本申请提供的定位系统中，低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号的信号长度可为约定信号长度，若冲突检测线圈检测到的背景信号(即第二低频磁场信号)的信号长度与该约定信号长度相同，则调整低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号的约定信号长度，以使低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号(即第一低频磁场信号)的信号长度(即第一信号长度)与第二低频磁场信号的信号长度(即第二信号长度)不同。这里第二低频磁场信号表示冲突检测线圈检测到的背景信号，第二信号长度表示背景信号的信号长度，可以理解，若冲突检测线圈检测到的背景信号有多个，则此时第二低频磁场信号有多个，各第二低频磁场信号的信号长度有多个(即第二信号长度有多个且各不相同)，此时低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号的信号长度与各第二低频磁场信号的信号长度均不相同。
在一些可行的实施方式中，低频磁场发射装置可通过低频磁场发射端通讯模块向低频磁场接收装置的磁场检测控制模块(具体为磁场检测控制模块中的低频磁场接收端通讯模块)发送第一信号长度，磁场检测控制模块在检测到低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度与第一信号长度相同时，确定低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为第一低频磁场信号，进而可根据第一低频磁场信号的信号强度确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。这里，低频磁场发射装置端至少有一个低频磁场发射线圈、低频磁场接收装置端至少有三个低频磁场接收线圈，以某一个参考点为基准点(0,0) (假设以功率发射线圈的中点为基准点)，每一个接收线圈相对于发射线圈有个(X，Y)的坐标，低频磁场发射线圈相对于功率发射线圈有个相对位置，三个低频磁场接收线圈相对功率接收线圈有相对位置。通过三个低频磁场接收线圈和一个低频磁场发射线圈之间的相对位置，加上低频磁场发射线圈和功率发射线圈的位置关系、低频磁场接收线圈和功率接收线圈的位置关系，可以得出功率接收线圈和功率发射线圈间的相对位置。
参见图12，图12是本申请提供的基于低频磁场的定位方法的一流程示意图。本申请提供的基于低频磁场的定位方法适用于上述基于低频磁场的定位系统(如图7所示的)，为方便描述，下面将以上基于低频磁场的定位系统中的低频磁场发射装置和低频磁场接收装置为执行主体进行说明。如图12所示，本申请提供的基于低频磁场的定位方法可包括如下步骤：
S120，低频磁场发射装置启动基于低频磁场的定位功能。
在一些可行的实施方式中，在车驶入停车位的过程中，当车接近停车位的功率发射线圈一定距离时，低频磁场接收装置可向低频磁场发射装置请求启动低频磁场引导对准功能(即启动基于低频磁场的定位功能)。低频磁场发射装置应答同意启动该定位功能，并初始化。
S121，低频磁场发射装置通过冲突检测线圈感应低频磁场信号。
S122，若通过冲突检测线圈未感应到低频磁场信号，低频磁场发射装置则控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。
在一些可行的实施方式中，低频磁场发射装置启动基于低频磁场的定位功能之后，可通过冲突检测线圈感应低频磁场信号。低频磁场发射装置可在冲突检测线圈未感应到低频磁场信号时控制低频磁场发射线圈发射低频磁场信号(即第一低频磁场信号)。这里，第一低频磁场信号用于确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。
S123，低频磁场接收装置通过低频磁场接收线圈接收低频磁场信号。
S124，低频磁场接收装置在确定通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为所述第一低频磁场信号时，根据所述第一低频磁场信号的信号强度确定所述低频磁场发射线圈和所述低频磁场接收线圈的相对位置。
在一些可行的实施方式中，低频磁场接收装置可通过低频磁场接收线圈接收低频磁场信号，低频磁场接收装置在确定低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为低频磁场发射线圈发射的第一低频磁场信号时，根据第一低频磁场信号的信号强度确定低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置。低频磁场接收装置确定了低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置之后，还可根据低频磁场发射线圈和功率发射线圈的相对位置，以及低频磁场接收线圈和功率接收线圈的相对位置，确定功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置，进而可呈现给驾驶员或者自动驾驶系统来实现功率发射线圈和功率接收线圈的引导对准。
本申请提供的定位方法可避免车上的低频磁场接收装置感应到相邻车位的低频磁场发射装置发射的低频磁场信号，从而可减少相邻车位的功率发射线圈和功率接收线圈的定位过程中低频磁场接收装置接收低频磁场信号时相互干扰，可提高无线充电系统的功率发射线圈和功率接收线圈的定位准确性，从而可提高无线充电系统的充电效率，适用性更高。
在一些可行的实施方式中，参见图13、图13是本申请提供的基于低频磁场的定位方法的另一流程示意图。本申请提出了争用计时器的定位方法，通过引入随机数减小冲突发生的概率，增强低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的定位准确率，适用性更高。本申请提供的基于低频磁场的定位方法可包括如下步骤：
S130，低频磁场发射装置启动基于低频磁场的定位功能，并生成倒计时的初始值并开始倒计时。
S131，低频磁场发射装置通过冲突检测线圈感应低频磁场信号。
在一些可行的实施方式中，在车驶入停车位的过程中，当车接近停车位的功率发射线圈一定距离时，低频磁场接收装置可向低频磁场发射装置请求启动低频磁场引导对准功能(即启动基于低频磁场的定位功能)。低频磁场发射装置应答同意启动该定位功能，并初始化。这里，低频磁场发射装置接收到低频磁场接收装置发出的启动引导对准的请求信息，低频磁场发射装置向低频磁场接收装置做出应答，应答信息包括同意使用低频磁场进行引导对准(即同意启动基于低频磁场的定位功能)，以及低频磁场发射线圈(如Ltx1和Ltx2)的标识信息、线圈尺寸和低频磁场发射线圈与功率发射线圈的相对位置等信息。其中低频磁场发射线圈的标识信息用于区分低频磁场发射线圈，比如Ltx1和Ltx2，线圈尺寸在计算低频磁场发射线圈与低频磁场接收线圈相对位置时使用，Ltx1和Ltx2与功率发射线圈的相对位置用于最终确定功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置。启动基于低频磁场的定位功能的同时，低频磁场发射装置可生成一个随机数t 0，同时计时器开始倒计时，倒计时的初始值为t 0。
S132，判断冲突检测线圈是否感应到低频磁场信号，若判断结果为否则执行步骤S133，若判断结果为是则执行步骤S134。
S133，倒计时结束，低频磁场发射装置控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。
S134，低频磁场发射装置停止倒计时并检测感应到的低频磁场信号的信号长度。
在一些可行的实施方式中，低频磁场发射装置可通过冲突检测线圈(比如Ltx3)检测是否有其它车位的低频磁场发射装置正在发送低频磁场信号。若通过冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束，低频磁场发射装置则控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号。若通过冲突检测线圈感应到低频磁场信号，低频磁场发射装置则停止倒计时并检测感应到的低频磁场信号的信号长度。若检测完该低频磁场信号的信号长度之后没有检测到其他车位的低频磁场发射装置正在发射低频磁场信号，则继续倒计时。
在一些可行的实施方式中，本定位系统的低频磁场发射装置(如停车位2的低频磁场发射装置)可以发射一帧低频磁场，可通过低频磁场发射线圈(比如Ltx1和Ltx2)发送与感应到的背景信号(即第二低频磁场信号)的信号长度不相同的预设的可控特征(例如4ms)的低频磁场信号。低频磁场发射装置中的低频磁场发射端控制模块可给图9或者图11所示的硬件结构中两个半桥逆变电路发出控制信号，分别控制Q1、Q2和Q3、Q4的通断状态。低频磁场发射线圈Ltx1和Ltx2分时发送低频磁场信号，即Ltx1发信号的时候Ltx2不发信号，持续2ms后停止，紧接着Ltx2发信号的时候Ltx1不发信号，持续2ms后停止。发送完低频磁场信号后低频磁场发射装置再次生成一个随机数，并重复前述流程。
S135，低频磁场发射装置向低频磁场接收装置发送第一信号长度。
S136，低频磁场接收装置通过低频磁场接收线圈接收低频磁场信号。
S137，低频磁场接收装置在确定通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度与第一信号长度相同时，根据接收到的低频磁场信号的信号强度确定所述低频磁场发射线圈和所述低频磁场接收线圈的相对位置。
在一些可行的实施方式中，低频磁场发射装置还可将第一低频磁场信号的信号长度(即第一信号长度比如4ms)作为约定特征向低频磁场接收装置发送，低频磁场接收装置可从低频磁场发射装置接收该第一信号长度。低频磁场接收装置接收到低频磁场发射线圈Ltx1和Ltx2发送的低频磁场信号的信号长度(例如4ms)信息后，得知本定位系统的低频磁场发射装置的低频磁场发射线圈发射的低频磁场信号的信号长度特征。此时，低频磁场接收装置获取的低频磁场接收线圈Lrx1、Lrx2、Lrx3和Lrx4接收到的低频磁场信号的信号强度，如果低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度不是约定的信号长度(即4ms)，则不处理该低频磁场信号的信号强度数据。如果低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度是约定的信号长度(即4ms)，则可确定该低频磁场信号为停车位2的低频磁场发射装置发射的低频磁场信号(即第一低频磁场信号)。低频磁场接收装置可检测该低频磁场信号的前2ms的信号强度和后2ms的信号强度以确定Ltx1和Ltx2发射的低频磁场信号的信号强度。
在一些可行的实施方式中，低频磁场接收装置可根据Ltx1和Ltx2接收到的低频磁场信号的信号强度、以及Ltx1和Ltx2的尺寸计算Ltx1、Ltx2和Lrx1、Lrx2、Lrx3、Lrx4的相对位置。进而可根据Ltx1、Ltx2与无线充电发射装置的功率发射线圈的相对位置，以及Lrx1、Lrx2、Lrx3、Lrx4与无线充电接收装置的功率接收线圈的相对位置计算功率发射线圈和接收线圈之间的相对位置。其中，低频磁场接收装置确定了低频磁场发射线圈和低频磁场接收线圈的相对位置之后，还可根据低频磁场发射线圈和功率发射线圈的相对位置，以及低频磁场接收线圈和功率接收线圈的相对位置，确定功率发射线圈和功率接收线圈的相对位置的实现方式可根据实际应用场景需求确定，在此不做限制。
本申请提供的定位方法可避免车上的低频磁场接收装置感应到相邻车位的低频磁场发射装置发射的低频磁场信号，从而可减少相邻车位的功率发射线圈和功率接收线圈的定位的相互干扰，可提高无线充电系统的功率发射线圈和功率接收线圈的定位准确性，从而可提高无线充电系统的充电效率，适用性更高。

Claims (22)

  1. 一种基于低频磁场的定位系统，其特征在于，所述定位系统包括低频磁场发射装置和低频磁场接收装置，所述低频磁场发射装置中包括低频磁场发射线圈、冲突检测线圈和磁场生成检测控制模块，所述低频磁场接收装置包括低频磁场接收线圈和磁场检测控制模块；
    所述冲突检测线圈用于感应低频磁场信号；
    所述磁场生成检测控制模块用于在所述冲突检测线圈未感应到低频磁场信号时，控制所述低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号；
    所述低频磁场接收线圈用于接收低频磁场信号；
    所述磁场检测控制模块用于在确定所述低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为所述第一低频磁场信号时，根据所述第一低频磁场信号的信号强度确定所述低频磁场发射线圈和所述低频磁场接收线圈的相对位置。
  2. 根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述磁场生成检测控制模块用于在启动基于低频磁场的定位功能时，生成倒计时的初始值并开始倒计时；
    所述磁场生成检测控制模块用于在所述冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束时，控制所述低频磁场发射线圈发射所述第一低频磁场信号。
  3. 根据权利要求2所述的定位系统，其特征在于，所述磁场生成检测控制模块还用于在所述冲突检测线圈感应到第二低频磁场信号时，停止倒计时并检测所述第二低频磁场信号的信号长度，并在所述第二低频磁场信号的信号长度检测完成时继续倒计时。
  4. 根据权利要求2或3所述的定位系统，其特征在于，所述倒计时的初始值为随机数。
  5. 根据权利要求3所述的定位系统，其特征在于，所述第一低频磁场信号的第一信号长度与所述第二低频磁场信号的第二信号长度不同。
  6. 根据权利要求5所述的定位系统，其特征在于，所述磁场生成检测控制模块还用于向所述磁场检测控制模块发送所述第一信号长度；
    所述磁场检测控制模块用于在检测到所述低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度与所述第一信号长度相同时，确定所述低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为所述第一低频磁场信号。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的定位系统，其特征在于，所述磁场生成检测控制模块中包括低频磁场检测电路和第一电容，所述冲突检测线圈与所述第一电容并联以得到并联谐振电路，所述并联谐振电路连接所述低频磁场检测电路。
  8. 根据权利要求1-6任一项所述的定位系统，其特征在于，所述低频磁场发射线圈和所述冲突检测线圈为同一线圈；所述磁场生成检测控制模块中包括低频磁场发射控制模块、低频磁场检测电路、直流电源、第一开关、第二开关和第一电容；
    所述线圈与所述第一电容并联以得到并联谐振电路，所述并联谐振电路连接所述低频磁场检测电路；
    所述第一开关和所述第二开关串联之后并联于所述直流电源两端以得到逆变电路，所述第一电容的一端分别连接所述第一开关和所述第二开关，所述第一电容的另一端与所述线圈串联以得到串联谐振电路，所述第一电容和所述逆变电路构成所述线 圈的低频磁场生成电路；
    所述低频磁场发射控制模块用于控制所述第一开关和所述第二开关的导通或关断以控制所述线圈用于感应低频磁场信号或控制所述线圈用于发射所述第一低频磁场信号。
  9. 一种基于低频磁场的定位方法，其特征在于，所述方法适用于基于低频磁场的定位系统，所述定位系统中包括低频磁场发射装置和低频磁场接收装置，所述方法包括：
    所述低频磁场发射装置通过冲突检测线圈感应低频磁场信号；
    若通过所述冲突检测线圈未感应到低频磁场信号，所述低频磁场发射装置则控制低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号；
    所述低频磁场接收装置通过低频磁场接收线圈接收低频磁场信号；
    所述低频磁场接收装置在确定通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为所述第一低频磁场信号时，根据所述第一低频磁场信号的信号强度确定所述低频磁场发射线圈和所述低频磁场接收线圈的相对位置。
  10. 根据权利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
    所述低频磁场发射装置在启动基于低频磁场的定位功能时，生成倒计时的初始值并开始倒计时；
    若通过所述冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束，所述低频磁场发射装置则控制所述低频磁场发射线圈发射所述第一低频磁场信号。
  11. 根据权利要求10所述的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
    若通过所述冲突检测线圈感应到低频磁场信号，所述低频磁场发射装置则停止倒计时并检测感应到的低频磁场信号的信号长度，当所述感应到的低频磁场信号的信号长度检测完成时继续倒计时。
  12. 根据权利要求10或11所述的定位方法，其特征在于，所述倒计时的初始值为随机数。
  13. 根据权利要求9至11任一项所述的定位方法，其特征在于，所述第一低频磁场信号的第一信号长度与所述感应到的低频磁场信号的第二信号长度不相同；所述方法还包括：
    所述低频磁场发射装置向所述低频磁场接收装置发送所述第一信号长度；
    所述低频磁场接收装置从所述低频磁场发射装置接收所述第一信号长度，并在通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度与所述第一信号长度相同时，确定所述低频磁场接收线圈接收到所述第一低频磁场信号。
  14. 一种基于低频磁场的定位方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1-8任一项所述的定位系统中的低频磁场发射装置，所述方法包括：
    所述低频磁场发射装置通过所述冲突检测线圈感应低频磁场信号；
    若通过所述冲突检测线圈未感应到低频磁场信号，所述低频磁场发射装置则控制所述低频磁场发射线圈发射第一低频磁场信号，所述第一低频磁场信号用于确定所述低频磁场发射线圈和所述低频磁场接收线圈的相对位置。
  15. 根据权利要求14所述的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
    所述低频磁场发射装置在启动基于低频磁场的定位功能时，生成倒计时的初始值并开始倒计时；
    若通过所述冲突检测线圈未感应到低频磁场信号且倒计时结束，所述低频磁场发射装置则控制所述低频磁场发射线圈发射所述第一低频磁场信号。
  16. 根据权利要求15所述的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
    若通过所述冲突检测线圈感应到低频磁场信号，所述低频磁场发射装置则停止倒计时并检测感应到的低频磁场信号的信号长度，当所述感应到的低频磁场信号的信号长度检测完成时继续倒计时。
  17. 根据权利要求15或16所述的定位方法，其特征在于，所述倒计时的初始值为随机数。
  18. 根据权利要求14至16任一项所述的定位方法，其特征在于，所述第一低频磁场信号的第一信号长度与所述感应到的低频磁场信号的第二信号长度不相同；所述方法还包括：
    所述低频磁场发射装置向所述低频磁场接收装置发送所述第一信号长度。
  19. 一种基于低频磁场的定位方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1-8任一项所述的定位系统中的低频磁场接收装置，所述方法包括：
    所述低频磁场接收装置通过所述低频磁场接收线圈接收低频磁场信号；
    所述低频磁场接收装置在确定通过所述低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为所述低频磁场发射装置发射的第一低频磁场信号时，根据所述第一低频磁场信号的信号强度确定所述低频磁场发射线圈和所述低频磁场接收线圈的相对位置。
  20. 根据权利要求19所述的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
    所述低频磁场接收装置从所述低频磁场发射装置接收第一信号长度，并在通过低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号的信号长度与所述第一信号长度相同时，确定通过所述低频磁场接收线圈接收到的低频磁场信号为所述低频磁场发射装置发射的第一低频磁场信号。
  21. 一种无线充电发射端设备，其特征在于，所述无线充电发射端设备包括功率发射装置和如权利要求1-8任一项所述的定位系统中的低频磁场发射装置。
  22. 一种无线充电接收端设备，其特征在于，所述无线充电接收端设备包括功率接收装置和如权利要求1-8任一项所述的定位系统中的低频磁场接收装置。
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