[發明專利]一種利用編碼信標進行精確定位的方法

無效

• 申請號: 201010151010.7
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101833098A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 陳樹新;劉立;馮茂林;孟宇;吳紅梅
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明涉及礦井下目標定位方法，具體地說是一種利用光學原理對采礦設備進行精確定位的方法。

背景技術

精確定位為井下無人采礦設備安全自主行走提供保障，同時也是實現無人自主行走的技術難點，如何實現精確定位成為了關鍵。

目前露天定位主要是采用GPS實現，井下定位方法主要是借助車載傳感器的數據，依據慣性導航經行定位，然后通過對外部絕對位置的檢測，消除累計誤差，經行修正。外部絕對位置是通過對人工信標或者自然特征(即巷道內壁的自然特征)的檢測識別實現的。文獻1(A?navigation?system?for?automated?loaders?inunderground?mines，[in]P.Corke?and?S.Sukkarieh，eds，Proceeding?of?the5th?International?Conference?on?Field?and?Service?Robitics，Spriger，Berlin，Germany，2005，p.129-140)采用RFID無線射頻技術，在全局范圍的關鍵點處設置射頻卡，車載讀卡器在距離射頻卡一定的范圍內接收到射頻卡的信息，讀到射頻卡的ID，就可以獲得射頻卡所攜帶的地理位置信息。RFID是一種方便簡捷的井下定位方式，受井下粉塵，煙霧的影響比較??；這種方法的缺點在于射頻卡有一定的感應范圍，以射頻卡所在的點為圓心，感應距離為半徑所形成的這個圓就是射頻卡的感應范圍，在這個此范圍內讀卡器都能讀到到射頻卡的信息，所以不能精確定位。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種改變了傳統的人工信標需要提供外部電源的缺陷，解決了RFID無線射頻卡不能精確定位的問題，直接利用車載激光掃描儀識別編碼信標，消除慣性導航產生的累積誤差，從而實現精確定位的方法。

本發明的技術方案是，一種利用編碼信標進行精確定位的方法，包括以下步驟：

步驟1.安裝編碼信標：將制作好的編碼信標安裝在井下巷道壁上關鍵點上，設置分辯閾值，將上述信息存儲到模板數據庫中；

步驟2.識別特征點：設置激光掃描儀的掃描夾角和掃描點，并對安裝編碼信標進行識別，激光掃描儀掃描范圍內的掃描點，接收到所有掃描點返回的距離數據；取出所有測量得到的掃描點的距離值，計算相鄰點的差值，如果差值大于所述分辨閾值，則將此點作為特征點記錄下來，否則忽略，繼續識別，根據得到跳躍點的變化，得到所有特征點；

步驟3.計算距離：根據所述步驟2得到的特征點，選取邊緣掃描點的距離數據，利用余弦定理，計算特征點與之相對應的邊緣掃描點之間的寬度；

步驟4.掃描點歸類：根據步驟2得到的特征點對編碼信標進行分段，所述每段標志取自相應特征點的標志；

步驟5.根據步驟4得到的標志位與所述模板數據庫的模板的匹配，如果一致，則繼續往下進行識別，否則，跳回步驟1進行重新識別；

步驟6.距離的匹配計算：根據步驟3得到的寬度和所述模板數據庫里的模板做方差，如果方差在允許范圍，則匹配成功，得到所述編碼信標所攜帶的地理位置坐標；如果不成功，則忽略；

步驟7.識別結束，辨別出相應信標；

步驟8.根據所述步驟2得到的特征點的距離數據，通過余弦定理可以得到采礦設備的航向角，通過三角函數可以算出來采礦設備與所述編碼信標之間的相對位置，從而得到采礦設備的精確位置。

所述編碼信標為用寬度不一的反光板，按需要的方式組合成“條”、“空”相間或者“黑”、“白”相間的條碼。

本發明的有意效果如下：

(1)本發明用反光板編碼信標，材料經濟、成本低。

(2)編碼信標制作工藝簡單，編碼方式靈活多變，安裝使用方便快捷，維護簡單。

(3)對粉塵、煙霧等抗干擾性強。

(4)編碼信標不需要提供外部電源。

(5)相對于其他定位方式，編碼信標可以實現精確定位。

附圖說明

圖1是本發明一種利用編碼信標進行精確定位的方法的原理框圖。

圖2是編碼信標的結構示意圖。

圖3是識別到編碼信標時采礦設備和編碼信標相對位置關系示意圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。