[發明專利]一種基于無線和磁場感應技術相結合的定位方法

有效

• 申請號: 201710570468.8
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107270887B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 胡滿;孫福齋;辛悅吉
• 申請（專利權）人: 青島海通勝行智能科技有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 朱玉建

本發明公開一種基于無線和磁場感應技術相結合的高精度定位技術以及與之相應的傳感器裝置。具體的技術包括：(1)采用矩陣分布的模擬量霍爾電壓檢測方式；(2)采用無線射頻技術識別路標信息，將定位和識別合二為一；(3)室內、室外通用定位傳感器，不受雨、雪、雷、電等環境因素干擾；(4)支持多接口通訊和多模塊組合。本發明相比目前傳統的磁感應定位技術，具有定位精度高，穩定性好，可擴展性好，成本低，連線簡潔、抗干擾能力強等優勢，適用于多種環境下高精度的移動機器人磁條導航。

技術領域

本發明涉及一種本發明涉及一種導航方法和裝置，具體涉及一種基于無線和磁場感應技術相結合的高精度定位傳感器及方法。

背景技術

在移動機器人相關技術研究中，導航技術屬于其核心技術，也是實現智能化和自主移動的關鍵技術。目前國內外應用比較普遍的移動機器人導航技術是磁導航技術，機器人通過實時感應鋪設的磁條來實現導航運動。目前的磁導航采用開關量的霍爾傳感器，定位精度為1cm，精度較低，容易造成運動出軌；路標的定位模塊和實時導航模塊處于不同的部位，接口多，成本高，且磁感應模塊的排線數目較多，不利于物理擴展。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出基于無線和磁場感應技術相結合的高精度定位傳感器及方法，其定位精度高，可達1mm，連線簡潔，成本低，穩定性好，可擴展性好，抗干擾能力強，適用于多種環境下、多種型號的移動機器人磁條導航和依賴磁釘的慣性導航。

為實現上述目的，本發明公開了如下技術方案：

一種基于無線和磁場感應技術相結合的定位傳感器，包括：

霍爾感應模塊，由矩陣分布固定間隔的模擬量霍爾傳感器組成，實時感應磁場強度，轉化為電壓信號，發送給MUI；

導航與定位模塊，根據一系列的霍爾傳感器的采集數據，線性擬合磁強度曲線，準確定位磁性材質的位置和運動機器人的變化趨勢，實現高精度導航定位；

通訊模塊，實現本發明傳感器與其他設備的通信，其接口包括 CAN口、USB、串口和網口；

數據計算和處理模塊，實現對霍爾傳感器采集數據以及射頻信號的濾波、擬合、數據轉換、定位和解析功能。

進一步的，所述傳感器安裝有天線，通過發出射頻信號來獲取 RFID卡中的路標信息，進而實現導航與定位。

本發明還公開一種基于無線和磁場感應技術相結合的定位方法，包括如下步驟：

S1 實時檢測磁場強度并獲取每一行霍爾傳感器的檢測數據，在磁導航過程中實時確定鋪設磁帶的位置以實現運動導航；每一行固定距離均勻分布的霍爾感傳感器組成了一個坐標尺，每個霍爾傳感器將磁場強度轉化為電壓經過信號放大后，組成一系列有著均勻位置間隔的電壓數據，傳輸給單片機；

S2 數據分析，將一系列霍爾傳感器檢測數據通過線性擬合方式，擬合成一條連續光滑的曲線，根據事先設定的標準閾值，提取出導航磁帶左右邊緣位置，峰值點即為磁帶導航的中心位置，據此分析機器人的位移偏差，及時進行運動控制校正；

S3 判斷運行角度，當機器人通過埋在地下帶有磁性的磁鐵后獲得每一行獲得的磁鐵的中心位置進行線性擬合，獲取機器人的運動方向角，傳遞給機器人控制系統，然后做出相應的調整。

進一步的，所述霍爾傳感器能夠通過串聯組合的方式改變數目和整體的度量寬度。

進一步的，所述步驟1中，霍爾傳感器進行檢測時，具體包括如下步驟：

S101 采用矩陣式距離布設的霍爾傳感器組成3D坐標系，實時采集磁力信號；

S102 每個霍爾傳感器根據磁力線強度輸出模擬量的電壓型號；