本發(fā)明涉及非可視化定位，具體為一種融合uwb與wifi的多功能越障小車。

背景技術(shù)：

1、在地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，一些小型的洞穴的調(diào)查成為了難點(diǎn)。有些洞內(nèi)狹小，不適合人為進(jìn)去觀察，因此需要智能設(shè)備進(jìn)入洞穴內(nèi)部偵查。傳統(tǒng)的設(shè)備大多僅能依靠自身的攝像頭將實(shí)時(shí)圖像上傳至主控端，不具備定位能力，因此主控端無(wú)法描繪洞穴基本形狀和走向。在洞穴內(nèi)部，受巖石影響，gps無(wú)法有效提供設(shè)備位置。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，uwb技術(shù)越來(lái)越成熟，具有成本低、功耗低、穿透力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。單個(gè)uwb定位標(biāo)簽并不能完成定位，將uwb定位標(biāo)簽按分布式陣列排列就能夠較好地接收各個(gè)方向的信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種融合uwb與wifi的多功能越障小車，以解決上述背景技術(shù)中提出的間題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種融合uwb與wifi的多功能越障小車，包括嵌入式平臺(tái)，所述嵌入式平臺(tái)底部前側(cè)安裝前驅(qū)動(dòng)輪，所述嵌入式平臺(tái)底部后側(cè)安裝后驅(qū)動(dòng)輪，所述嵌入式平臺(tái)底部分別安裝第一萬(wàn)向輪、第二萬(wàn)向輪、第三萬(wàn)向輪和第四萬(wàn)向輪，所述嵌入式平臺(tái)前側(cè)面分別安裝第一探照燈、攝像頭和第二探照燈，所述嵌入式平臺(tái)后側(cè)面安裝wifi天線、第一uwb天線和第二uwb天線，嵌入式平臺(tái)上表面分別安裝第三uwb天線、第四uwb天線和第五uwb天線；wifi天線的標(biāo)準(zhǔn)同步時(shí)鐘通過(guò)usb串口與定位標(biāo)簽相連接，實(shí)現(xiàn)分布式定位標(biāo)簽的時(shí)鐘同步。

3、優(yōu)選的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N融合uwb與wifi的多功能越障小車，其中，所述嵌入式平臺(tái)一側(cè)還安裝usb串口、type-c充電口，二自由度陀螺儀、定位標(biāo)簽通過(guò)usb串口與嵌入式平臺(tái)相連接。

4、優(yōu)選的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N融合uwb與wifi的多功能越障小車，其中，還包括前助力支撐桿系統(tǒng)、后助力支撐桿系統(tǒng)，所述前助力支撐桿系統(tǒng)安裝于嵌入式平臺(tái)底部前側(cè)，所述后助力支撐桿系統(tǒng)安裝于嵌入式平臺(tái)底部后側(cè)。

5、優(yōu)選的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N融合uwb與wifi的多功能越障小車，其中，所述前助力支撐桿系統(tǒng)、后助力支撐桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完全一致，包括定滑輪、擋板、定向輪和步進(jìn)電機(jī)附帶齒輪，所述定向輪安裝于兩根交叉設(shè)置的支撐桿底部，所述支撐桿頂端設(shè)置擋板，所述支撐桿頂端還設(shè)置滑輪，所述滑輪內(nèi)側(cè)設(shè)置定滑輪，所述定滑輪上方安裝步進(jìn)電機(jī)附帶齒輪。

6、優(yōu)選的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N融合uwb與wifi的多功能越障小車，其中，所述二自由度陀螺儀測(cè)量模具的水平偏轉(zhuǎn)角α，俯仰偏轉(zhuǎn)角β，α∈[0，2π)，β∈[0，π]；

7、令小車位置的坐標(biāo)為(x，y，z)；以天線為原點(diǎn)構(gòu)建坐標(biāo)系，根據(jù)定位標(biāo)簽分布的幾何形狀，可知該坐標(biāo)系下定位標(biāo)簽的相對(duì)坐標(biāo)值；根據(jù)水平偏轉(zhuǎn)角及俯仰偏轉(zhuǎn)角，利用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換原理可得到定位標(biāo)簽的實(shí)際坐標(biāo)值，即：

8、其中，分別表示第五uwb天線、第四uwb天線、第二uwb天線、第一uwb天線的實(shí)際坐標(biāo)值；

9、uwb天線記錄接收相同標(biāo)記的定位基站信號(hào)時(shí)的時(shí)間戳，便可構(gòu)建方程組，通過(guò)最小二乘法便可得：

10、θls＝arg?min(aθ-b)t(aθ-b)

11、其中：

12、

13、t0、t1、t2、t3、t4分別表示定位標(biāo)簽第三uwb天線、第五uwb天線8第四uwb天線、第二uwb天線、第一uwb天線接收信號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳。進(jìn)而，小車的位置即為：

14、

15、優(yōu)選的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N融合uwb與wifi的多功能越障小車，其中，其使用方法包括以下步驟：

16、a、當(dāng)小車前進(jìn)/后退受阻時(shí)，前/后助力支撐桿系統(tǒng)接收到信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)相鄰齒輪后部的卷線器收線，使支撐桿的頂部能夠相向而行；

17、b、定滑輪不僅能減輕牽引線的磨損，而且還能盡量保證支撐桿的頂部在同一水平面，擋板將支撐桿頂部的輪子限制在同一水平面；

18、c、初始狀態(tài)時(shí)，定向輪與運(yùn)動(dòng)方向垂直，防止助力支撐桿系統(tǒng)過(guò)程中，定向輪23與地面摩擦對(duì)輪子造成損壞；

19、d、助力支撐桿系統(tǒng)展開(kāi)時(shí)，定向輪轉(zhuǎn)動(dòng)90°與運(yùn)動(dòng)方向平行；

20、e、當(dāng)小車跨過(guò)障礙后，步進(jìn)電機(jī)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)相鄰齒輪后部的卷線器放線，在兩個(gè)彈簧的共同作用下，支撐桿的頂部能夠反向而行，最終回到原來(lái)位置；

21、f、當(dāng)小車前進(jìn)/后退遇到陡坡時(shí)，后/前助力支撐桿系統(tǒng)伸開(kāi)，小車整體重心前/后移，也能起到助力的作用。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝方便；采用uwb均為高性能高增益天線，提高了信號(hào)的穿透能力，降低了衰減率，從而提高了精度；本發(fā)明中定位基站與定位標(biāo)簽是單工通信，多模具同時(shí)使用不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾。本發(fā)明增加了助力支撐桿系統(tǒng)，使得當(dāng)小車遇到巖石、陡坡等時(shí)，仍能順利行進(jìn)。本發(fā)明適用于多種復(fù)雜的山區(qū)環(huán)境，對(duì)地質(zhì)探查的智能化發(fā)展也有著重要的意義。

技術(shù)特征：

1.一種融合uwb與wifi的多功能越障小車，包括嵌入式平臺(tái)，其特征在于：所述嵌入式平臺(tái)底部前側(cè)安裝前驅(qū)動(dòng)輪(1)，所述嵌入式平臺(tái)底部后側(cè)安裝后驅(qū)動(dòng)輪(17)，所述嵌入式平臺(tái)底部分別安裝第一萬(wàn)向輪(2)、第二萬(wàn)向輪(3)、第三萬(wàn)向輪(12)和第四萬(wàn)向輪(13)，所述嵌入式平臺(tái)前側(cè)面分別安裝第一探照燈(9)、攝像頭(10)和第二探照燈(11)，所述嵌入式平臺(tái)后側(cè)面安裝wifi天線(5)、第一uwb天線(15)和第二uwb天線(16)，嵌入式平臺(tái)上表面分別安裝第三uwb天線(6)、第四uwb天線(7)和第五uwb天線(8)；wifi天線(5)的標(biāo)準(zhǔn)同步時(shí)鐘通過(guò)usb串口與定位標(biāo)簽相連接，實(shí)現(xiàn)分布式定位標(biāo)簽的時(shí)鐘同步。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種融合uwb與wifi的多功能越障小車，其特征在于：所述嵌入式平臺(tái)一側(cè)還安裝usb串口(18)、type-c充電口(14)，二自由度陀螺儀、定位標(biāo)簽通過(guò)usb串口與嵌入式平臺(tái)相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種融合uwb與wifi的多功能越障小車，其特征在于：還包括前助力支撐桿系統(tǒng)(19)、后助力支撐桿系統(tǒng)(20)，所述前助力支撐桿系統(tǒng)(19)安裝于嵌入式平臺(tái)底部前側(cè)，所述后助力支撐桿系統(tǒng)20安裝于嵌入式平臺(tái)底部后側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種融合uwb與wifi的多功能越障小車，其特征在于：所述前助力支撐桿系統(tǒng)(19)、后助力支撐桿系統(tǒng)(20)結(jié)構(gòu)完全一致，包括定滑輪(21)、擋板(22)、定向輪(23)和步進(jìn)電機(jī)附帶齒輪(24)，所述定向輪(23)安裝于兩根交叉設(shè)置的支撐桿底部，所述支撐桿頂端設(shè)置擋板(22)，所述支撐桿頂端還設(shè)置滑輪，所述滑輪內(nèi)側(cè)設(shè)置定滑輪(21)，所述定滑輪(21)上方安裝步進(jìn)電機(jī)附帶齒輪(24)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種融合uwb與wifi的多功能越障小車，其特征在于：所述二自由度陀螺儀測(cè)量模具的水平偏轉(zhuǎn)角α，俯仰偏轉(zhuǎn)角β，α∈[0，2π)，β∈[0，π]；

6.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的一種融合uwb與wifi的多功能越障小車的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種融合UWB與WiFi的多功能越障小車，包括嵌入式平臺(tái)，嵌入式平臺(tái)底部前側(cè)安裝前驅(qū)動(dòng)輪，嵌入式平臺(tái)底部后側(cè)安裝后驅(qū)動(dòng)輪，嵌入式平臺(tái)底部分別安裝第一萬(wàn)向輪、第二萬(wàn)向輪、第三萬(wàn)向輪和第四萬(wàn)向輪，嵌入式平臺(tái)前側(cè)面分別安裝第一探照燈、攝像頭和第二探照燈，嵌入式平臺(tái)后側(cè)面安裝WIFI天線、第一UWB天線和第二UWB天線，嵌入式平臺(tái)上表面分別安裝第三UWB天線、第四UWB天線和第五UWB天線，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝方便；采用UWB均為高性能高增益天線，提高了信號(hào)的穿透能力，降低了衰減率，從而提高了精度。

技術(shù)研發(fā)人員：吳堯帥,費(fèi)天樂(lè),王成明,高培源
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南順博智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19