一種高精度自定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種高精度自定位系統(tǒng)，本發(fā)明是定位系統(tǒng)技術的一個領域。為了在運載工具服務場所內，幫助運載工具實現高精度定位，本發(fā)明采取了如下技術措施：在運載工具上安裝電腦、紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置。紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置同時連接電腦。在電腦上安裝運載工具服務工作場所的電子平面圖。在運載工具服務工作的地面上或地面下，最少設置一個紅外線座標發(fā)射點，用于向經過該點的運載工具的電腦自動輸入該點的座標；這樣做的好處是：裝有本系統(tǒng)的運載工具，靠自身上的設備能夠精確記載自己的行蹤。給電腦裝上當前運載工具服務場所的電子平面圖和為電腦輸入系統(tǒng)當前所在地點的座標，電腦就能實現高精度定位。
【專利說明】一種高精度自定位系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是定位系統(tǒng)技術的一個領域。
【背景技術】
[0002]提到定位導航，人們很自然就會想起現有技術下被廣泛使用的衛(wèi)星定位導航技術。但是有一些場合是無法使用衛(wèi)星定位導航技術的。例如室內環(huán)境的大型超市、工廠車間和一些定位精度要求很高的場所等。這些地方由于一般都在室內，很難接收到定位衛(wèi)星發(fā)出的信號。另一方面，有些地方雖然在室外，但衛(wèi)星定位的誤差一般都無法滿足這些場合的定位精度要求，所以它們都不能或不適合使用衛(wèi)星信號進行定位；在現有技術中，除衛(wèi)星定位技術外還有紅外定位技術和超聲定位等技術，但是這些定位技術在室內有障礙物等復雜環(huán)境中應用時，很容易受庶擋、反射回波等不利因數的影響而難以使用；人類社會的自動化和信息化程度越來越高，在這大環(huán)境下，解決高精度定位導航問題的意義重大。舉例說:工廠的自動化、智能化都離不開室內復雜環(huán)境下的高精確度定位，車間內的機器人、自動運輸的智能車，還有大型自選超市和倉庫等等。以大型自選超市為例，相信大家都有到超市購物的經歷。超市的規(guī)模越來越大，動不動都千幾二千平米，甚至幾千平米。超市的貨品種類和規(guī)格更加多得難以統(tǒng)計。各種各樣的商品擺滿貨架，五光十色令人眼花繚亂。要在這“商品的海洋”中盡快找到自己要找的東西不是一件容易的事。另一方面，超市里的貨架橫七豎八的，把超市擺設成了迷宮。若不熟悉環(huán)境，要快速走出這“迷宮”真的不那么容易。若發(fā)生突發(fā)事件，如火境，在混亂中要盡快找到出口逃生更加困難；購物車是每一個到超市購物的人必帶的工具，但現有的購物車，由于沒有解決區(qū)域高精度定位的技術問題，而不能發(fā)揮其應有的更大的作用。如果能解決這個問題，購物車可引領顧客快速找到要找的商品、收銀處、超市出口等功能區(qū)；在工廠的車間，當要使用機器人或智能小車般運工件時，都離不開高精度的定位導航技術。在倉庫，情形與超市相似，大型倉庫貨物品種規(guī)格如超市一樣多，要快速找到貨物，同樣要求有高精度的定位導航技術。但現有技術在這方面很難找到合適的方案。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明是一種區(qū)域高精度的定位系統(tǒng)，它可以應用到任何可在地面上移動的工具上。為了敘述上的方便本申請把這些“可在地面上移動的工具”簡稱為運載工具。這些運載工具可以包括購物車、機器人、工廠車間和倉庫使用的貨運小車等；為了在運載工具服務工作場所內，幫助運載工具實現高精度定位，本發(fā)明采取了如下技術措施:在運載工具上安裝電腦、紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置。紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置同時連接電腦。在電腦上安裝運載工具服務工作場所的電子平面圖(相當于現有技術下的電子地圖)。在運載工具服務工作場所的地面上或地面下，最少設置一個紅外線座標發(fā)射點，用于向經過該點的運載工具的電腦自動輸入該點的座標，作為運載工具精確定位的基準點。[0004]這樣做的好處是:裝有本系統(tǒng)的運載工具，靠自身上的設備能夠精確記載自己的行蹤。給電腦裝上一個當前運載工具服務工作場所的電子平面圖和為電腦輸入系統(tǒng)當前所在地點的座標，電腦就能實現在該服務工作場所的區(qū)域內的高精度定位。由于它主要是靠自身設備記載和確定自己的行蹤，實現高夠精度定位的，所以它的抗外干擾能力特別強，對外界的依賴特別小，為擴大本系統(tǒng)的應用范圍創(chuàng)造了不可多得的條件。同時使用本系統(tǒng)可提高運載工具，如購物車、機器人、工廠車間運輸車等的智能化、自動化程度。另一方面本系統(tǒng)結構簡單，所采用的設備都是現有市場上技術成熟、價格底廉的模塊，因此它有極高的市場發(fā)展?jié)摿Α?br> 【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是運載工具上電子設備的連接關系圖。
【具體實施方式】
[0006]為避免不必要的誤解， 申請人:對本申請所用的一些術語作簡要的解釋:本申請所述的“運載工具”包括了購物車、機器人、工廠車間和倉庫的貨運小車等可在地面上移動的工具；本申請所述的“運載工具服務工作場所”是指運載工具工作、服務的地方，以上述運載工具為例，就是超市、工廠車間和倉庫等；本申請所述的“方位角測量裝置”在本申請中是指裝在運載工具上，能測量運載工具的行走方向與北向的夾角的儀器，在現有技術中，能實現這一功能的有電子羅盤、尋北經緯儀和自尋北陀螺儀等。它們能為電腦提供北向和運載工具在行走過程中，方向和角度的變化等電子數據；本申請所述的“運載工具服務工作場所電子平面圖”是指記載有運載工具服務工作場所的平面布置、各功能區(qū)位置等信息的電子數據的集合。在本實施例中它就是“超市電子平面圖”它記載了超市室內地面各種貨架分布、大小形狀、路徑、各功能區(qū)位置等超市內一切平面空間情況的電子數據的集合。它相當于現有技術中的電子地圖，不同的是它只限于超市內；本申請所述的“商品具體擺放位置數據庫”是指記載了超市內，各商品擺放的具體位置的電子數據的集合；本申請所述的“紅外線座標發(fā)射點”是一個位于在運載工具服務工作場所內的一個地點，在該地點的地上面或地下面安裝有紅外線電子數據發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置可向經過該地點的運載工具發(fā)射該地點的位置座標。當然本發(fā)明也可以使用人手工輸入運載工具所在點的座標來替代紅外線電子數據發(fā)射裝置，其效果相同；本申請所述的“電子里程計”是一種裝在運載工具上，能夠測量和記錄運載工具行走路程并能將電子數據傳送到電腦的電子裝置。
[0007]本發(fā)明是一種可實現高精度定位的技術，它可以應用到任何在地面上移動的運載工具上。為了載述上的方便，本例以購物車為運載工具，并以使用本發(fā)明的購物車在超市上的應用為例，敘述本發(fā)明的結構和應用。本例的具體結構是:在購物車上安裝電腦、紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置。紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置同時連接電腦。在電腦上安裝超市電子平面圖和商品具體擺放位置數據庫，在超市的地面上最少設置一個紅外線座標發(fā)射點，用于自動向經過該點的購物車電腦輸入該點的座標，作為購物車精確定位的基準點；超市的規(guī)模越來越大，動不動都千幾二千平米，甚至幾千平米。超市的商品種類和規(guī)格更加多得難以統(tǒng)計。各種各樣的商品擺滿貨架，五光十色令人眼花繚亂。要在這“商品的海洋”中想盡快找到自己要找的東西，不是一件容易的事。另一方面，超市里的貨架橫七豎八的把超市擺設成了迷宮。若不熟悉環(huán)境，要快速走出這“迷宮”同樣是困難重重。現代社會已經到了什么都要強調速度和效率的時代，購物也不例外。如果購物車能夠定位自己的位置，那么借助其他軟件(商品具體擺放位置數據庫)，購物車就可以引領顧客到要找的商品旁，還可以引領顧客到收銀處、超市出口、廁所等必去的功能區(qū)，即具有導航引路的功能。若要購物車在超市內具有這些功能，一般來說，必須要給電腦定位數據和超市電子平面圖等軟件，以便于購物車能確定自己的位置。但是由于超市室內很難接收衛(wèi)星定位信號，因此無法借助衛(wèi)星定位信號給購物車定位。退一步說，即使超市內能接收到衛(wèi)星定位信號，以目前民用的衛(wèi)星定位精度也不能滿足超市的使用要求，所以不能用衛(wèi)星定位信號用于購物車的定位；在現有技術中，有激光、紅外和超聲定位技術，但是，這些定位技術容易受室內障礙物阻當、回波等不利因數的影響，而且它的制造成本和使用維護成本太高同樣不能滿足超市的實用化的要求。為了解決購物車的定位這個技術問題，本發(fā)明采用了根據購物車的行走方向和此行走方向的行走里程，這兩個座標進行購物車的平面定位。要這種定位在客觀實際環(huán)境中具有意義，還必須給購物車輸入一個明確的基于客觀實際環(huán)境的起點。為建立一個這樣的起點，本發(fā)明在超市里最少設置一個紅外線座標發(fā)射點。該發(fā)射點設置在超市的地面之下或設置在地面之上，它不斷地發(fā)射包含該點地面座標信息的紅外線信號。當底部或頂部裝有紅外線接收裝置的購物車經過該紅外線座標發(fā)射點時，購物車上的紅外線接收裝置正好接收到紅外線座標發(fā)射點的信號并把它傳送到電腦。電腦收到該信號后便以該座標重新“標注”購物車在超市電子平面圖中的位置，使電腦中記錄的位置符合客觀現實。并以此點為起點，然后根據裝在購物車上的方位角測量裝置和電子里程計所得的數據結合超市電子平面圖，電腦就能計算出購物車行走過程中新的所在位置，實現定位功能；解決了定位問題，再加上超市商品具體擺放位置數據庫，購物車上的電腦就能根據顧客的需要，把顧客以最短的路程引路到指定商品的擺放位置或顧客要去的其他地方，例如收銀處、出口等；同理，本發(fā)明除可以應用在購物車外，還可以應用在倉庫、工廠車間等需要定位、導航引路場合。例如給工廠的機器人、自動運輸車等提供定位，其工作原理和設備配置與購物車一樣。另一方面，如果給上述運載工具裝上驅動裝置，并由電腦控制驅動裝置，還可以現運載工具的自動駕駛。
[0008]本發(fā)明的工作過程是:在超市的入口處設置了一個紅外線座標發(fā)射點，顧客推著購物車進入超市時，必定經過該紅外線座標發(fā)射點。裝在購物車底部或頂部的紅外線接收裝置正好接收該紅外線座標信號并把該信號送到電腦。電腦便根據該座標信號重新標定購物車在超市電子平面圖中的位置，使它符合真實位置并以此為起點，根據電子里程計、方位角測量裝置傳來的數據不斷刷新購物車在超市內的真實位置。如果此時顧客向電腦輸入要尋找的商品名稱或代碼。電腦便根據商品具體擺放位置數據庫的信息查找該商品的具體位置，同時根據當前位置和超市電子平面圖，為顧客計算出找到該商品的最短路程的路徑。計算出最短路程的路徑后，電腦便可通過語音、文字、符號、燈光等形式提示顧客行走的方向，直到目的地；本發(fā)明不但可以引領顧客找到商品的位置，還可以為顧客引路廁所、收銀處、出口等。
[0009]另一方面，本發(fā)明還可以用于倉庫、車間、碼頭等場所，為車輛、機器人等定位引路、導航之用。為了減小因場地過大等各種因素可能引起的誤差，可在運載工具服務工作場所內多個地方設置紅外線座標發(fā)射點，對誤差不斷自動進行修正。這樣可大大提高本發(fā)明導航引路的準確性和實用性?？偟膩碚f，本發(fā)明是一種低成本高精度、高可行性的區(qū)域定位導航引路系統(tǒng)。
【權利要求】
1.一種高精度自定位系統(tǒng)，主要包括電腦、紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置，其特征在于:在運載工具上安裝電腦、紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置，紅外線接收裝置、電子里程計和方位角測量裝置同時連接電腦，在電腦上安裝運載工具服務工作場所的電子平面圖，在運載工具服務工作場所的地面上或地面下，最少設置一個紅外線座標發(fā)射點，用于向經過該點的運載工具的電腦自動輸入該點的座標，作為運載工具精確定位的基準點。
【文檔編號】G01C21/00GK103557861SQ201310586758
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】胡達廣 申請人:胡達廣