[发明专利]一种基于无线和磁场感应技术相结合的定位方法

说明书

本发明公开一种基于无线和磁场感应技术相结合的高精度定位技术以及与之相应的传感器装置。具体的技术包括：(1)采用矩阵分布的模拟量霍尔电压检测方式；(2)采用无线射频技术识别路标信息，将定位和识别合二为一；(3)室内、室外通用定位传感器，不受雨、雪、雷、电等环境因素干扰；(4)支持多接口通讯和多模块组合。本发明相比目前传统的磁感应定位技术，具有定位精度高，稳定性好，可扩展性好，成本低，连线简洁、抗干扰能力强等优势，适用于多种环境下高精度的移动机器人磁条导航。

技术领域

本发明涉及一种本发明涉及一种导航方法和装置，具体涉及一种基于无线和磁场感应技术相结合的高精度定位传感器及方法。

背景技术

在移动机器人相关技术研究中，导航技术属于其核心技术，也是实现智能化和自主移动的关键技术。目前国内外应用比较普遍的移动机器人导航技术是磁导航技术，机器人通过实时感应铺设的磁条来实现导航运动。目前的磁导航采用开关量的霍尔传感器，定位精度为1cm，精度较低，容易造成运动出轨；路标的定位模块和实时导航模块处于不同的部位，接口多，成本高，且磁感应模块的排线数目较多，不利于物理扩展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出基于无线和磁场感应技术相结合的高精度定位传感器及方法，其定位精度高，可达1mm，连线简洁，成本低，稳定性好，可扩展性好，抗干扰能力强，适用于多种环境下、多种型号的移动机器人磁条导航和依赖磁钉的惯性导航。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种基于无线和磁场感应技术相结合的定位传感器，包括：

霍尔感应模块，由矩阵分布固定间隔的模拟量霍尔传感器组成，实时感应磁场强度，转化为电压信号，发送给MUI；

导航与定位模块，根据一系列的霍尔传感器的采集数据，线性拟合磁强度曲线，准确定位磁性材质的位置和运动机器人的变化趋势，实现高精度导航定位；

通讯模块，实现本发明传感器与其他设备的通信，其接口包括 CAN口、USB、串口和网口；

数据计算和处理模块，实现对霍尔传感器采集数据以及射频信号的滤波、拟合、数据转换、定位和解析功能。

进一步的，所述传感器安装有天线，通过发出射频信号来获取 RFID卡中的路标信息，进而实现导航与定位。

本发明还公开一种基于无线和磁场感应技术相结合的定位方法，包括如下步骤：

S1 实时检测磁场强度并获取每一行霍尔传感器的检测数据，在磁导航过程中实时确定铺设磁带的位置以实现运动导航；每一行固定距离均匀分布的霍尔感传感器组成了一个坐标尺，每个霍尔传感器将磁场强度转化为电压经过信号放大后，组成一系列有着均匀位置间隔的电压数据，传输给单片机；

S2 数据分析，将一系列霍尔传感器检测数据通过线性拟合方式，拟合成一条连续光滑的曲线，根据事先设定的标准阈值，提取出导航磁带左右边缘位置，峰值点即为磁带导航的中心位置，据此分析机器人的位移偏差，及时进行运动控制校正；

S3 判断运行角度，当机器人通过埋在地下带有磁性的磁铁后获得每一行获得的磁铁的中心位置进行线性拟合，获取机器人的运动方向角，传递给机器人控制系统，然后做出相应的调整。

进一步的，所述霍尔传感器能够通过串联组合的方式改变数目和整体的度量宽度。

进一步的，所述步骤1中，霍尔传感器进行检测时，具体包括如下步骤：

S101 采用矩阵式距离布设的霍尔传感器组成3D坐标系，实时采集磁力信号；

S102 每个霍尔传感器根据磁力线强度输出模拟量的电压型号；