[发明专利]一种管道清堵机器人自动快速定位系统及方法

摘要

本发明公布一种管道清堵机器人自动快速定位系统及方法，采用无人机等快速载磁电传感器定位系统，检测管道机器人内发射的低频磁信号，采用信号相关匹配方法，实现对管道机器人的快速、自动化定位。主要有磁电传感器速度和高度检测系统、磁电传感器信号接收系统、定位信号相关识别及定位显示系统等组成。工作运行中，由管道机器人从管内发射出一低频电磁脉冲信号，可穿透管壁到达管外，供磁电传感器接收。通过对传感器接收信号的理论波形和合适的电压信号，求卷积和，判断两者的相关性，计算出GPS的即为管道机器人在xoy平面上的坐标值，实现管道清堵机器人的自动快速定位，大大提高了管道机器人的定位跟踪效率和定位精度。

主权项

1.一种管道清堵机器人自动快速定位方法，其特征在于，包括以下步骤：A、管道清堵机器人自动化、快速定位监测时，磁电传感器系统由无人机承载以一定的速度运行；B、磁电传感器速度检测系统和高度检测系统计算出磁电传感器系统的运动速度和离管道的高度，根据磁电传感器的速度和相对于管道机器人垂直距离，可以计算推导出接收天线理论上接收电磁信号的包络波形Uz(t)；C、磁电传感器信号接收系统经过磁电传感器采集外界低频电磁信号Uo(t)，当磁电传感器接收到的信号为管道机器人内部发射的低频电磁信号时，产生的信号Uo(t)和理论的包络波形Uz(t)高度相关，如果接收到的信号Uo(t)不是管道机器人内部发射的信号，Uz(t)与Uo(t)没有相关性；采用FPGA进行Uz(t)与Uo(t)的相关分析，来自动判断管道机器人的位置；所述步骤C中，确定磁电传感器在平面xoy上的位置的方法是通过求解Uo(t)和Uz(t)两信号的卷积运算，当采集到管道机器人内发射的磁信号时，首先根据传感器检测的无人机的高度h和速度v，求出理论上传感器输出信号Uz(t)，然后通过离散化，取101个离散点，具体为uz(n)＝[uz0,uz1,uz2......uz99,uz100]同样，对传感器经过信号调理后输出的信号Uo(t)进行离散化，得到uo(n)＝[uo0,uo1,uo2......uo99,uo100]然后对Uz(n)和Uo(n)做卷积和计算根据实验结果，设定一阈值m，当卷积和大于m时，自动定位系统默认为采集到的Uo(t)信号即为管道机器人内部发射出的信号，此时传感器的位置即为管道机器人的正上方，当传感器远离管道机器人时，采集的信号Uo(t)和理论值Uz(t)相关性差，此时的卷积和小于m，当系统判断传感器下方为管道机器人时，此时，单片机系统读取GPS的三维坐标信息(x0,y0),此时的坐标(x0,y0)即为管道机器人在水平面的坐标信息。