[发明专利]一种利用编码信标进行精确定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿井下目标定位方法，具体地说是一种利用光学原理对采矿设备进行精确定位的方法。

背景技术

精确定位为井下无人采矿设备安全自主行走提供保障，同时也是实现无人自主行走的技术难点，如何实现精确定位成为了关键。

目前露天定位主要是采用GPS实现，井下定位方法主要是借助车载传感器的数据，依据惯性导航经行定位，然后通过对外部绝对位置的检测，消除累计误差，经行修正。外部绝对位置是通过对人工信标或者自然特征(即巷道内壁的自然特征)的检测识别实现的。文献1(A navigation system for automated loaders inunderground mines，[in]P.Corke and S.Sukkarieh，eds，Proceeding of the5th International Conference on Field and Service Robitics，Spriger，Berlin，Germany，2005，p.129-140)采用RFID无线射频技术，在全局范围的关键点处设置射频卡，车载读卡器在距离射频卡一定的范围内接收到射频卡的信息，读到射频卡的ID，就可以获得射频卡所携带的地理位置信息。RFID是一种方便简捷的井下定位方式，受井下粉尘，烟雾的影响比较小；这种方法的缺点在于射频卡有一定的感应范围，以射频卡所在的点为圆心，感应距离为半径所形成的这个圆就是射频卡的感应范围，在这个此范围内读卡器都能读到到射频卡的信息，所以不能精确定位。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种改变了传统的人工信标需要提供外部电源的缺陷，解决了RFID无线射频卡不能精确定位的问题，直接利用车载激光扫描仪识别编码信标，消除惯性导航产生的累积误差，从而实现精确定位的方法。

本发明的技术方案是，一种利用编码信标进行精确定位的方法，包括以下步骤：

步骤1.安装编码信标：将制作好的编码信标安装在井下巷道壁上关键点上，设置分辩阈值，将上述信息存储到模板数据库中；

步骤2.识别特征点：设置激光扫描仪的扫描夹角和扫描点，并对安装编码信标进行识别，激光扫描仪扫描范围内的扫描点，接收到所有扫描点返回的距离数据；取出所有测量得到的扫描点的距离值，计算相邻点的差值，如果差值大于所述分辨阈值，则将此点作为特征点记录下来，否则忽略，继续识别，根据得到跳跃点的变化，得到所有特征点；

步骤3.计算距离：根据所述步骤2得到的特征点，选取边缘扫描点的距离数据，利用余弦定理，计算特征点与之相对应的边缘扫描点之间的宽度；

步骤4.扫描点归类：根据步骤2得到的特征点对编码信标进行分段，所述每段标志取自相应特征点的标志；

步骤5.根据步骤4得到的标志位与所述模板数据库的模板的匹配，如果一致，则继续往下进行识别，否则，跳回步骤1进行重新识别；

步骤6.距离的匹配计算：根据步骤3得到的宽度和所述模板数据库里的模板做方差，如果方差在允许范围，则匹配成功，得到所述编码信标所携带的地理位置坐标；如果不成功，则忽略；

步骤7.识别结束，辨别出相应信标；

步骤8.根据所述步骤2得到的特征点的距离数据，通过余弦定理可以得到采矿设备的航向角，通过三角函数可以算出来采矿设备与所述编码信标之间的相对位置，从而得到采矿设备的精确位置。

所述编码信标为用宽度不一的反光板，按需要的方式组合成“条”、“空”相间或者“黑”、“白”相间的条码。

本发明的有意效果如下：

(1)本发明用反光板编码信标，材料经济、成本低。

(2)编码信标制作工艺简单，编码方式灵活多变，安装使用方便快捷，维护简单。

(3)对粉尘、烟雾等抗干扰性强。

(4)编码信标不需要提供外部电源。

(5)相对于其他定位方式，编码信标可以实现精确定位。

附图说明

图1是本发明一种利用编码信标进行精确定位的方法的原理框图。

图2是编码信标的结构示意图。

图3是识别到编码信标时采矿设备和编码信标相对位置关系示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。