[发明专利]基于UWB的无人集卡的定位定向方法有效

专利信息
申请号: 201811608020.1 申请日: 2018-12-27
公开(公告)号: CN109613584B 公开(公告)日: 2023-01-06
发明(设计)人: 李飞琦;张天雷;何贝;郑思仪;刘鹤云 申请(专利权)人: 北京主线科技有限公司
主分类号: G01S19/48 分类号: G01S19/48
代理公司: 天津市三利专利商标代理有限公司 12107 代理人: 杨红
地址: 100080 北京市海淀区*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 基于 uwb 无人 定位 定向 方法
【说明书】:

发明涉及一种基于UWB的无人集卡的定位定向方法,其特征是:安装既可以用作基站,又可以用作标签的UWB设备,利用车辆GNSS卫星信号的双天线定位定向,修正基于UWB的定位及定向偏差,实现无人集卡在岸桥下的精确定位定向。有益效果:本发明通过在港口岸桥路面、岸桥和无人集卡上部署UWB设备,解决了无人集卡在岸桥下、卫星信号受遮挡时接箱操作过程中的定位定向问题,10cm左右的定位精度纵向上在集装箱的位置误差允许范围内,横向上保证了作业时车辆在车道范围内行驶。

技术领域

本发明属于导航定位技术领域,尤其涉及一种基于UWB的无人集卡的定位定向方法。

背景技术

UWB(Ultra Wideban)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB早期主要应用在近距离高速数据传输,近年来国内外开始利用其亚纳秒级窄脉冲来做近距离精确室内定位。为了实现实时定位的目的,UWB定位设备通常由位置固定的基站和装载在移动设备上的标签两部分组成。目前市面上部分厂商提供的单个UWB设备既可以作为标签也可以作为基站使用。

在使用UWB做定位时,首先需要在室内外布置基站,再在定位目标上装载定位标签。做绝对定位时,需要知道每个基站的位置;做相对定位时,需要知道基站之间的相对角度和位移。定位的过程为定位目标的标签发射超宽带信号,基站接收信号并通过网线或WIFI网络传输到交换机与服务器上,服务器软件中运用TDOA(Time Difference OfArrival)或AOA(Angle of Arrival)定位算法进行位置解算,实时显示标签位置。

AOA算法能测量未知点和参考点之间的角度并计算目标的位置。超宽带定位系统通过多个基站测量从定位目标最先到达接收机的信号的达到角度,从而估计出定位目标的位置。如果区域内的障碍物比较少,则可以利用AOA算法获得较高的定位精度。但是如果定位区域内的障碍物比较多,那么就要考虑多径效应的影响。由于多径效应和接收机天线的限制,往往需要较多的传感器同时工作,这样会增加系统的应用成本,而利用TOA(Time ofArrival)/TDOA联合定位算法,可以减少同时工作的传感器数量,并且获得待定位目标的三维坐标。

UWB定位技术虽然具有较高的定位精度,但目前多用于室内定位;同时,UWB基站需要放置在固定位置,由于港口岸桥是可移动的,所以想要实现岸桥和无人集卡之间的相对定位,需要在每一座岸桥上都布置至少四个基站,这样就增加了成本,同时浪费了UWB的作用范围;此外,对于部分工业应用场景,尤其是自动驾驶领域,除了对移动目标的位置有较高的精度要求以外,对其航向也有要求,而单个UWB定位标签无法实现精确定向。另外,如果应用传统的GNSS/INS组合导航定位,在港口岸桥下GNSS受遮挡没有信号,INS没有了GNSS的修正会存在累计误差。

为了适应港口场景下无人集装箱卡车的快速准确定位定向,亟待开发一种成本较低且能够满足无人集卡在横向、纵向上定位精度要求的定位定向方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足,而提供一种基于UWB的无人集卡的定位定向方法,解决了无人集卡在岸桥下、卫星信号受遮挡时接箱操作过程中的定位定向问题。

本发明为实现上述目的,采用以下技术方案:一种基于UWB的无人集卡的定位定向方法,其特征是:安装既可以用作基站,又可以用作标签的UWB设备,利用车辆GNSS卫星信号的双天线定位定向,修正基于UWB的定位及定向偏差,完成无人集卡在岸桥下的精确定位定向,具体步骤如下:

步骤1、部署UWB设备:在岸桥路面上相隔一段距离部署一个UWB设备,同时在每座岸桥上部署一个UWB设备,保证每座岸桥上部署设备的位置保持一致,偏差值在岸桥作业的误差允许范围以内;

步骤2、在无人集卡上安装两个UWB设备:所述UWB设备作为标签,安装在无人集卡的车头、车尾各一个;

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