[发明专利]一种工业车辆的跟随系统和方法

说明书

一种工业车辆的跟随系统和方法，包括主控制器，其与车辆控制系统相连，其特征在于：还包括UWB基站、UWB标签和扫描模块；该UWB标签用于发送UWB信号；该UWB基站用于检测UWB信号得到角度和距离信息；该扫描模块用于实时检测障碍物信息；该主控制器与UWB基站和扫描模块相连，用于根据角度、距离信息控制车辆跟随动作，及根据障碍物信息调整车辆速度。本发明采用了定向基站，能够360度全向识别角度，方法简单，且易于布置。

技术领域

本发明涉及车辆跟随领域，特别是一种工业车辆的跟随系统和方法。

背景技术

现有的自动跟随方案主要的运用技术有：超声波，红外技术，蓝牙技术， 3D摄像以及激光技术等。其中超声波技术需要至少3～4个信号接收模块，根据特定的距离位置布置安装，通过定位模块发射信号到接收模块，计算系统根据接收模块到达时间的差异，通过特殊的计算方法计算得出定位模块的位置，从而实现定位跟随。超声波技术最大的缺陷在于1)反射问题(包括角度误差，镜面以及多次反射)；1)噪声干扰；3)跨界问题等造成误差大，精度不高，而且测量距离短。如专利：CN 108267718A《一种超声波近场定位装置、方法及自动跟随》。

红外线自动跟随技术，包括跟随装置和被跟随装置；被跟随装置的红外发射模块实时与跟随装置的接收模块进行信号发射与接收，确保跟随方向与距离，同时跟随装置的红外模块来检测障碍情况，实现避障功能。红外技术的优势在于成本低廉，简单且易安装；但存在局限：易受物体阻隔，测量距离短，而且精度范围在5m，较低。如专利：CN 10612532A《一种基于红外线的自动避障跟随方法及系统》。

蓝牙自动跟随系统主要是根据蓝牙信号强度RSSI，利用三点定位法定位目标，从而实现跟随。具体需要3个蓝牙接收模块布置在车体同一平面一定间距的位置，控制器通过蓝牙接收模块3组蓝牙广播信号，获取距离信息；再通过三点定位算法得出目标源的位置信息，从而实现跟随。蓝牙装置在于设备体积小，易集成；但其系统耗电大，稳定性差，而且易受噪声信号干扰，精度不高。如专利：CN 104540093A《基于蓝牙无线技术的定向恒距型跟随系统》。

3D图像技术和激光技术，主要是利用3D摄像或2D激光扫描传感器，识别跟随者的轮廓特征来锁定目标。或是利用2D激光扫描传感器来检测前方障碍情况，而后利用远程控制的方式，遥控车跟随动作。此类系统精度高，准确性好，无源定位。而且检测距离相对较远。如专利：US2015/0057843A1《DEVICE FOR REMOTELY CONTROLLING A MATERAILSHANDLING VEHICLE》。

现有技术主要问题还包括：

1)定位精度不高。像超声波，红外感应，以及蓝牙技术，其定位精度一般都是0.5～5m的范围。而且通常的做法是为提高精度，常常需要采取多个模块共同作用，多种技术手段交叉并用，致使系统复杂，对安装有特别的要求，比如需要同一平面，需要等边三角形位置点安装，或是需要模块无任何金属物的遮挡等。所以只能运用在简单的跟随工具，如行李箱，商场超市的购物车，婴儿车等。

2)算法系统复杂，数据量庞大，对周围环境要求高。像3D摄像技术，激光识别技术。其中对于轮廓识别的算法非常复杂，致使对控制器的容量要求很高，而且此类技术对工作环境的光照强度有要求。通常使用该技术的都是国外拣选车高端产品，价格也非常昂贵。

3)现有UWB技术用于自动跟随系统，采用的是非定向标签，单个基站无法实现角度定位，往往需要3个或3个以上的基站，而且按照特定的距离位置布置，采用特殊的算法，方能实现定位。这种方式对布置有特别要求，而且算法复杂。如果没有做好，很难实现高精度的定位效果。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种采用了定向基站，能够360度全向识别角度，方法简单，且易于布置的工业车辆的跟随系统和方法。

本发明采用如下技术方案：