專利名稱：基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及感應(yīng)無線技術(shù)，特別指一種基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
感應(yīng)無線技術(shù)是為了實現(xiàn)工業(yè)移動機車自動化而興起的一種工業(yè)應(yīng)用技術(shù)，感應(yīng)無線技術(shù)采用一條獨特的編碼電纜，同時解決工業(yè)移動機車實現(xiàn)計算機集中管理控制的兩大難題——中央控制室與移動機車之間可靠的數(shù)據(jù)通信；移動機車所在的位置檢測，因而在現(xiàn)代工業(yè)移動機車自動控制中得到了廣泛的應(yīng)用。感應(yīng)無線位置檢測是一種非接觸式檢測，抗干擾性強，可靠性高，適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，其特點在于:①絕對位置檢測，一種只與機車當(dāng)前所處位置有關(guān)而與運行過程等其它因素?zé)o關(guān)的一種檢測方式；②連續(xù)位置檢測，在檢測范圍內(nèi)連續(xù)的給出任何一點的位置數(shù)據(jù)；③檢測分辨率高，目前國內(nèi)已達到2mm的分辨率，④抗干擾性強，編碼電纜內(nèi)部電線的交叉結(jié)構(gòu)，也能有效地抑制外來雜散電磁場的干擾。感應(yīng)無線技術(shù)應(yīng)用由于感應(yīng)無線技術(shù)具有優(yōu)越的綜合指標(biāo)和實用價值，因此在工業(yè)移動機車的自動化中，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，目前，最高應(yīng)用水平已經(jīng)達到移動機車無人操作。目前，國內(nèi)外都是在有軌道的工業(yè)移動作業(yè)機車應(yīng)用感應(yīng)無線技術(shù)，在這種應(yīng)用中，編碼電纜需要沿著移動機車的軌道旁安裝，在移動機車行走過程中，安裝在移動機車上的天線箱跟隨著機車移動，并始終與編碼電纜保持5-20cm的距離。因此，要拓展感應(yīng)無線技術(shù)的應(yīng)用范圍，應(yīng)用到無軌道的機車，必須解決自動尋跡的的問題——沿著敷設(shè)在道路地面下編碼電纜行走。目前國內(nèi)多數(shù)大型倉庫、碼頭等，采用人工操作的機車來實現(xiàn)物料的配送，其效率低，與現(xiàn)代物流自動化不相適應(yīng)，即便是已有的自動導(dǎo)引式的搬運機車，成本高，定位不夠精確，且受場地限制。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對背景技術(shù)中存在的缺陷和問題加以改進和創(chuàng)新，提供一種方便實用、高效、低成本及精確的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是構(gòu)造一種包括設(shè)置在道路地面下的編碼電纜、設(shè)置在中央控制室的地面局及主控計算機和設(shè)置在機車上的車上局及天線箱的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其中:主控計算機為整個系統(tǒng)的管理控制中心，主控計算機和地面局之間為有線通信，地面局和車上局之間為無線通信，地面局還連接編碼電纜，通過編碼電纜檢測機車的編碼電纜信號，天線箱與編碼電纜進行電磁感應(yīng)，編碼電纜通過電磁感應(yīng)得到天線箱的信息，形成機車的編碼電纜信號傳送到地面局，地面局將接收到的主控計算機的生產(chǎn)計劃及編碼電纜信號傳送到車上局，車上局根據(jù)地面局的傳送的信息控制機車沿著編碼電纜自動行走和定位停止；上述的機車的編碼電纜信號包括機車的位置和機車偏離道路中心的偏離度；上述的編碼電纜包括X方向編碼電纜和Y方向編碼電纜，兩個方向的電纜互相垂直，形成縱橫交錯的網(wǎng)格形狀；上述的地面局包括STM32F103及與STM32F103連接的X電纜檢測電路及Y電纜檢測電路，STM32F103上設(shè)置無線通信模塊及串行通信接口 ；所述的車上局包括STM32F103和與STM32F103連接的無線通信模塊、機車行駛控制機構(gòu)、機車狀態(tài)檢測機構(gòu)及載波發(fā)生器，載波發(fā)生器連接天線箱；上述的天線箱內(nèi)設(shè)置矩形的發(fā)送線圈，載波發(fā)生器發(fā)出的載波通過該線圈發(fā)送與編碼電纜進行電磁感應(yīng)。本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果:本實用新型將感應(yīng)無線技術(shù)拓展應(yīng)用到無軌道的機車，通過系統(tǒng)控制，無軌作業(yè)機車不需要人工操作，能夠自動按照規(guī)定的路線、軌跡行走，并且隨時檢測機車所處的位置，最終自動精確地到達目標(biāo)位置，實現(xiàn)倉庫、碼頭等場合物料配送機車的自動控制，取代原來的技術(shù)水平，是一種方便實用、高效、低成本及精確的自動尋跡定位車系統(tǒng)。本實用新型，已經(jīng)在實驗室制制作成功，在長40cm，寬20cm的實驗小車上進行了實驗，達到了自動尋跡與自動定位的功能。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型的編碼電纜的縱橫布局圖。圖3是本實用新型的R、G傳輸對線的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實用新型的地面局的電路框圖。圖5是本實用新型的車上局的結(jié)構(gòu)框圖。圖6是本實用新型的RO、Rl傳輸對線的電磁感應(yīng)示意圖。圖7是本實用新型的機車偏離編碼電纜中心線示意圖。圖8是本實用新型的實測偏離度與理想偏離度的對應(yīng)圖。
具體實施方式
由圖1至9可知，本實用新型包括設(shè)置在道路地面下的編碼電纜、設(shè)置在中央控制室的地面局及主控計算機和設(shè)置在機車上的車上局及天線箱，其中:主控計算機為整個系統(tǒng)的管理控制中心，主控計算機和地面局之間為有線通信，地面局和車上局之間為無線通信，地面局還連接編碼電纜，通過編碼電纜檢測機車的編碼電纜信號，天線箱與編碼電纜進行電磁感應(yīng)，編碼電纜通過電磁感應(yīng)得到天線箱的信息，形成機車的編碼電纜信號傳送到地面局，地面局將接收到的主控計算機的生產(chǎn)計劃及編碼電纜信號傳送到車上局，車上局根據(jù)地面局的傳送的信息控制機車沿著編碼電纜自動行走和定位停止；上述的機車的編碼電纜信號包括機車的位置和機車偏離道路中心的偏離度；[0031 ] 上述的編碼電纜包括X方向編碼電纜和Y方向編碼電纜，兩個方向的電纜互相垂直，形成縱橫交錯的網(wǎng)格形狀；上述的地面局包括STM32F103及與STM32F103連接的X電纜檢測電路及Y電纜檢測電路，STM32F103上設(shè)置無線通信模塊及串行通信接口 ；上述的車上局包括STM32F103和與STM32F103連接的無線通信模塊、機車行駛控制機構(gòu)、機車狀態(tài)檢測機構(gòu)及載波發(fā)生器，載波發(fā)生器連接天線箱；上述的天線箱內(nèi)設(shè)置矩形的發(fā)送線圈，載波發(fā)生器發(fā)出的載波通過該線圈發(fā)送與編碼電纜進行電磁感應(yīng)。所述的編碼電纜包括兩種傳輸線，為R傳輸對線和G傳輸對線,其中:R傳輸對線為位置檢測基準(zhǔn)信號傳輸對線和自動尋跡傳輸對線，包括RO傳輸對線和Rl傳輸對線，X方向編碼電纜上形成XR0、XR1，Y方向編碼電纜上形成YR0、YR1信號；G傳輸對線為精密位置檢測對線，包括η對G傳輸對線G0、G1、G2……Gn-1以及一對傳輸對線GO’，X方向編碼電
纜上形成XGO、XG1、XG2......XGn-1及XGO，信號，Y方向編碼電纜上形成YGO、YG1、YG2......YGn-1 及 YGO’ 信號。所述的RO傳輸對線和Rl傳輸對線在編碼電纜中不交叉，RO傳輸對線和Rl傳輸對線通過與發(fā)送線圈的電磁感應(yīng)，形成機車的編碼電纜信號，地面局將檢測RO傳輸對線和Rl傳輸對線的感應(yīng)信號求和后作為地址檢測的基準(zhǔn)信號，且分析檢測的RO傳輸對線和Rl傳輸對線的感應(yīng)信號幅度，求出發(fā)送線圈中心線偏離編碼電纜中心線的偏離度。所述的G0、G1、G2……Gn-1傳輸對線按照格雷碼規(guī)律交叉，其中:G0相距2r交叉，Gl相距4r交叉，…Gn-1相距2nr交叉，η取決于編碼電纜的長度；G0’相距2r交叉，但交叉處與GO錯開r ；G傳輸對線相鄰兩個交叉的間距為r=100mm。所述的地面局的控制電路為STM32F103，地面局采用CC2530設(shè)計無線通信模塊及串行通信接口，串行通信接口為485接口。所述的地面局的X電纜檢測電路及Y電纜檢測電路均包括模擬開關(guān)、放大電路、帶通濾波電路、求和電路和整流電路，機車的編碼電纜信號經(jīng)過X電纜檢測電路及Y電纜檢測電路處理后連接傳送至STM32F103進行D⑶檢測與機車處在X或Y編碼電纜上的檢測、機車的偏離度檢測及機車位置檢測。 所述的D⑶檢測與機車處在X或Y編碼電纜上的檢測為將XRO、XRl信號經(jīng)過放大、帶通濾波后進行求和，再經(jīng)過整流低通后送到STM32 F103的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，檢測其信號幅度，若信號幅度超過一定的閾值，則表明檢測到機車天線箱發(fā)送的載波，以XDCD=I表示；同理，對YR0、YR1信號作相同的處理，XD⑶=1，則機車處在X編碼電纜的道路上，YD⑶=1，則機車處在Y編碼電纜的道路上，XD⑶、YD⑶同時=1，則可判斷出機車正處于X、Y的交叉位置。所述的機車的偏離度檢測為將XR1、XRO信號經(jīng)過放大、帶通濾波、整流低通后送到STM32 F103的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，得到XRl、XRO信號幅度大小，STM32 F103程序中根據(jù)算法，計算出機車偏移道路中心線的偏離度，同理，對YRO、YRl信號作相同的處理。所述的機車位置檢測為將XRO、XRl信號經(jīng)過放大、帶通濾波后進行求和，再進行波形變換成方波，以此信號為基準(zhǔn)相位信號，采用模擬開關(guān)，分時選擇X編碼電纜上G信號XG0、XG1、XG2……XGn-1經(jīng)過放大、帶通濾波、波形變換成方波，與基準(zhǔn)相位信號進行異或運算，得出機車的一般位置；分時選擇X編碼電纜上XGO、XGO’經(jīng)過放大、帶通濾波、整流低通后送到STM32 F103的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，檢測XGO、XGO’信號幅度，經(jīng)過運算得到機車的精密
位置，由一般位置和精密位置得到綜合位置。所述的車上局的控制電路為STM32F103，，車上局通過無線通信模塊與地面局進行數(shù)據(jù)交換，載波發(fā)生器發(fā)送的載波經(jīng)天線箱發(fā)射與敷設(shè)在地面下的編碼電纜進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對機車的控制。本實用新型的結(jié)構(gòu)原理:由圖1可知:本實用新型包括敷設(shè)在道路地面下的獨特編碼電纜，安裝在機車上的車上局和天線箱，安裝在中央控制室的地面局和主控計算機組成，主控計算機與地面局之間采用有線通信、地面局與車上局采用無線通信。主控計算機制定工作計劃通過有線通信傳送給地面局，地面局檢測機車編碼電纜信號，得到:①機車所處X或Y編碼電纜的道路上；②機車當(dāng)前的位置；③機車偏移道路中心線的偏離度。地面局將工作計劃和檢測的結(jié)果通過無線通信傳送給車上局，車上局根據(jù)工作計劃和檢測的結(jié)果控制機車按照指定的路線，在敷設(shè)在道路地面下的獨特編碼電纜的導(dǎo)向下沿著編碼電纜自動行走，并準(zhǔn)確地停止在指定目標(biāo)位置。車上局將機車工作狀態(tài)通過無線通信傳送給地面局。主控計算機接收地面局的檢測結(jié)果和機車狀態(tài)，以動畫形式動態(tài)顯不機車行走過程和工作狀態(tài)。本實用新型的工作原理:(I)主控計算機一整個系統(tǒng)的管理控制中心，主要功能為:①編排生產(chǎn)計劃——指定按順序作業(yè)的時間與位置；
`[0051]②根據(jù)生產(chǎn)計劃，找出最佳路線；③以動畫的形式顯示機車運行情況。(2)地面局，主要功能為:①檢測編碼電纜的信息，得到機車所處位置，得到機車偏離道路中心的偏離度；②地面局與主控計算機實現(xiàn)有線數(shù)據(jù)通信，與車上局之間實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信，將主控計算機傳遞的生產(chǎn)計劃、行駛路線，以及地面局檢測到機車位置和機車偏離道路中心的偏離度發(fā)送給車上局；將檢測到機車位置等信息發(fā)送給主控計算機。(3)車上局，主要功能為:①與地面局進行無線通信；②載波發(fā)生器通過天線箱發(fā)送載波，使編碼電纜通過電磁感應(yīng)得到發(fā)送線圈的位置信息和發(fā)送線圈中心線偏離道路中心的信息；③根據(jù)生產(chǎn)計劃和行駛路線，進行機車行駛控制，在需要轉(zhuǎn)彎是轉(zhuǎn)彎；根據(jù)機車偏離道路中心的偏離度，調(diào)整機車方向；控制機車到達目標(biāo)位置時，自動定位。(4)編碼電纜，主要功能為:編碼電纜敷設(shè)在道路地面下，機車上天線箱中發(fā)送線圈發(fā)送載波信號時，編碼電纜的特殊結(jié)構(gòu)通過電磁感應(yīng)，得到發(fā)送線圈的位置信息和發(fā)送線圈偏離道路中心的信息，導(dǎo)向機車沿著編碼電纜自動行走。由圖2可知:系統(tǒng)采用X、Y編碼電纜，根據(jù)道路的情況敷設(shè)計成縱橫交錯的網(wǎng)格形狀，實現(xiàn)在Χ、γ平面可以自動尋跡和自動定位。編碼電纜敷設(shè)在道路的中心，所謂控制機車沿著編碼電纜敷設(shè)的路線行駛，就是控制機車在道路中心行駛。機車處于Χ、γ交叉處時，可以控制機車90度轉(zhuǎn)彎，實現(xiàn)縱橫道路的變換。由圖3可知:設(shè)計的編碼電纜具有兩種傳輸線，R傳輸線和G傳輸線，將感應(yīng)無線位置檢測與自動尋跡的傳輸對線巧妙地柔和在一起。所設(shè)計編碼電纜中的R傳輸對線既作為位置檢測基準(zhǔn)信號傳輸對線，又作為自動尋跡傳輸對線，R0、R1傳輸對線在編碼電纜中不交叉，地面局將檢測R0、R1傳輸對線的感應(yīng)信號求和后作為地址檢測的基準(zhǔn)信號，同時分析檢測的R0、Rl傳輸對線的感應(yīng)信號幅度，求出發(fā)送線圈中心線偏離編碼電纜中心線的偏離度。設(shè)計的編碼電纜有η對G傳輸對線GO、Gl、G2......Gn-1和I對傳輸對線GO’，GO、
G1、G2……Gn-1傳輸對線按照格雷碼規(guī)律交叉，其中GO相距2r交叉，Gl相距4r交叉，…Gn-1相距2nr交叉；G傳輸對線相鄰兩個交叉的間距為r=100mm沿取決于編碼電纜的長度；G0’相距2r交叉，但交叉處與GO錯開r，GO’與GO的主要作用是作為精密位置檢測。R0、Rl傳輸對線以天線箱中發(fā)送線圈的寬度L分別置于G傳輸對線兩側(cè)，將一根RO、Rl傳輸線雙絞放在編碼電纜中心線，天線箱安裝機車底部，與敷設(shè)在道路地面下編碼電纜相距40-50cm距離；天線箱中發(fā)送線圈發(fā)送載波時，編碼電纜中各傳輸對線都能感應(yīng)到載波信號。理想狀態(tài)是希望發(fā)送線圈的橫中心線與編碼電纜的中心線重合，即機車在道路中心行駛，當(dāng)機車行駛偏離道路中心時，R0、Rl傳輸對線的感應(yīng)信號幅度不同，地面局將檢測R0、Rl傳輸對線的感應(yīng)信號幅度，求出發(fā)送線圈中心線偏離編碼電纜中心線的偏離度；只要機車行駛不過于偏離道路中心，R0, Rl傳輸對線的感應(yīng)信號幅度不會都同時為0，地面局將檢測R0、Rl傳輸對線的感應(yīng)信號求和后作為地址檢測的基準(zhǔn)信號。由圖4可知:設(shè)計的地面局采用STM32F103為控制核心電路，電路中輸入信號中前綴Χ、γ表示Χ、γ編碼電纜對 應(yīng)信號，例如XR0、XR1表示X編碼電纜R1、R0傳輸對線的信號，XG表示X編碼電纜η對G傳輸對線GO、GU G2……Gn-1和I對傳輸對線G0’的信號，其基本原理如下。(I)、D⑶檢測與機車處在X或Y編碼電纜上的檢測XR0、XR1信號經(jīng)過放大、帶通濾波后進行求和，再經(jīng)過整流低通后送到STM32的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，檢測其信號幅度，若信號幅度超過一定的閾值，則表明檢測到機車天線箱發(fā)送的載波，以XDra=I表示；同理，對YRO、YRl信號作相同的處理，若XD⑶=1，則機車處在X編碼電纜的道路上，YD⑶=1，則機車處在Y編碼電纜的道路上，若XD⑶、YD⑶同時=1，則可判斷出機車正處于X、Y的交叉位置。(2)、機車偏離道路中心線的偏離度檢測以機車處于X編碼電纜的道路上為例(下同)，將XRUXRO信號經(jīng)過放大、帶通濾波、整流低通后送到STM32的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，得到XRUXRO信號幅度大小，STM32程序中根據(jù)一定的算法，計算出機車偏移道路中心線的偏離度。(3)、機車位置檢測XRO、XRl信號經(jīng)過放大、帶通濾波后進行求和，再進行波形變換成方波，以此信號為基準(zhǔn)相位信號；采用模擬開關(guān)，分時選擇X編碼電纜上G信號XG0、XG1、XG2……XGn-1經(jīng)過放大、帶通濾波、波形變換成方波，與基準(zhǔn)相位信號進行異或運算，得出機車的一般位置；分時選擇X編碼電纜上XGO、XGO’經(jīng)過放大、帶通濾波、整流低通后送到STM32的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，檢測XG0、XG0’信號幅度，經(jīng)過運算得到機車的精密位置，由一般位置和精密位置得到綜合位置。(4)、數(shù)據(jù)通信接口設(shè)計采用CC2530設(shè)計了無線通信模塊，與車上局進行數(shù)據(jù)通信；設(shè)計485接口與主控計算機進行數(shù)據(jù)通信。由圖5可知設(shè)計的車上局采用STM32F103為控制核心電路(I)、載波發(fā)生器載波發(fā)生器不斷向天線箱發(fā)送載波。(2)、機車行駛控制模塊在STM32的程序指揮下，機車行駛控制模塊控制機車的行駛。①行駛速度控制；②機車偏移道路中心線的調(diào)整根據(jù)地面局傳送來的機車偏移道路中心線的偏離度，采用H)算法，控制機車按指定的路線，盡可能在道路中心行駛；③90度轉(zhuǎn)彎控制系統(tǒng)2條編碼電纜相互交叉，使機車軌跡呈網(wǎng)格狀，因此機車必須實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)彎;④自動定位控制控制機車在到達目標(biāo)位置前減速，并計算剎車提前量，實現(xiàn)精確定位；(3)、機車狀態(tài)檢測模塊在STM32的控制下，機車狀態(tài)模塊檢測機車工作狀態(tài)，通過無線通信將機車工作狀態(tài)傳送到地面局。由圖6可知:機車偏離編碼電纜中心線的偏離度檢測方法自動尋跡，就是機車在行駛過程中，系統(tǒng)檢測機車偏移敷設(shè)在道路地面下的編碼電纜中心線的偏離度，控制機車沿著編碼電纜敷設(shè)的路線行駛。R0、R1傳輸對線與發(fā)送線圈位置如圖3所示，設(shè)R0、R1傳輸對線在機車左、右兩側(cè)，地面局檢測RO信號幅度為ADL，檢測Rl信號幅度為ADR，檢測R0、R1求和信號幅度為ADT，為了敘述方便，稱RO傳輸對線的感應(yīng)信號為RO信號,Rl傳輸對線的感應(yīng)信號為Rl信號。(I)、R0、Rl信號相位、幅度分析①、當(dāng)機車處在道路中心時，安裝在機車底部的發(fā)送線圈的橫中心線與編碼電纜的中心線重合，如圖6所示，由于對稱性，有效穿過R0、Rl傳輸對線的有效磁力線相同，即R0、Rl信號相位相同，幅度相等，檢測的ADL=ADR, ADT=2ADR。②、若發(fā)送線圈的橫中心線向右偏離，如圖6所示。則穿過Rl傳輸對線的有效磁力線增多，穿過RO傳輸對線的有效磁力線減少，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，RO信號幅度減小，Rl信號幅度增大，檢測的ADL〈ADR〈ADT，所謂有效磁力線，是指發(fā)送線圈向右偏離時，某個時刻正向穿過RO傳輸對線的磁力線減少,而且穿過Rl傳輸對線的磁力線會反向穿過RO傳輸對線的磁力線增多，抵消正向穿過RO傳輸對線的磁力線的作用，有效磁力線是指正向穿過RO傳輸對線的磁力線減去反向穿過RO傳輸對線的磁力線。[0097]發(fā)送線圈繼續(xù)向右偏離，穿過Rl傳輸對線的有效磁力線繼續(xù)增多，穿過RO傳輸對線的有效磁力線繼續(xù)減少，當(dāng)發(fā)送線圈向右偏離到一定的時候，正向穿過RO傳輸對線的磁力線與反向穿過RO傳輸對線的磁力線相等，有效磁力線=0，這時RO信號為0，檢測的ADL=O, ADR=ADT。發(fā)送線圈再繼續(xù)向右偏離，正向穿過RO傳輸對線的磁力線少于反向穿過RO傳輸對線的磁力線，這時RO信號與Rl信號反相，并且RO信號會隨著發(fā)送線圈再繼續(xù)向右偏離而增大，這種情況下，ADIXADR。若發(fā)送線圈的橫中心線向左偏離，作相同的分析。由圖7可知:機車偏離編碼電纜中心線的偏離度計算方法若機車的寬度為L，發(fā)送線圈寬度為L，R0、Rl感應(yīng)區(qū)域的寬度也是L。設(shè)發(fā)送線圈中心線偏離編碼電纜中心線距離為d，向右偏離d取正值，向左偏離d
取負(fù)值，定乂偏尚度D為:
權(quán)利要求1.一種基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于包括設(shè)置在道路地面下的編碼電纜、設(shè)置在中央控制室的地面局及主控計算機和設(shè)置在機車上的車上局及天線箱，其中: 主控計算機為整個系統(tǒng)的管理控制中心，主控計算機和地面局之間為有線通信，地面局和車上局之間為無線通信，地面局還連接編碼電纜，通過編碼電纜檢測機車的編碼電纜信號，天線箱與編碼電纜進行電磁感應(yīng)，編碼電纜通過電磁感應(yīng)得到天線箱的信息，形成機車的編碼電纜信號傳送到地面局，地面局將接收到的主控計算機的生產(chǎn)計劃及編碼電纜信號傳送到車上局，車上局根據(jù)地面局的傳送的信息控制機車沿著編碼電纜自動行走和定位停止； 所述的機車的編碼電纜信號包括機車的位置和機車偏離道路中心的偏離度； 所述的編碼電纜包括X方向編碼電纜和Y方向編碼電纜，兩個方向的電纜互相垂直，形成縱橫交錯的網(wǎng)格形狀； 所述的地面局包括STM32F103及與STM32F103連接的X電纜檢測電路及Y電纜檢測電路，STM32F103上設(shè)置無線通信模塊及串行通信接口 ； 所述的車上局包括STM32F103和與STM32F103連接的無線通信模塊、機車行駛控制機構(gòu)、機車狀態(tài)檢測機構(gòu)及載波發(fā)生器，載波發(fā)生器連接天線箱； 所述的天線箱內(nèi)設(shè)置矩形的發(fā)送線圈，載波發(fā)生器發(fā)出的載波通過該線圈發(fā)送與編碼電纜進行電磁感應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的編碼電纜包括兩種傳輸線，為R傳輸對線和G傳輸對線，其中:R傳輸對線為位置檢測基準(zhǔn)信號傳輸對線和自動尋跡傳輸對線，包括RO傳輸對線和Rl傳輸對線，X方向編碼電纜上形成XR0、XR1，Y方向編碼電纜上形成YR0、YR1信號；G傳輸對線為精密位置檢測對線，包括η對G傳輸對線G0、G1、G2……Gn-`1以及一對傳輸對線GO’，X方向編碼電纜上形成XG0、XG1、XG2......XGn-1 及 XG0，信號，Y 方向編碼電纜上形成 YGO、YG1、YG2......YGn-1 及 YG0’信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的RO傳輸對線和Rl傳輸對線在編碼電纜中不交叉，RO傳輸對線和Rl傳輸對線通過與發(fā)送線圈的電磁感應(yīng)，形成機車的編碼電纜信號，地面局將檢測RO傳輸對線和Rl傳輸對線的感應(yīng)信號求和后作為地址檢測的基準(zhǔn)信號，且分析檢測的RO傳輸對線和Rl傳輸對線的感應(yīng)信號幅度，求出發(fā)送線圈中心線偏離編碼電纜中心線的偏離度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的G0、G1、G2……Gn-1傳輸對線按照格雷碼規(guī)律交叉，其中:G0相距2r交叉，Gl相距4r交叉，…Gn-1相距2nr交叉，η取決于編碼電纜的長度；G0’相距2r交叉，但交叉處與GO錯開r ;G傳輸對線相鄰兩個交叉的間距為r=100mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的地面局的控制電路為STM32F103，地面局采用CC2530設(shè)計無線通信模塊及串行通信接口，串行通信接口為485接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的地面局的X電纜檢測電路及Y電纜檢測電路均包括模擬開關(guān)、放大電路、帶通濾波電路、求和電路和整流電路，機車的編碼電纜信號經(jīng)過X電纜檢測電路及Y電纜檢測電路處理后連接傳送至STM32F103進行D⑶檢測與機車處在X或Y編碼電纜上的檢測、機車的偏離度檢測及機車位置檢測。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的D⑶檢測與機車處在X或Y編碼電纜上的檢測為將XRO、XRl信號經(jīng)過放大、帶通濾波后進行求和，再經(jīng)過整流低通后送到STM32 F103的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，檢測其信號幅度，若信號幅度超過一定的閾值，則表明檢測到機車天線箱發(fā)送的載波，以XDOT=I表示；同理，對YR0、YRl信號作相同的處理，XD⑶=1，則機車處在X編碼電纜的道路上，YD⑶=1，則機車處在Y編碼電纜的道路上，XD⑶、YD⑶同時=1，則可判斷出機車正處于X、Y的交叉位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的機車的偏離度檢測為將XR1、XRO信號經(jīng)過放大、帶通濾波、整流低通后送到STM32 F103的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，得到XR1、XRO信號幅度大小，STM32 F103程序中根據(jù)算法，計算出機車偏移道路中心線的偏離度，同理，對YRO、YRl信號作相同的處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的機車位置檢測為將XRO、XRl信號經(jīng)過放大、帶通濾波后進行求和，再進行波形變換成方波，以此信號為基準(zhǔn)相位信號，采用模擬開關(guān)，分時選擇X編碼電纜上G信號XGO、XGUXG2……XGn-1經(jīng)過放大、帶通濾波、波形變換成方波，與基準(zhǔn)相位信號進行異或運算，得出機車的一般位置；分時選擇X編碼電纜上XGO、XG0’經(jīng)過放大、帶通濾波、整流低通后送到STM32 F103的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器，檢測XG0、XG0’信號幅度，經(jīng)過運算得到機車的精密位置，由一般位置和精密位置得到綜合位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，其特征在于所述的車上局的控制電路為STM32F1 03，車上局通過無線通信模塊與地面局進行數(shù)據(jù)交換，載波發(fā)生器發(fā)送的載波經(jīng)天線箱發(fā)射與敷設(shè)在地面下的編碼電纜進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對機車的控制。
專利摘要本實用新型涉及一種基于感應(yīng)無線技術(shù)的自動尋跡定位車系統(tǒng)，包括設(shè)置在道路地面下的編碼電纜、設(shè)置在中央控制室的地面局及主控計算機和設(shè)置在機車上的車上局及天線箱，其中主控計算機為整個系統(tǒng)的管理控制中心，地面局還連接編碼電纜；機車的編碼電纜信號包括機車的位置和機車偏離道路中心的偏離度；編碼電纜包括X方向編碼電纜和Y方向編碼電纜；地面局包括STM32F103X電纜檢測電路及Y電纜檢測電路；車上局包括STM32F103、無線通信模塊、機車行駛控制機構(gòu)、機車狀態(tài)檢測機構(gòu)及載波發(fā)生器；天線箱內(nèi)設(shè)置矩形的發(fā)送線圈，本實用新型具有方便實用、高效、低成本及精確的優(yōu)點。
文檔編號G05D1/02GK202929482SQ20122062572
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者李明星, 瞿勝, 彭海軍, 左明科, 陳勇波, 毛曉華, 陳進, 彭毅 申請人:岳陽千盟電子有限公司, 湖南理工學(xué)院