[发明专利]空间感测装置、移动载体与其定位与控制的运算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位与周围环境感测的技术，且特别涉及一种移动载体在空间中运动时所进行的定位与周围环境感测的技术。

背景技术

众所皆知地，目前的定位技术以全球卫星定位最为普遍。然而，全球卫星定位技术还是有许多的限制，尤其是受到地形和环境的限制尤为明显。这是因为全球卫星定位的技术是通过接收由地球轨道上的定位卫星所发出的定位信号，而进行三角定位所达成。因此，在一些环境中，例如，在大楼中，或是在水面下，由于无法有效地接收卫星信号，导致而无法应用全球卫星定位的技术。

在一些已知的专利中，也提供一些技术，以在特殊环境中，例如水面下，也能够使用全球卫星定位的技术。例如WO2008048346案，就提供了一种水下潜水器的定位技术。在此篇专利中，发明人是利用水面上的浮标接收定位卫星所发出的定位信号，并且计算浮标与潜艇之间的相对位置。接着，再从浮标接收所接收到的定位信号，然后利用浮标与潜舰之间的相对位置来修正计算潜舰的位置。

虽然在先前技术中，潜舰可以利用水面上的浮标来接收定位信号，并且进而对潜舰本身进行定位。然而，由于信号在水面下传输时，会受到水作为介质的干扰，而使得信号的可靠度大为降低。此外，也由于定位信号需要经由浮标再传送给潜舰进行运算，因此已知的技术无法在收不到GPS信号时进行即时定位。

另外，也有些技术是利用电磁波，例如光学的方式，来作定位的技术。然而在一些环境中，电磁波的定位同样也受限制。例如，当一水下机器人在一水族箱作业时，如果是水下机器人发出电磁波来进行定位，则会因为水族箱的缸壁是透明玻璃的材质，因此电磁波并不会被反射，而是会穿透缸壁。如此一来，就无法通过电磁波来进行定位。

发明内容

本发明提供一种移动载体，可以在一些特殊环境下运动时进行定位，并且可以依据周围的环境而调整其运动的轨迹。

本发明又提供一种空间感测装置，可以在一移动载体在一空间中移动时对其即时地进行定位。

另外，本发明还提供一种移动载体在空间中运动时的控制方法，可以控制移动载体在空间中的动向。

本发明提供一种移动载体，包括感测模块、定位系统、机械波收发装置、运算处理系统和控制系统。感测模块是用来感测移动载体在一空间中的动向，并输出至少一组空间参数给定位系统。藉此，定位系统可以依据这些空间参数而对移动载体进行定位，并输出一定位信息。另外，机械波收发装置可以发射一机械波至空间中，并且在机械波遭遇一物体而被反射后，接收被反射的机械波，而产生一环境信息。其中，环境信息可以和定位信息一起被传送至运算处理系统。因此，运算处理系统可以依据定位信息和环境信息而产生一即时运算信息给控制系统。藉此，控制系统就可以依据此即时运算信息，而控制移动载体在空间中的动向。

从另一观点来看，本发明也提供一种空间感测装置，其包括姿态角计算模块和位置计算模块。姿态角计算模块可以依据一移动载体在空间中运动时所产生的多个角速度参数以及加速度参数或是磁力线切割角度参数，而计算出此移动载体目前在空间中与不同方向轴之间所夹的姿态角度。另外，位置计算模块则可以依据这些姿态角度和多个加速度参数来计算移动载体目前在空间中的位置，并输出一定位信息。

从另一观点来看，本发明还提供一种移动载体在空间中运动时的控制方法，包括检测移动载体在空间中的动向，并且依据检测的结果而对移动载体定位，而产生一定位信息。另外，本发明也可以从移动载体向空间发出一机械波，并且接收被物体反射后的机械波，以获得一环境信息。藉此，本发明可以对定位信息和环境信息进行运算，以控制移动载体在空间动向。

由于本发明是依据所接收到的空间参数来进行定位，因此本发明具有较佳的精确度。另外，本发明是利用机械波来检测周围的环境的变化，因此本发明还可以适用在一些例如是水下的特殊环境。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为依照本发明的一优选实施例的一种移动载体的系统方块图。

图2绘示为依照本发明的一优选实施例的定位系统与感测模块的系统方块图。

图3A绘示为一种角速度参数的示意图。

图3B绘示为一种姿态角的示意图。

图4绘示为依照本发明的一优选实施例的姿态角计算模块、位置计算模块和校正单元的系统方块图。

图5绘示为依照本发明的一优选实施例的一种运算处理系统的系统方块图。

图6绘示为依照本发明的一优选实施例的一种控制系统的系统方块图。