[发明专利]用于自动引导车辆的近场低频无线定位方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化技术领域，特别是涉及一种用于自动引导车辆的近场低频无线定位方法。

背景技术

自动引导车辆在结构化道路环境中自动行驶时，路径的跟踪是以预先设定的固定引导路径为基础来控制运动方向。为了实现在非道路环境下车辆的自动引导，可以采用无线射频定位引导技术，这一工作由无线定位模块完成。自动引导车辆的状态控制以无线定位模块为基础，根据模块的结果，控制自动引导车辆完成车体的加速、减速、转向和停车等动作。因此，无线定位模块的速度和精度是保证自动引导车辆实时、准确和可靠运动的关键。

无线定位技术有很多种，这里采用基于RSSI(Received Signal StrengthIndicator，接收信号强度指示)的低频无线定位技术，它是一种定位精度高、功耗低、成本低、反应速度快的高性价比无线定位技术。在基于RSSI的低频定位中，已知低频发射基站的发射信号强度，待定位模块(以下称为引导模块)根据实际接收到信号强度计算出信号的传播损耗，利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离，再利用一定的算法计算出引导模块的位置，位置信息包括方位角和直线距离。

无线定位模块设计过程中需要克服以下问题：1、克服外界环境变化对定位结果的影响；2、克服随机干扰对定位精度的影响；3、克服天线方向性对定位结果的影响；4、满足系统大负荷的运算。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种用于自动引导车辆的近场低频无线定位方法。

本发明方法的具体步骤是：

步骤(1)对车载定位模块的控制器初始化，初始化对象包括控制器中的单片机时钟频率、输入输出、内部变量、寄存器、非易失性存储器和中断；

步骤(2)车载定位模块的控制器从非易失性存储器中读取场地环境对应的标定参数，所述的标定参数包括路径衰减指数λ、标准偏差为σ的正态随机变量ξ_σ、d₀米处引导模块收到的RSSI信号强度值RSSI(d₀)；λ、ξ_σ和RSSI(d₀)采用最小二乘法根据场地环境拟合得到；

步骤(3)车载定位模块等待来自电机控制模块的定位启动命令；如果收到电机控制模块的定位启动命令，则执行步骤(4)，如果未收到电机控制模块的定位启动命令，则重复本步骤；

步骤(4)车载定位模块通过自带的高频通信模块，在433.05MHz～434.79MHz频段内向引导模块发送初始化命令，使能引导模块初始化；

引导模块初始化其内部的控制器中的单片机时钟频率、输入输出、内部变量、寄存器和中断，使能引导模块上的三维低频接收器；

步骤(5)车载定位模块关闭所有N个低频发射基站的低频发射功能，使能第n个低频发射基站的低频发射功能，发射频率恒定为f_c，发射RSSI信号强度值恒定为RSSI(C)，同时车载定位模块通过自带的高频通信模块，在433.05MHz～434.79MHz频段内向引导模块发送接收命令，其中n为自然数，且n≤N；

引导模块接收来自第n个低频发射基站的低频无线电信号，得到接收RSSI信号强度值RSSI(d_n)；引导模块自带的高频通信模块，在433.05MHz～434.79MHz频段内向车载定位模块发回RSSI(d_n)，车载定位模块记录该值并保存于内存中；

车载定位模块计算引导模块距第n个低频发射基站的距离d_n，

步骤(6)延时设定的时间t，重复执行步骤(5)直到得到N个低频发射基站中每个低频发射基站对应的距离d₁、d₂、d₃...d_N-1、d_N；

以任意一个低频发射基站为原点，建立空间三维坐标系，则d₁、d₂、d₃...d_N-1、d_N分别对应N个低频发射基站三维坐标(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)、(x₃，y₃，z₃)…(x_N，y_N，z_N)；