[发明专利]一种基于光电感应的定位方法与装置

说明书

技术领域

一种基于光电感应的定位方法与装置属于传感器技术领域，特别涉及一种光电感应定位传感器，适用于地面移动机器人、自动运输车以及各种需要高精度定位的室内移动装置。

背景技术

在运动控制中，准确的获取运动物体的运动信息在运动控制系统中有着重要的地位和作用，本定位传感器和运动物体相固定，可精确测量运动物体的运动信息。

现有定位技术如RFID(Radio Frequency Identification无线射频技术)定位技术是通过设置一定数量的读卡器和架设天线，根据读卡器接收信号的强弱、到达时间、角度来定位。布设读卡器和天线需要有大量的工程实践经验难度大，成本高。

GPS(Global Positioning System全球定位系统)基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。实际使用时对环境有一定的要求：如卫星信号强等，在室内、地下室等环境中无法正常工作。

另外，还有基于惯性导航器件的惯性定位设备，但此类设备对惯性器件性能要求较高，在精度较高时常常需要体积较大的惯性器件，使用不便，造价较高，累计误差大且难以消除。

总体来讲，现有多种基于传感器的定位方法都不适合室内环境使用，在使用环境、成本、体积方面都存在缺陷，也不能满足高精度定位要求，尤其是毫米量级定位。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于光电感应的定位方法与装置，该方法与装置可以解决目前缺乏有效的室内方法和高精度定位问题，使用简单、成本低、定位精度高，可在室内环境实现精确定位。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于光电感应的定位方法，包括以下步骤：

a、调节变焦透镜，使变焦透镜前方的实物经变焦透镜成像到光电感应芯片上；

b、光电感应芯片等时间间隔地将像从光学信号转换为电信号，完成一次采样；

c、分析一次采样的电信号，按照指定的光学特征，找出每帧图像中的特征点；

d、对比等时间间隔连续采集的两帧图像中特征点在图像中的位置改变量；

e、测量变焦透镜的物像距离，并根据物像距离以及变焦透镜的焦距，得到第d步所述改变量与实物相对变焦透镜位置改变量之间的对应关系；

f、根据第e步的对应关系和第d步得到的特征点的位置改变量得到变焦透镜相对实物的位置改变量；

g、得到变焦透镜相对实物的位置随着时间的变化关系；

h、当实物保持静止时，得到变焦透镜相对初始测量时刻的位置的改变量。

上述的一种基于光电感应的定位方法，所述的第c步特征点的个数为1个或多于1个。

上述的一种基于光电感应的定位方法，所述的第c步特征点为图像中的点光斑或具有便于识别的图形。

一种基于光电感应的定位装置，包括稳定云台以及固定安装在稳定云台上的微处理器，连接在微处理器输入输出端的测距仪，连接在微处理器输入端的光电感应芯片，与光电感应芯片前端的透光孔同轴配置的变焦透镜，变焦透镜的焦距控制系统连接在微处理器的输出端，变焦透镜与测距仪平行配置；所述的微处理器、测距仪、光电感应芯片以及变焦透镜固定安装在稳定云台上，并由稳定云台承载在笛卡尔坐标系中平动。

该方法与装置可以解决目前缺乏有效的室内方法和高精度定位问题，使用简单、成本低、定位精度高，可在室内环境实现精确定位。它的有益效果是：

1、采用光电感应方法，使用简便、相对于现有定位传感器降低了对使用环境的要求；

2、成本低廉，定位精度可达毫米量级，性价比高；

3、可按照用户设定在指定的坐标系下输出测量结果；

4、带有多种数据接口可以和多种设备直接相连。

附图说明

图1是本发明基于光电感应的定位装置结构示意图。

图2是笛卡尔坐标系。

图3是球坐标系与笛卡尔坐标系的变化关系图，变化关系为。

图4是柱坐标系与笛卡尔坐标系变化关系图，变化关系为。

图中：1稳定云台、2微处理器、3测距仪、4焦距控制系统、5光电感应芯片、6变焦透镜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述。

本实施例的基于光电感应的定位方法，包括以下步骤：

a、调节变焦透镜6，使变焦透镜6前方的实物经变焦透镜6成像到光电感应芯片5上：