[发明专利]一种移动体的姿态定位系统

说明书

技术领域

本发明属于交通智能管理技术领域，具体涉及一种移动体的姿态定位系统。

背景技术

ITS（Intelligent Transport Systems：智能化交通系统）作为新兴技术在世界范围内迅速发展。相应的研究与开发也异常活跃。其中追踪行使是一种新型车辆行使方式，即后续车辆跟踪先行车辆，并与其保持同步。具体特点与优势如下。

减少车间距，增大道路容量；

减少后续车辆行使的空气阻力，节省能源；

增加行使安全性；

节省人力；  

减轻交通堵塞，节省时间；

减轻环境污染。

此领域需要传感器，通信，控制等技术的有效的结合。实现此目的的关键是合理，有效的姿态定位技术。

日本ITS的相关研究正在积极地推进当中。日本自动车研究所对追踪行驶方式从理论和测试上进行了一系列尝试。其中，车辆的定位采用的是雷达。雷达方式有如下缺点： 1. 构成复杂 2. 制造成本高 3. 需要相应的后续信息处理设备及应用软件 4. 定位信息获取的信息延迟。在欧洲，追踪行驶的研究项目SARTRE（Safe Road-Trains for the Environment）从2009年开始经3年时间，于2012年9月结束。车连辆追踪行驶技术面向实用迈进了一步。同样，在车辆定位上采用的技术还是雷达。目前，雷达是车辆定位的主流方式， 这种方式存在以上提到的一些缺点。目前相关技术有GPS，激光定位，基于无线电波传播时间计算距离等。GPS方式需要卫星通信，在隧道等情况下受到限制，由启动到可利用状态的启动延迟过大。激光定位需要准确的对准目标。基于无线电波传播时间计算距离的方式需要严格的计算时间，对于高速传播的电波，需要相应的计时设备。超声波测距技术已被应用于倒车中障碍物检测，生产线上的物品定位。但是，目前的技术缺点是最大测距距离短而不能应用车辆的追踪行驶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效的能够实现车辆追踪行驶的移动体（车辆）姿态定位系统。

本发明提供的车辆姿态定位系统，其基本构成如图1所示，该系统包括：微处理器，无线系统部分，发射信号处理电路，接收信号处理电路，超声波接收器和超声波发射器。本发明的定位系统为对称方式。即装载于移动体（车辆）的一套系统可以根据需要主动发出定位信号（电波与超声波）与周围的载于另一移动体（车辆）的定位系统之间进行定位，同时也可以被动的检测周围定位系统发来的定位信号进行定位。为说明方便，将主动定位方定义为A方, 将被动定位方定义为P方， 将A与P之间的距离定义为距离AP。

系统各部分的工作任务如下：

微处理器（microcontroller），其工作任务范围包括：接受上位系统（上位系统可以是级别较高的软件系统，也可以是人或是其他外部设备）的测位命令；加载发送者A的地址及测位ID码信息，负责控制同步信号和超声波信号的发送；根据接收信号处理电路送来的信号， 比较由超声波送来的测位ID码和无线信号送来的测位ID码，并计算AP距离；之后，由无线系统部分与P方交换测位结果，并确定姿态；然后，将结果返送上位系统。

无线系统部分，其工作任务范围包括：负责A方与P方的时间同步；负责同步信号的发送，同步信号包括发送者地址，测位ID码；通过无线通信交换超声波测距结果，用以确定姿态；同时，负责接收无线测位信号，读取测位ID码等信息。另外，该部分同时负责超声波测距范围外的远距离测距（详细参见本文相关部分）。

发射信号处理电路，其工作任务范围包括：接收微处理器发来的指令，并进行调制，增幅，将结果传送给超声波发射器。

接收信号处理电路，其工作任务范围包括：将超声波接收器接收的信号进行解调，滤波，增幅，并读取信息（测位ID码）；将结果传送给微处理器。 

超声波接收器和超声波发射器，采用1个超声波发射器，2超声波接收器，即1发2收的方式。

本发明系统的优点：

1、低成本

本发明为可应用于未来新型的车辆追踪行驶方式的定位技术(PFID：Hybrid Positioning together with Fixing IDentification) 。本发明不同于目前应用（或研究当中）于车辆追踪行驶技术上的雷达方式，在系统的构成及复杂性上有本质的不同。本发明提出的构成方式决定了本系统的低成本。

2、测位与身份锁定的同时确定