[发明专利]一种基于车尾磁传感器的磁导航无人车及其定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于车尾磁传感器的磁导航无人车及其定位方法，具体地，涉及一种磁传感器安装于车尾并利用路基磁钉、航位推算传感器和控制执行器来实现车辆自动定位和自动驾驶的无人车系统。

背景技术

现有磁导航无人车的磁传感器安装方案主要有两种：一种是车前车尾分别安装于车前和车尾；另一种是仅在车头安装磁传感器。第一种安装方案主要出现在磁导航研究早期一些研究机构的演示项目中，车辆控制上采用前馈反馈控制的经典方法。这种方案硬件成本较高，且其控制方法在城市环境等小曲率环境中实施困难。第二种安装方案仅需要一个磁传感器，采用基于地图的方法来实现车辆的定位与控制，且基于地图的方法保证车辆可以实时实现车辆的精确定位。因而第二种安装方法被广泛使用。

然而，对于实际应用产品来说，由于磁传感器具有一定的长度，所以安装于车头将带来车头部位美观设计上的困难。另一方面，车辆底盘上一般有大量铁磁材料，因而对磁传感器的检测精度有影响。

发明内容

针对上述磁传感器安装上存在的困难，本发明的目的是提出一种基于车尾磁传感器的磁导航无人车及其定位方法来解决磁传感器带来的设计困难和由磁传感器安装于车尾而带来的车辆定位方法问题。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

提出一种基于车尾磁传感器的磁导航无人车及其定位方法，包括路基磁钉，车体，航位推算传感器，车尾磁传感器和基于航位推算传感器和车尾磁传感器的车辆定位方法。

所述路基磁钉在铺设上要求当车尾尺寸中心位于磁轨迹线上时，车头可以通过磁导航无人车运行道路并留有足够的安全余量。

所述的路基磁钉，要求磁钉道路上的定位标记点处于入弯前距离入完点或出弯后距离出弯点至少一个车长的距离，以保证车辆在入弯前由车尾磁传感器检测到定位标记点或在出弯后车辆位姿调整稳定后由车尾磁传感器检测到磁定位标记点。

所述车体包含为实现自动驾驶所需的转向控制系统、驱动制动控制系统及安全避障系统。

所述航位推算传感器由车载里程计和方向盘角度传感器组成。

所述车尾磁传感器安装于车尾后轴之后且距离车体铁磁材料一定距离，以保证传感器的检测精度。

优选地，所述的车尾磁传感器由线性排列的多个磁传感器阵列组成，用于发现磁钉，辨别磁钉的极性和计算检测到的磁钉相对于磁传感器的横向偏差。

优选地，所述的车尾磁传感器，通过对其检测到的磁钉进行计数和对磁钉特定极性编码的识别，可以实现车辆在磁钉轨迹上的定位。

所述的基于航位推算传感器和车尾磁传感器的车辆定位方法利用车尾磁传感器的安装位置信息和车辆运动约束信息建立系统位姿估计模型，然后通过车尾磁传感器的磁钉检测信息和磁钉的横向偏差信息对车辆位姿进行不断的修正，保证车辆在检测到磁钉时获得准确的位姿，而里程计和方向盘角度传感器信息被输入到位姿模型中以对车辆位姿进行推算。

优选地，所述的基于航位推算传感器和车尾磁传感器的车辆定位方法，其特征在于，当车尾磁传感器在入弯前检测到磁钉标记点时，修正车辆可能存在的位姿偏差保证车辆顺利通过弯道。

优选地，所述的基于航位推算传感器和车尾磁传感器的车辆定位方法，其特征在于，当车尾磁传感器在出弯后其位姿调整进入稳态后，由车尾磁传感器检测磁钉标记点，以修正在过弯过程中由于磁钉漏检造成的车辆位姿误差。

与现有技术相比，所提出的基于车尾磁传感器的磁导航无人车及其定位方法，可以解决磁传感器前装所带来的外观设计困难，且避免了铁磁材料带来的精度影响。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为所提基于车尾磁传感器的磁导航无人车实施例的俯视结构示意图；

图中：1为车体，2为磁传感器，3为车头，4为车尾。

图2 为所提基于车尾磁传感器的磁导航无人车实施例的侧视结构示意图；

图中，1为车体，2为磁传感器，3为里程计，4为方向盘角度传感器，5为低精度GPS。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。