[发明专利]一种基于激光测距的二维空间引导定位方法

权利要求书

1.一种基于激光测距的二维空间引导定位方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在移动平台上安装一个由激光位移传感器组成的激光测距单元，该激光位移传感器用于测量移动平台的三个面相对于移动平台定位座之间的距离并发送到控制中心作为定位的依据；

其次，首次定位前，先将理想情况下完成定位时的测距传感器的测量值设为最终的目标值，并保证此时每个激光位移传感器均在测量范围之内，然后设置移动平台的调整阈值，即认为当调整后的移动平台的位姿与目标位姿的误差在此阈值范围内时定位完成；

第三，当移动平台定位开始时，必须满足移动平台的每个激光位移传感器均在测量范围之内这个条件，之后移动平台开始执行定位过程；

第四，移动平台首先进行姿态调整，即以自身的几何中心进行旋转运动，旋转量的大小和方向由移动平台的实际姿态与目标姿态决定，记为旋转角度Δα，当移动平台的实际姿态与目标姿态的差值满足设置的阈值范围时，移动平台立即停止运动，表明姿态调整完成；

第五，移动平台其次进行位置调整，移动平台先判断是否是第一次位置调整，若是第一次位置调整，则进行粗调整；若不是第一次位置调整，则进行精调整；

第六，若是粗调整，控制器根据移动平台的实际位置与目标位置计算出需要的偏航方向θ，控制移动平台的每个轮子的转速和转向，使移动平台其沿着θ方向运动，直到位置差值满足设置的阈值范围，移动平台立即停止运动,表明粗调整完成；

第七，若是精调整，则说明此时需要进行的是微调；小车根据实测获得的X，Y向的距离数据分别进行X，Y向的距离调整，当X，Y向的实际距离与目标值的差值满足设置的阈值范围时，移动平台立即停止运动，表明精调整完成；

第八，延时1秒后再次进行激光位移传感器的实测值与目标值进行对比，如果实测值在目标值的阈值范围内，则表明定位完成，如果实测值不在目标值的阈值范围内，则重复上述步骤四至步骤八，直至定位完成；

旋转角度和偏航方向的具体计算如下：

1)旋转角度：

记移动平台的侧前端顶部，侧后端顶部的激光位移传感器的目标数值为L2和L3，实测数值为L2′和L3′，它们之间的安装距离为H，此时根据三角关系可以得出下列结果：

目标位姿时移动平台与竖直方向的偏角为：

实际位姿时移动平台与竖直方向的偏角为：

则移动平台需要的旋转量为：

当Δα＞0时，移动平台逆时针方向转动调姿；当Δα＜0时，移动平台顺时针方向转动调姿；

2)偏航方向：

a)首次调整时：

记移动平台的前端顶部，侧前端顶部，右后端顶部传感器的目标数值分别为L1、L2、L3，实测数值分别为L1′，L2′、L3′，θ为移动平台目前的前进方向沿顺时针旋转到移动平台目标位姿时的前进方向之间的夹角，令：

若L1′＞L1且则偏航方向为：

若L1′＜L1且则偏航方向为：

若L1′＜L1且则偏航方向为：

若L1′＞L1且则偏航方向为：

若L1′＞L1且则偏航方向为：θ₅＝0

若L1′＝L1且则偏航方向为：

若L1′＜L1且则偏航方向为：θ₇＝π

若L1′＝L1且则偏航方向为：

b)进行微调时：

记移动平台的前端顶部，侧前端顶部，侧后端顶部传感器的目标数值分别为L1、L2、L3，实测数值分别为L1′，L2′、L3′，建立坐标系XOY，令Y为移动平台的前进与后退的方向，其中前进的方向为Y的正方向；令X为移动平台左右运动的方向，其中向靠近定位座的方向为X的正方向；则可得：

ΔY＝(L4′-L3′)-(L4-L3)

当ΔX＞0时，小车需要沿X轴负向移动；当ΔX＜0时，小车需要沿X轴正向移动；

当ΔY＞0时，小车需要沿Y轴正向移动；当ΔY＜0时，小车需要沿Y轴负向移动。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，移动平台进行位置调整时分为两个阶段，即粗调整时沿偏航方向θ的运动和微调时分别执行沿X，Y向的运动。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，包括安全设定，当移动平台的四个激光位移传感器的某一数值超出测量范围时，移动平台自动停止运行，保证作业安全。