CN110926492B - 一种车辆近距离导航方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种车辆近距离导航方法，属于车辆近距离导航技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种车辆近距离导航方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括如下步骤：将导航目标简化为两个标杆，包括第一标杆和第二标杆，所述标杆之间的区域构成导航目标区域，在车辆前部设置四个超声波测距模块，其中车辆右侧设置有第一测距模块和第二测距模块，车辆左侧设置有第三测距模块和第四测距模块；当车辆行使至地点A时和地点B时，所述第一测距模块和第三测距模块均向第一标杆发射超声波，所述第二测距模块和第四测距模块均向第二标杆发射超声波，测得的相应数据由测距模块发送至车载微控制器进行数据处理和储存；本发明应用于车辆近距离导航。

Description

一种车辆近距离导航方法
技术领域
本发明一种车辆近距离导航方法，属于车辆近距离导航技术领域。
背景技术
区别于目前市面上广泛使用的GPS行车导航方式，在某些涉密领域，需要对行使中的特殊车辆进行定位及导航，如驾驶专用车辆开赴预定区域，对战斗机表面进行除冰、清洗、维修等作业，为提高作业效率，需要专用车辆准确快速行驶至飞机预定的规划区域。
现阶段对于车辆准确快速行驶至目标区域主要有以下三种方法：利用前方人工导向指引；目标物体停在指定位置，地面提前做好标记；基于卫星定位***，在飞机附近设置移动基站，引导车辆驶入规划位置；其中方法一成本低，飞机停靠位置无限制，精度达到米级；方法二成本低，飞机停靠位置固定，精度分米级；方法三成本高、飞机停靠位置无限制，精度分米、米级，但存在泄密风险；目前上述区域定位及导航方法存在各自的缺点及不足，均不能满足当前车辆的导航需求，应对该导航方法进行一定程度的改进，以提高导航精度和准确率。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种车辆近距离导航方法的改进。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种车辆近距离导航方法，包括如下步骤：
步骤一：将导航目标简化为两个标杆，包括第一标杆和第二标杆，所述标杆之间的区域构成导航目标区域，在车辆前部设置四个超声波测距模块，其中车辆右侧设置有第一测距模块和第二测距模块，车辆左侧设置有第三测距模块和第四测距模块；
步骤二：当车辆行使至地点A时，
所述第一测距模块和第三测距模块均向第一标杆发射超声波；
所述第二测距模块和第四测距模块均向第二标杆发射超声波；
经过一段时间后第一测距模块接收反射回的超声波，并计算得出当前第一测距模块与第一标杆的水平实际距离L1；
经过一段时间后第二测距模块接收反射回的超声波，并计算得出当前第二测距模块与第二标杆的水平实际距离L2；
经过一段时间后第三测距模块接收反射回的超声波，并计算得出当前第三测距模块与第一标杆的水平实际距离L3；
经过一段时间后第四测距模块接收反射回的超声波，并计算得出当前第四测距模块与第二标杆的水平实际距离L4；
上述距离数据L1-L4由测距模块发送至车载微控制器进行数据处理和储存；
步骤三：经过一段时间，当车辆行使至地点B时，
所述第一测距模块和第三测距模块均向第一标杆发射超声波；
所述第二测距模块和第四测距模块均向第二标杆发射超声波；
经过一段时间后第一测距模块接收反射回的超声波，并计算得出当前第一测距模块与第一标杆的水平预定距离L11；
经过一段时间后第二测距模块接收反射回的超声波，并计算得出当前第二测距模块与第二标杆的水平预定距离L12；
经过一段时间后第三测距模块接收反射回的超声波，并计算得出当前第三测距模块与第一标杆的水平预定距离L13；
经过一段时间后第四测距模块接收反射回的超声波，并计算得出当前第四测距模块与第二标杆的水平预定距离L14；
上述距离数据L11-L14由测距模块发送至车载微控制器进行数据处理和储存；
步骤四：车载微控制器对采集数据做进一步处理，基于车辆在地点B与地点A时与标杆的距离比值定义如下数值：
第一测距端距离变化值l1的计算公式为：；
第二测距端距离变化值l2的计算公式为：；
第三测距端距离变化值l3的计算公式为：；
第四测距端距离变化值l4的计算公式为：；
步骤五：车辆在行使过程中，司机需时刻调整车辆行使方向，保证各测距端距离变化值满足如下公式：；当满足上述公式后，司机需保持车辆低速直线行使；
步骤六：当车辆行使使各测距端距离变化值满足公式时，则当前车辆被导航至目标区域。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明采用超声波测距原理，将超声波测距仪或超声波测距模块安装在行使车辆上，控制其实时测量车辆与目标物体之间距离，实现近距离高精度的车辆导航；采用本发明的技术方案可以降低硬件成本，使用超声波测距装置替代移动定位基站或定位卫星，在测距定位过程中，本发明通过计算距离变化值来判断导航状态，对数据的采集和处理步骤简单，测距精度高，且对目标区域的位置无限制，仅将目标区域简化为两根标杆即可进行导航。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明车辆行使至地点A时的测距示意图；
图2为本发明车辆行使至地点B时的测距示意图；
图3为本发明实施例中车辆行使至地点A时的测距示意图；
图4为本发明实施例中车辆行使至地点B时的测距示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明一种车辆近距离导航方法，包括如下步骤：
步骤一：将导航目标简化为两个标杆，包括第一标杆（1）和第二标杆（2），所述标杆之间的区域构成导航目标区域，在车辆前部设置四个超声波测距模块，其中车辆右侧设置有第一测距模块（3）和第二测距模块（4），车辆左侧设置有第三测距模块（5）和第四测距模块（6）；
步骤二：当车辆行使至地点A时，
所述第一测距模块（3）和第三测距模块（5）均向第一标杆（1）发射超声波；
所述第二测距模块（4）和第四测距模块（6）均向第二标杆（2）发射超声波；
经过一段时间后第一测距模块（3）接收反射回的超声波，并计算得出当前第一测距模块（3）与第一标杆（1）的水平实际距离L1；
经过一段时间后第二测距模块（4）接收反射回的超声波，并计算得出当前第二测距模块（3）与第二标杆（1）的水平实际距离L2；
经过一段时间后第三测距模块（5）接收反射回的超声波，并计算得出当前第三测距模块（3）与第一标杆（1）的水平实际距离L3；
经过一段时间后第四测距模块（6）接收反射回的超声波，并计算得出当前第四测距模块（3）与第二标杆（1）的水平实际距离L4；
上述距离数据L1-L4由测距模块发送至车载微控制器进行数据处理和储存；
步骤三：经过一段时间，当车辆行使至地点B时，
所述第一测距模块（3）和第三测距模块（5）均向第一标杆（1）发射超声波；
所述第二测距模块（4）和第四测距模块（6）均向第二标杆（2）发射超声波；
经过一段时间后第一测距模块（3）接收反射回的超声波，并计算得出当前第一测距模块（3）与第一标杆（1）的水平预定距离L11；
经过一段时间后第二测距模块（4）接收反射回的超声波，并计算得出当前第二测距模块（3）与第二标杆（1）的水平预定距离L12；
经过一段时间后第三测距模块（5）接收反射回的超声波，并计算得出当前第三测距模块（3）与第一标杆（1）的水平预定距离L13；
经过一段时间后第四测距模块（6）接收反射回的超声波，并计算得出当前第四测距模块（3）与第二标杆（1）的水平预定距离L14；
上述距离数据L11-L14由测距模块发送至车载微控制器进行数据处理和储存；
步骤四：车载微控制器对采集数据做进一步处理，基于车辆在地点B与地点A时与标杆的距离比值定义如下数值：
第一测距端距离变化值l1的计算公式为：；
第二测距端距离变化值l2的计算公式为：；
第三测距端距离变化值l3的计算公式为：；
第四测距端距离变化值l4的计算公式为：；
步骤五：车辆在行使过程中，司机需时刻调整车辆行使方向，保证各测距端距离变化值满足如下公式：；当满足上述公式后，司机需保持车辆低速直线行使；
步骤六：当车辆行使使各测距端距离变化值满足公式时，则当前车辆被导航至目标区域。
本发明提供的车辆近距离导航方法，可以针对专用车辆行驶至目标区域15-20米处，在地面无标识、前方无人导引、且不利用卫星导航的情况下，将专用车辆准确导航行使至规划的目标区域。
为实现本发明的技术方案，主要采用超声波测距原理，利用超声波测距仪或超声波测距模块测量车辆与目标物体之间距离，导引车辆进行行驶；本发明采用的超声波测距模块主要参数要求测量距离为15-30米，精度需达到1-10毫米。
在实际导航时，首先将四个超声波测距模块两两安装在车辆前端，车载微控制器通过导线与各测距模块连接，在安装过程中，要求车辆每侧安装的测距模块发射的超声波呈一定角度，使其可以到达目标区域并进行反弹，为提高辨识效率，通常在飞机下部安放两根标杆，用来代替飞机整体；
在导航车辆行进的过程中，测距模块实时采集实际距离和预定距离的数据，并将数据传输至微控制器进行处理，数据处理原则主要为保持测距端距离变化值为一定数值，并将该数值尽量朝100%引导，引导时需调整车辆行使方向，最终使车辆被引导至目标区域。
本发明采用超声波测距原理，利用超声波测距仪或测距模块，通过对目标物体距离测量，实现车辆近距离高精度导航；本发明采用简单公式计算，程序运算速度快，实现实时导航。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种车辆近距离导航方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将导航目标简化为两个标杆，包括第一标杆（1）和第二标杆（2），所述标杆之间的区域构成导航目标区域，在车辆前部设置四个超声波测距模块，其中车辆右侧设置有第一测距模块（3）和第二测距模块（4），车辆左侧设置有第三测距模块（5）和第四测距模块（6）；
步骤二：当车辆行使至地点A时，
所述第一测距模块（3）和第三测距模块（5）均向第一标杆（1）发射超声波；
所述第二测距模块（4）和第四测距模块（6）均向第二标杆（2）发射超声波；
经过一段时间后第一测距模块（3）接收反射回的超声波，并计算得出当前第一测距模块（3）与第一标杆（1）的水平实际距离L1；
经过一段时间后第二测距模块（4）接收反射回的超声波，并计算得出当前第二测距模块（3）与第二标杆（2）的水平实际距离L2；
经过一段时间后第三测距模块（5）接收反射回的超声波，并计算得出当前第三测距模块（5）与第一标杆（1）的水平实际距离L3；
经过一段时间后第四测距模块（6）接收反射回的超声波，并计算得出当前第四测距模块（6）与第二标杆（2）的水平实际距离L4；
上述距离数据L1-L4由测距模块发送至车载微控制器进行数据处理和储存；
步骤三：经过一段时间，当车辆行使至地点B时，
所述第一测距模块（3）和第三测距模块（5）均向第一标杆（1）发射超声波；
所述第二测距模块（4）和第四测距模块（6）均向第二标杆（2）发射超声波；
经过一段时间后第一测距模块（3）接收反射回的超声波，并计算得出当前第一测距模块（3）与第一标杆（1）的水平预定距离L11；
经过一段时间后第二测距模块（4）接收反射回的超声波，并计算得出当前第二测距模块（4）与第二标杆（2）的水平预定距离L12；
经过一段时间后第三测距模块（5）接收反射回的超声波，并计算得出当前第三测距模块（5）与第一标杆（1）的水平预定距离L13；
经过一段时间后第四测距模块（6）接收反射回的超声波，并计算得出当前第四测距模块（6）与第二标杆（2）的水平预定距离L14；
上述距离数据L11-L14由测距模块发送至车载微控制器进行数据处理和储存；
步骤四：车载微控制器对采集数据做进一步处理，基于车辆在地点B与地点A时与标杆的距离比值定义如下数值：
第一测距端距离变化值l1的计算公式为： ；
第二测距端距离变化值l2的计算公式为：；
第三测距端距离变化值l3的计算公式为：；
第四测距端距离变化值l4的计算公式为：；
步骤五：车辆在行使过程中，司机需时刻调整车辆行使方向，保证各测距端距离变化值满足如下公式：；当满足上述公式后，司机需保持车辆低速直线行使；
步骤六：当车辆行使使各测距端距离变化值满足公式时，则当前车辆被导航至目标区域。
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