一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法，它涉及一种装载机室内导航路径规划方法。本发明专利技术采用RFID电子标签对地面进行网格划分，通过安装在装载机四周的阅读器读取当前位置，在指定起点和终点后，采用算法进行路径的自动规划，控制装载机自动行驶至终点；适用于大型库房、车间等室内环境中的装载机自动导航控制。也可用于室外开放环境指定区域的装载机导航控制。本发明专利技术方案简单可靠，成本低廉；不受粉尘环境影响，抗干扰性强；所需计算资源小，便于嵌入式系统实现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法
本专利技术涉及的是一种装载机室内导航路径规划方法，具体涉及一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法。
技术介绍
对于电厂或煤矿而言，经常需要用装载机将煤沿固定路径运送至指定地点。为减少煤粉环境对人体健康的影响，减轻工人劳动强度。可在装载机上采用自动驾驶技术，实现煤场的智能转运。射频识别(RFID)是一种无线通信技术，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。RFID系统通常由阅读器与电子标签组成，其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波信号，电子标签接收阅读器发出的射频信号，将内存的标识性数据传给阅读器。这种通信是在无接触的方式下，利用交变磁场或电磁场的空间耦合以及射频信号调制与解调技术实现的。自动驾驶常用的定位导航方式有：电磁导轨导航、激光导航、惯性导航、二维码导航、GPS导航等。但电磁导轨导航、二维码导航、GPS导航由于原理所限，不适用于堆煤仓库这类室内场所，而激光导航、惯性导航则存在干扰大、成本高的缺点。因此有必要采用一种低成本，高可靠性的导航方式。电磁导轨导航采用埋藏在地下的导轨沿固定路径导航，一般适用于从一个工位到另一个工位进行单一的运送工作，电磁导轨导航精度较高，成本较低，不易受到外界油污、灰尘、工业废料的侵蚀，在常规的寻迹系统中很受欢迎。激光导航方式通常在车辆合适位置安装激光发射装置，通过激光反射信息进行运算得到位置信息从而实现准确定位。激光导航定位精度高、处理速度快。但容易受到环境的干扰，并且激光导航设备的成本较高。二维码导航采用在物流仓库的地面铺设二维码标签，通过摄像头识别二维码信息获得当前的地理信息。方案对场地环境要求较高，二维码标签一旦被遮挡或受到污损就无法被识别，而且读取设备价格昂贵。GPS导航系统在设备上安装GPS装置，通过卫星获得GPS定位信息。一般适用于大型运输系统比如自动化的集装箱码头或者物流运输车辆中，不能适用于室内仓库内各物品的精确定位。综上所述，本专利技术设计了一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法，其采用RFID电子标签对地面进行网格划分，通过安装在装载机四周的阅读器读取当前位置，在指定起点和终点后，采用算法进行路径的自动规划，控制装载机自动行驶至终点。适用于大型库房、车间等室内环境中的装载机自动导航控制。也可用于室外开放环境指定区域的装载机导航控制。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术目的是在于提供一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法，针对室内煤场粉尘环境导致通用的定位导航方法受限的问题，解决了装载机自动驾驶导航的难题。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法，由埋于地下的RFID标签网格和安装于车辆四周的RFID阅读器，能够实现远程控制的装载机，以及导航路径规划算法组成；包括以下步骤：首先，将含有位置信息的无源RFID标签封装于石砖内，在室内地面上采用正方形网格的形式布置无源RFID标签，由RFID标签形成室内坐标网格。其次，设置煤堆当前位置坐标为导航目的点，设置车辆初始位置(一般为煤场转运的目的地)为坐标原点，建立直角坐标系。第三，采用A*算法规划车辆行驶路径，设为此次导航路径。第四，在装载机四周分别安装四个RFID阅读器，通过读取RFID标签确定车辆当前位置坐标和车辆运动方向。将当前位置与导航路径坐标进行对比，控制车辆运动方向和速度，使其沿导航路径前进。第五，当车辆遇临时障碍物时，通过车辆上装设的红外传感器检测障碍物位置，车辆停止，待障碍物消失后继续沿原来路径前进。第六，当车辆到达目的点，装载完毕后，以坐标原点为目的点，重复第三、四、五步，回到起始位置，卸载完毕后将车身调整为初始位置，准备开始下一周期的动作。最后，随着煤堆转运不断进行，导航的目的点也在不断变化，因此每次装载机的目的点都会在第一次目的点的坐标上增加一个距离。若车辆检测到原目的点与新目的点有障碍物时，认为此障碍物为煤堆，此时车辆停车开始装煤。否则车辆运动至新目的点时停车装煤。所述的A*算法是最短路径的启发式搜索算法，启发式搜索是一种解决在复杂的环境下从起始状态到目标状态转换问题的有效方法，其核心思想是根据一个代价评估函数对当前的状态信息进行评估，然后选择一个比较有利的邻接节点进行扩展，并且循环执行这一搜索过程直到搜索到目标节点。所述的RFID标签网格是在地面栅格化铺设RFID标签，标签按照二维直角坐标系的形式铺设，并在标签内部写入节点的坐标信息。所述的RFID阅读器采用RD905M，读距约6m，内置8dBi天线，输出功率0～30dBm可调，正向扇形读卡区域60～90°，支持TCP/IP、RS232/485、WIFI等多种通讯方式。所述的装载机采用柳工CLG850H。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用RFID电子标签形成网格，对室内进行网格划分；可通过RFID阅读器读取电子标签，获得装载机当前位置；车辆行进过程中与规划路径比较，实时调整车辆运动方向与速度；目标点位置坐标自动更新；本专利技术方案简单可靠，成本低廉；不受粉尘环境影响，抗干扰性强；所需计算资源小，便于嵌入式系统实现。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1为本专利技术的RFID工作原理图；图2为本专利技术的A*算法路径搜索过程示意图；图3为本专利技术的读卡器的读写区域示意图；图4为本专利技术的内接正方形边长示意图；图5为本专利技术读卡器位置示意图；图6为本专利技术的RFID标签铺设方式示意图；图7为本专利技术的装载机运动情况示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参照图1-7，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法，由埋于地下的RFID标签网格和安装于车辆四周的RFID阅读器，能够实现远程控制的装载机，以及导航路径规划算法组成；包括以下步骤：首先，将含有位置信息的无源RFID标签封装于石砖内，在室内地面上采用正方形网格的形式布置无源RFID标签，由RFID标签形成室内坐标网格。其次，设置煤堆当前位置坐标为导航目的点，设置车辆初始位置(一般为煤场转运的目的地)为坐标原点，建立直角坐标系。第三，采用A*算法规划车辆行驶路径，设为此次导航路径。第四，在装载机四周分别安装四个RFID阅读器，通过读取RFID标签确定车辆当前位置坐标和车辆运动方向。将当前位置与导航路径坐标进行对比，控制车辆运动方向和速度，使其沿导航路径前进。第五，当车辆遇临时障碍物时，通过车辆上装设的红外传感器检测障碍物位置，车辆停止，待障碍物消失后继续沿原来路径前进。第六，当车辆到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法，其特征在于，由埋于地下的RFID标签网格和安装于车辆四周的RFID阅读器，能够实现远程控制的装载机，以及导航路径规划算法组成；包括以下步骤：/n首先，将含有位置信息的无源RFID标签封装于石砖内，在室内地面上采用正方形网格的形式布置无源RFID标签，由RFID标签形成室内坐标网格；/n其次，设置煤堆当前位置坐标为导航目的点，设置车辆初始位置(一般为煤场转运的目的地)为坐标原点，建立直角坐标系；/n第三，采用A*算法规划车辆行驶路径，设为此次导航路径；/n第四，在装载机四周分别安装四个RFID阅读器，通过读取RFID标签确定车辆当前位置坐标和车辆运动方向；将当前位置与导航路径坐标进行对比，控制车辆运动方向和速度，使其沿导航路径前进；/n第五，当车辆遇临时障碍物时，通过车辆上装设的红外传感器检测障碍物位置，车辆停止，待障碍物消失后继续沿原来路径前进；/n第六，当车辆到达目的点，装载完毕后，以坐标原点为目的点，重复第三、四、五步，回到起始位置，卸载完毕后将车身调整为初始位置，准备开始下一周期的动作；/n最后，随着煤堆转运不断进行，导航的目的点也在不断变化，因此每次装载机的目的点都会在第一次目的点的坐标上增加一个距离；若车辆检测到原目的点与新目的点有障碍物时，认为此障碍物为煤堆，此时车辆停车开始装煤；否则车辆运动至新目的点时停车装煤。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于射频识别技术的装载机室内导航路径规划方法，其特征在于，由埋于地下的RFID标签网格和安装于车辆四周的RFID阅读器，能够实现远程控制的装载机，以及导航路径规划算法组成；包括以下步骤：
首先，将含有位置信息的无源RFID标签封装于石砖内，在室内地面上采用正方形网格的形式布置无源RFID标签，由RFID标签形成室内坐标网格；
其次，设置煤堆当前位置坐标为导航目的点，设置车辆初始位置(一般为煤场转运的目的地)为坐标原点，建立直角坐标系；
第三，采用A*算法规划车辆行驶路径，设为此次导航路径；
第四，在装载机四周分别安装四个RFID阅读器，通过读取RFID标签确定车辆当前位置坐标和车辆运动方向；将当前位置与导航路径坐标进行对比，控制车辆运动方向和速度，使其沿导航路径前进；
第五，当车辆遇临时障碍物时，通过车辆上装设的红外传感器检测障碍物位置，车辆停止，待障碍物消失后继续沿原来路径前进；
第六，当车辆到达目的点，装载完毕后，以坐标原点为目的点，重复第三、四、五步，回到起始位置，卸载完毕后将车身调整为初始位置，准备开始下一周期的动作；
最后，随着煤堆转运不断进行，导航的目的点也在不断变化，因此每次装载机的目的点都会在第一次目的点的坐标上增加一个距离；若车辆检测到原目的点与新目...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宏选，徐斌，周燕，杜金霞，古志刚，
申请(专利权)人：西安西科节能技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61