专利名称：一种导航装置及其导航方法
技术领域：
本发明涉及一种导航装置及其导航方法，特别是涉及一种沿固定路线行走的无人驾驶车辆或无轨电动伸缩门或其它需要方向引导的装置用的导航装置及其导航方法。
背景技术：
现有的导航装置中，特别是目前的无轨电动伸缩门一般都是采用红外线或激光作为引导信号来引导伸缩门行走，如中国专利ZL0222658.X(公告号CN2535517Y)及ZL02115065.5(公开号CN1375611Y)分别公开了一种无轨电动伸缩及一种无轨电动伸缩门的直线运行传动机构，但这两种专利涉及的技术可靠性差，要作直线行走都成问题，对于要作弧线行走的设备就更加无能为力。目前还有一种无轨伸缩门，是在固定线路上每间隔一段距离就埋设一个磁铁，用间隔检测的方法来检测伸缩门行走时的偏移方向，但是，这种间隔检测法存在有要求磁铁埋设精度高、控制精度差、安装困难、出现错误动作的机会大、偏离多就会找不到方向等缺点。而现有的一种可在办公场合使用的办公文件或物料运送车，尽管其方向引导用的材料也是磁性材料，但其信号检测和控制系统复杂、价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题的存在，提供一种引导信号调节方便，抗干扰能力强、识别容易可靠、动作灵敏度高、运行平稳、制作简易、成本低廉的导航装置及其导航方法。
本发明的技术方案是这样实现的本发明所述的导航装置，包括固定频率引导信号生成机构、引导信号的接收及控制处理机构和装置于被导航设备上的控制被导航设备移动方向的转向机构，其中，所述固定频率引导信号生成机构包括固定频率发生器及与该固定频率发生器连接的用于将固定频率发生器产生并输出的交变信号进行放大处理的信号放大装置、与该信号放大装置连接的用于将该信号放大器输出的信号进行信号的隔离耦合处理的信号耦合输出装置及由其两端分别连接于该信号耦合输出装置的输出、输入端上构成一回路的至少一条导引线组成的并可在各导引线周围产生一个沿导引线径向衰减的交变磁场信号的信号引导装置，所述引导信号的接收及控制处理机构包括分别装置于被导航设备两侧的检测导引线产生的交变磁场信号的传感装置、接收传感装置检测到的交变磁场信号并对该交变磁场信号进行放大、整流处理的信号处理装置，所述转向机构接收信号处理装置处理后的信号后产生相应的动作进而控制被导航设备的移动方向。
其中，上述信号接收和处理装置可为控制交流电机转向的控制装置；也可为控制直流电机转向的控制装置，如当上述转向机构为装置于被导航设备上的两交流驱动电机时，上述引导信号的接收及控制处理装置中的传感装置为分别装置于被导航设备前部两侧的两传感器，上述信号处理装置包括分别依次连接于上述各传感器上的交流信号放大器、整流器、A/D转换器及连接于所述各A/D转换器两输入端的用于控制的所述交流驱动电机转速的中央控制器CPU；当上述转向机构为由装置于被导航设备上的直流转向电机及与该直流转向电机连接的转向联动装置组成时。上述引导信号的接收及控制处理装置中的传感装置可为分别装置于被导向机构前部两侧的两传感器，上述引导信号的接收及控制处理装置中的传感装置包括分别装置于被导航设备上的两传感器，上述转向联动装置包括一活动连接于被导航设备方向轮上的曲臂及活动装置于被导航设备前部的与该曲臂铰接的摆杆，且上述两传感器分别连接于所述摆杆的两端部，上述信号处理装置包括分别依次连接于上述各传感器上的交流信号放大器、整流器、直流推挽功率放大推动器及其一端连接于所述直流转向电机上的控制开关；并且为使本发明使用更方便、导航更敏捷，上述转向联动装置包括活动装置于被导航设备上的并通过一连杆而活动连接在一起的前、后摆杆及铰接于所述前摆杆上并活动连接于被导航设备方向轮上的曲臂，上述传感装置包括分别装置于被导航设备前、后两侧并分别连接于所述前、后摆杆两端部的两前传感器和两后传感器，上述信号处理装置包括分别依次连接于所述各传感器上的交流信号放大器、整流器、直流推挽功率放大推动器及其一端连接于上述直流转向电机上的两控制开关。
本发明所述的导航方法包括以下步骤(1)、固定频率发生器产生并输出的交变信号输入到信号放大器；(2)、信号放大器将交变信号进行放大处理后输入到信号耦合输出装置；(3)、信号耦合输出装置将接收到的信号进行信号的隔离耦合处理后再输出到信号引导装置；(4)、信号引导装置在接收信号后在各导引线周围产生一个沿导引线径向衰减的交变磁场信号；(5)、装置于被导航设备上的传感装置将其在各导引线的导引段上检测到的与该传感装置偏离导引线的距离成比例关系的交变磁场信号输送到上述引导信号的接收及控制处理装置；(6)、引导信号的接收及控制处理装置中的信号处理装置对该交变磁场信号进行放大、整流处理，然后再通过转向机构接收经信号处理装置处理后的信号而产生相应的动作来进而控制被导航设备移动方向。
本发明由于采用固定频率发生器和闭合的导引线及检测导引线周围的交变磁场信号的传感装置相结合来控制装置于被导航设备上的转向机构的结构，利用固定频率发生器产生的交变信号在导引线周围产生交变磁�。荽懦〗槐渚断蛩ゼ醯脑恚枷咧芪У慕槐浯懦⊙匾枷呔断蛩ゼ酰源凶爸眉觳獾降男藕徘咳鹾痛凶爸闷氲家叩木嗬氤烧龋虼死么凶爸眉觳獾降男藕沤蟹糯蟆⒄鞔砗螅淙氲阶爸糜诒坏己缴璞干系淖蚧苟蛊洳嘤Φ亩鹘刂票坏己缴璞敢贫较颍云湟夹藕诺鹘诜奖悖垢扇拍芰η浚一咕哂惺侗鹑菀�、可靠、动作灵敏度高、运行平稳等优点。而且本发明的接收控制装置不仅适用于一个电机驱动行走，一个电机转向，同时也适用于两个电机同时驱动行走并通过电机的关停实现转向，使用范围广泛，且其制作容易、成本低廉，既可应用于无轨电动伸缩门，又可应用于固定运行路线的无人驾驶车辆及其它需要方向引导的领域，实用性强。
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的固定频率引导信号生成装置的结构方框图；图2为本发明的传感器的结构示意图；
图3为本发明用于控制直流电机转向的原理图；图4为本发明用于控制直流电机转向的四个传感器联动机构示意图；图5为本发明用于控制交流电机转向的原理图；图6为本发明中的可控制交流电机转向的导航机构与被导航设备的结构示意图；具体实施方式
如图1～图6所示，本发明所述的导航装置，包括固定频率引导信号生成机构、引导信号的接收及控制处理机构和装置于被导航设备(如无轨电动伸缩门或固定运行路线的无人驾驶车辆及其它需要方向导航的设备)上的控制被导航设备移动方向的转向机构，其中，所述固定频率引导信号生成机构包括固定频率发生器及与该固定频率发生器连接的用于将固定频率发生器产生并输出的交变信号进行放大处理的信号放大装置、与该信号放大装置连接的用于将该信号放大器输出的信号进行信号的隔离耦合处理的信号耦合输出装置及由其两端分别连接于该信号耦合输出装置的输出、输入端上构成一回路的至少一条导引线1组成的并可在各导引线1周围产生一个沿导引线1径向衰减的交变磁场信号的信号引导装置，所述引导信号的接收及控制处理机构包括分别装置于被导航设备两侧的检测导引线1产生的交变磁场信号的传感装置、接收传感装置检测到的交变磁场信号并对该交变磁场信号进行放大、整流处理的信号处理装置，所述转向机构接收信号处理装置处理的信号后产生相应的动作进而控制被导航设备移动方向。其中，上述信号接收和处理装置可为控制交流电机转向的控制装置，此时上述转向机构3包括装置于被导航设备上的两交流驱动电机3，上述传感装置为分别装置于被导向机构前部两侧的两传感器2，上述信号处理装置包括分别依次连接于上述各传感器2上的交流信号放大器、整流器、A/D转换器及连接于所述各A/D转换器两输入端的用于控制的所述交流驱动电机转速的中央控制器CPU；；也可为控制直流电机转向的控制装置，此时上述转向机构3包括装置于被导航设备上的直流转向电机及与该直流转向电机3连接的转向联动装置4，所述转向联动装置4包括一活动连接于被导航设备方向轮上的曲臂41及活动装置于被导航设备的与该曲臂4铰接的摆杆42，上述传感装置包括分别装置于被导航设备两侧的两传感器2，且上述两传感器2分别连接于所述摆杆42的两端部，上述信号处理装置包括分别依次连接于上述各传感器2上的交流信号放大器、整流器、直流推挽功率放大推动器及其一端连接于所述直流转向电机上的控制开关，所述直流转向电机3接收信号处理装置处理的信号后产生相应的动作来带动转向联动装置4动作进而控制被导航设备移动方向。此时为使本发明使用更方便、导航更敏捷，如图4所示，上述转向联动装置4包括活动装置于被导航设备上的并通过一连杆43而活动连接在一起的前、后摆杆42、42及铰接于所述前摆杆42上并活动连接于被导航设备方向轮上的曲臂41，上述传感装置包括分别装置于被导航设备前、后两侧并分别连接于所述前、后摆杆42、42两端的两前传感器2和两后传感器2，上述信号处理装置包括分别依次连接于所述各传感器2上的交流信号放大器、整流器、直流推挽功率放大推动器及其一端连接于上述直流转向电机上的控制开关，所述直流转向电机3接收信号处理装置处理的信号后产生相应的动作来带动转向联动装置4动作进而控制被导航设备移动方向。为使本发明作直线导航或弧线导航，上述信号引导装置中的导引线1上用于导引被导航设备运动的导引段可根据使用需要设为直线形导引段或弧形导引段或环形导引段。为保证上述传感器2安装方便、可靠，上述传感器2为一端呈弧形的壳体。
本发明的导航方法，包括以下步骤(1)、固定频率发生器产生并输出的交变信号输入到信号放大器；(2)、信号放大器将交变信号进行放大处理后输入到信号耦合输出装置；(3)、信号耦合输出装置将接收到的信号进行信号的隔离耦合处理后再输出到信号引导装置；(4)、信号引导装置在接收信号后在各导引线1周围产生一个沿导引线1径向衰减的交变磁场信号；(5)、装置于被导航设备上的传感装置将其在各导引线1的导引段上检测到的与该传感装置偏离导引线1的距离成比例关系的交变磁场信号输送到上述引导信号的接收及控制处理装置；(6)、引导信号的接收及控制处理装置中的信号处理装置对该交变磁场信号进行放大、整流处理，然后再通过转向机构接收经信号处理装置处理后的信号而产生相应的动作来进而控制被导航设备移动方向。
在步骤(6)中，当上述转向机构包括装置于被导航设备上的两交流驱动电机3时，上述引导信号的接收及控制处理装置接收上述传感器2检测到的交变磁场信号后，再通过上述信号处理装置中的交流放大器、整流器和A/D转换器对该交变磁场信号进行放大、整流和A/D转换后，直接送入中央处理器单元处理，然后再由中央处理器来控制交流电机3的转速；当上述转向机构3包括装置于被导航设备上的直流转向电机及与该直流转向电机3连接的转向联动装置4上述引导信号的接收及控制处理装置接收上述传感器2检测到的交变磁场信号后，再通过上述信号处理装置中的交流放大器、整流器、直流推挽功率放大推动器对该交变磁场信号进行放大、整流和直流放大后，通过直流转向电机3及其转向联动装置4直接推动直流电机转向。本发明的接收控制装置不仅适用于一个电机驱动行走，一个电机转向，同时也适用于两个电机同时驱动行走并通过电机的关停实现转向，使用范围广泛，且其制作容易、成本低廉，既可应用于无轨电动伸缩门，又可应用于固定运行路线的无人驾驶车辆及其它需要方向引导的领域，实用性强。
权利要求
1.一种导航装置，其特征在于包括固定频率引导信号生成机构、引导信号的接收及控制处理机构和装置于被导航设备上的控制被导航设备移动方向的转向机构，其中，所述固定频率引导信号生成机构包括固定频率发生器及与该固定频率发生器连接的用于将固定频率发生器产生并输出的交变信号进行放大处理的信号放大装置、与该信号放大装置连接的用于将该信号放大器输出的信号进行信号的隔离耦合处理的信号耦合输出装置及由其两端分别连接于该信号耦合输出装置的输出、输入端上构成一回路的至少一条导引线(1)组成的并可在各导引线(1)周围产生一个沿导引线(1)径向衰减的交变磁场信号的信号引导装置，所述引导信号的接收及控制处理机构包括分别装置于被导航设备两侧的检测导引线(1)产生的交变磁场信号的传感装置、接收传感装置检测到的交变磁场信号并对该交变磁场信号进行放大、整流处理的信号处理装置，所述转向机构接收信号处理装置处理的信号后产生相应的动作进而控制被导航设备移动方向。
2.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于上述转向机构(3)包括装置于被导航设备上的两交流驱动电机，上述传感装置为分别装置于被导向机构前部两侧的两传感器(2)，上述信号处理装置包括分别依次连接于上述各传感器(2)上的交流信号放大器、整流器、A/D转换器及连接于所述各A/D转换器两输入端的用于控制的所述交流驱动电机转速的中央控制器CPU。
3.根据权利要求1所述的导航机构，其特征在于上述转向机构(3)包括装置于被导航设备上的直流转向电机及与该直流转向电机(3)连接的转向联动装置(4)，所述转向联动装置(4)包括一活动连接于被导航设备方向轮上的曲臂(41)及活动装置于被导航设备的与该曲臂(4)铰接的摆杆(42)，上述传感装置包括分别装置于被导航设备两侧的两传感器(2)，且上述两传感器(2)分别连接于所述摆杆(42)的两端部，上述信号处理装置包括分别依次连接于上述各传感器(2)上的交流信号放大器、整流器、直流推挽功率放大推动器及其一端连接于所述直流转向电机上的控制开关，所述直流转向电机(3)接收信号处理装置处理的信号后产生相应的动作来带动转向联动装置(4)动作进而控制被导航设备的移动方向。
4.根据权利要求1所述的导航机构，其特征在于上述转向机构(3)包括装置于被导航设备上的直流转向电机(3)及与该直流转向电机(3)连接的转向联动装置(4)，所述转向联动装置(4)包括活动装置于被导航设备上的并通过一连杆(43)而活动连接在一起的前、后摆杆(42、42)及铰接于所述前摆杆(42)上并活动连接于被导航设备方向轮上的曲臂(41)，上述传感装置包括分别装置于被导航设备前、后两侧并分别连接于所述前、后摆杆(42、42)两端的两前传感器(2)和两后传感器(2)，上述信号处理装置包括分别依次连接于所述各传感器(2)上的交流信号放大器、整流器、直流推挽功率放大推动器及其一端连接于上述直流转向电机上的控制开关，所述直流转向电机(3)接收信号处理装置处理的信号后产生相应的动作来带动转向联动装置(4)动作进而控制被导航设备的移动方向。
5.根据权利要求1所述的导航机构，其特征在于上述信号引导装置中的导引线(1)上用于导引被导航设备运动的导引段为直线形导引段或弧形导引段或环形导引段。
6.根据权利要求2或3或4所述的导航机构，其特征在于上述传感器(2)为一端呈弧形的壳体。
7.一种如权利要求1所述导航装置的导航方法，其特征在于包括以下步骤(1)、固定频率发生器产生并输出的交变信号输入到信号放大器；(2)、信号放大器将交变信号进行放大处理后输入到信号耦合输出装置；(3)、信号耦合输出装置将接收到的信号进行信号的隔离耦合处理后再输出到信号引导装置；(4)、信号引导装置在接收信号后在各导引线(1)周围产生一个沿导引线(1)径向衰减的交变磁场信号；(5)、装置于被导航设备上的传感装置将其在各导引线(1)的导引段上检测到的与该传感装置偏离导引线(1)的距离成比例关系的交变磁场信号输送到上述引导信号的接收及控制处理装置；(6)、引导信号的接收及控制处理装置中的信号处理装置对该交变磁场信号进行放大、整流处理，然后再通过转向机构接收经信号处理装置处理后的信号而产生相应的动作来进而控制被导航设备移动方向。
8.根据权利要求7所述的导航方法，其特征在于上述引导信号的接收及控制处理装置接收上述传感器(2)检测到的交变磁场信号后，再通过上述信号处理装置中的交流放大器、整流器和A/D转换器对该交变磁场信号进行放大、整流和A/D转换后，直接送入中央处理器单元处理，然后再由中央处理器来控制交流电机(3)的转速。
9.根据权利要求7所述的导航方法，其特征在于上述引导信号的接收及控制处理装置接收上述传感器(2)检测到的交变磁场信号后，再通过上述信号处理装置中的交流放大器、整流器、直流推挽功率放大推动器对该交变磁场信号进行放大、整流和直流放大后，通过直流转向电机(3)及其转向联动装置(4)直接推动直流电机转向。
全文摘要
本发明所述的导航装置，包括固定频率引导信号生成机构、引导信号的接收及控制处理机构和转向机构，所述转向机构接收信号处理装置处理后的信号后产生相应的动作进而控制被导航设备移动方向。本发明由于采用固定频率发生器和闭合的导引线及检测导引线周围的交变磁场信号的传感装置相结合来控制装置于被导航设备上的转向机构的结构，利用固定频率发生器产生的交变信号在导引线周围产生交变磁场和传感装置检测到的信号强弱和传感装置偏离导引线的距离成正比关系而控制被导航设备移动方向，引导信号调节方便，抗干扰能力强，而且还具有识别容易、可靠、动作灵敏度高、运行平稳等优点。
文档编号G01C21/26GK1632466SQ20041007774
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者黄友生 申请人:黄友生
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
