本發(fā)明涉及一種在線評估車輛和環(huán)境參數(shù)的方法，其中在整個操作任務(wù)期間車輛改變運輸負載。本發(fā)明具體地但非排外地涉及自動改變負載的車輛應(yīng)用，所述車輛應(yīng)用出于操作的目的需要對車輛和環(huán)境參數(shù)進行評估。

本發(fā)明可用于如下領(lǐng)域中：

.動物飼料自動分配，

.具有位置改變裝備的車載機器人，

.植物噴霧/灑水，

.私人家庭的機器人包裹運輸及運送和/或垃圾拾取，

.機器人輔助建造，例如磚塊或瓷磚鋪設(shè)和上漆，

.機器人輔助制造大型物品，例如風(fēng)力渦輪機葉片。

背景技術(shù)：

車輛用于許多上述類型的應(yīng)用中以運輸隨著時間改變的負載。沿著飼養(yǎng)位置的線路或在動物籠子處分配動物飼料是負載變化車輛的一個示例，其中車載負載一直減少到飼料罐為空。當(dāng)再次裝滿飼料罐時，發(fā)生新的負載變化。車載負載的變化影響了每個車輪上的負載的大小，影響車輛/輪胎參數(shù)(以及車輛駕駛性能)。

自動引導(dǎo)車輛需要確定其位置和系統(tǒng)參數(shù)的一些方法，使得其能夠隨時間推移而實現(xiàn)所期望的位置和速度。在負載變化的情況下，可以自動使用車輛位置來將車載負載的一部分在所期望的笛卡爾坐標(biāo)x、y、z處布置在周圍環(huán)境中。車輛引導(dǎo)系統(tǒng)和負載布置系統(tǒng)可以組合成依賴于同一定位源的單個系統(tǒng)。

現(xiàn)有車輛定位方法包括使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)/全球定位系統(tǒng)(gps)、車輪旋轉(zhuǎn)編碼器、慣性測量單元(imu)/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(ins)、超聲、多普勒雷達、差動無線電三角測量(differentialradiotriangulation)、激光三角測量、激光測距掃描儀、照相機視覺(cameravision)、標(biāo)簽/地標(biāo)等。這些方法(傳感器)均具有各自的缺點，所述缺點為成本增加或者對于能夠使用定位方法的條件和環(huán)境有要求。

gps/gnss方案要求在接收器和人造衛(wèi)星之間存在直接和清晰的信號路徑，這使得其通常在開放的戶外環(huán)境中使用。依賴于視線的定位系統(tǒng)能夠被發(fā)射光源、熱、電磁場和視野阻礙結(jié)構(gòu)所影響?；趇mu的系統(tǒng)、車輪旋轉(zhuǎn)編碼器和多普勒雷達僅提供相對的定位坐標(biāo)，其需要通過已知的位置來進行參照?；跇?biāo)簽/地標(biāo)的方案由于覆蓋所期望的區(qū)域所需的單元數(shù)量而可能較為昂貴，并且依賴于每個標(biāo)簽/地標(biāo)位置的精確標(biāo)識(mappedout)。

車輪旋轉(zhuǎn)編碼器(車輪測距裝置(odometry))提供了評估車輛的位置隨時間改變的方法。旋轉(zhuǎn)編碼器具有2種主要版本：

-增量式編碼器，其通過a/b脈沖來測量角度變動(轉(zhuǎn)速)，所述a/b脈沖需要通過裝置(例如微控制器)來進行計數(shù)，

-絕對編碼器，其測量編碼器的角度并且在一些情況下測量旋轉(zhuǎn)的數(shù)量。

增量式編碼器和絕對編碼器均用于測量車輛車輪的轉(zhuǎn)速。為了計算車輛速度，可以基于v＝r*ω進行粗略估算，其中v是車速，r是車輪半徑，ω是測得的車輪轉(zhuǎn)速。車輛車輪上的編碼器能夠用于估算車輛的速度v和車輪的轉(zhuǎn)速ω兩者。

從車輪軸處的編碼器獲得的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)值積分可以用于評估位置變化。車速評估依賴于精確的車輪半徑r、車輪的無滑動的表面移動、以及平坦的表面。車輪旋轉(zhuǎn)測量的任何誤差或者與上述依賴因素的偏差均會導(dǎo)致定位評估中的累積誤差。負載的變化能夠影響輪胎參數(shù)，并且導(dǎo)致對于當(dāng)前速度和位置的過高或過低的評估。已經(jīng)研發(fā)了方法以補償這些負載變化，但是趨于依賴于對于由當(dāng)前車載負載引起的效果進行的基于離線校準(zhǔn)的測量。表面狀況也可能與預(yù)期的平坦和平整的表面不同，并且這可能導(dǎo)致不可靠的速度和位置評估。

過去十年中，已經(jīng)使用例如射頻識別的識別標(biāo)簽以用于提供與車輛有關(guān)的地區(qū)定位信息和全球定位信息。車輛配備有rfid讀取器，所述rfid讀取器在車輛自身坐標(biāo)框架中的位置已知。位置已知的rfid標(biāo)簽沿著車輛路徑布置以提供固定的位置校準(zhǔn)(地標(biāo))。使用rfid標(biāo)簽位置的先前標(biāo)識圖，車輛能夠獲得相對于周圍環(huán)境的絕對定位評估。當(dāng)rfid讀取器位于每個標(biāo)簽的檢測區(qū)域內(nèi)時，通過rfid標(biāo)簽為車輛提供定位評估。將rfid標(biāo)簽信息與其他車載定位傳感器相結(jié)合，車輛能夠持續(xù)地更新位置評估，所述車載定位傳感器例如為車輪編碼器、imu、激光掃描儀和/或可視照相機(visioncamera)。rfid標(biāo)簽之間的距離取決于所需的定位精度和能夠由其他傳感器源獲得的數(shù)據(jù)。

文獻cn102004893公開了一種基于射頻識別(rfid)自校準(zhǔn)的車輛定位方法，所述車輛定位方法使用安裝在車輛驅(qū)動馬達的主軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器來獲得車輛位移信息；使用安裝在車輛軌道上的rfid電子標(biāo)簽來校準(zhǔn)由旋轉(zhuǎn)編碼器測量的位移信息；根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的測量坐標(biāo)值和rfid電子標(biāo)簽的坐標(biāo)值的偏差范圍選擇加權(quán)分配系數(shù)，并且通過自學(xué)習(xí)加權(quán)的最小二乘法來校準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)編碼器和rfid電子標(biāo)簽的動態(tài)偏差，以降低受車輛的機械因素的影響產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)編碼器的測量誤差。

該領(lǐng)域中的其他現(xiàn)有技術(shù)的文獻為：

us6750769用于使用rfid標(biāo)簽以確定目標(biāo)位置的方法和設(shè)備

wo2010068716a1用于確定車輛位置的方法和系統(tǒng)

wo2010083977a2用于確定能夠在地表面上移動的裝置的位置的定位系統(tǒng)

us7648329自動運輸裝載系統(tǒng)和方法

ep2376869a1用于確定車輛位置的方法和系統(tǒng)

us6377888用于控制車輛移動的系統(tǒng)

us1885023用于定位移動物體的系統(tǒng)

us5483455用于確定車輛位置的方法和設(shè)備

us4658373位置檢測設(shè)備

dk177425b1用于飼養(yǎng)軟毛動物的方法、飼料分送車和系統(tǒng)

wo2009010421a1用于確定位置和取向的裝置和方法

de102006004938a1定位系統(tǒng)

us8400270b2用于使用rfid確定操作狀態(tài)的系統(tǒng)和方法

us8587455基于嵌入式rfid標(biāo)簽定位車輛或移動目標(biāo)

us8319955用于確定位置和方向的裝置和方法

us7916022b2農(nóng)業(yè)信息收集系統(tǒng)

us20090267741a1用于機器定位和可視信息傳輸?shù)膔fid地表面標(biāo)簽

de102006004400a1導(dǎo)航系統(tǒng)、導(dǎo)航裝置和方法

us20050099302用于檢測射頻識別標(biāo)簽的系統(tǒng)

us7648329b2自動運輸裝載系統(tǒng)和方法

wo1998035276a1用于自動引導(dǎo)車輛的導(dǎo)航系統(tǒng)

需要一種確定當(dāng)前車輛位置的簡單且有效的方法，所述方法相對于負載位置和負載尺寸的可能的變化、以及相對于輪胎壓力和磨損中的變化、以及相對于表面結(jié)構(gòu)及表面質(zhì)量中的變化來說是穩(wěn)健(robust)的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因而提供了根據(jù)權(quán)利要求1的方法。因此確保的是，當(dāng)車輛向前移動時，基于所測得的角度位置或速度中的變動，負載在車輛的連續(xù)的絕對位置讀數(shù)之間的任何變動均反映在對于車輛位置的預(yù)測中。

如權(quán)利要求2中所述，由于參考一個表面位置和車輛上的至少兩個不同的間隔開的位置確定了車輛位置，該方法還允許多次確定車輛相對于表面的位置。具體地，車輛上的位置在車輛的移動方向上間隔開，使得車輛可以在兩個連續(xù)的絕對位置讀數(shù)之間移動明確限定的距離。

在如權(quán)利要求3所述的另一實施例中，該方法限定了一個車輛讀取器以及大量預(yù)定的固定的表面位置以用于記錄車輛位置。

在如權(quán)利要求4所述的優(yōu)選實施例中，首先標(biāo)識出預(yù)定的表面位置并且所述表面位置設(shè)置有rfid發(fā)射器/接收器裝置。并且此外，車輛還設(shè)置有第一rfid讀取器裝置和第二rfid讀取器裝置。與旋轉(zhuǎn)編碼器(提供車輪的角度變動的信息)相結(jié)合的這些rfid系統(tǒng)允許在組合操作(例如負載變化和運動)期間安全且準(zhǔn)確地判定車輛位置。

在權(quán)利要求5-9中列出了該方法的其他實施例。

上述方法可以由系統(tǒng)來實施，所述系統(tǒng)包括自推進、自引導(dǎo)帶輪車輛，所述車輛能夠沿著表面行駛，其中，車輛具有負載艙、可移動的裝載和/或卸載臂、至少一個負載承載從動輪，所述從動輪與表面摩擦接合以用于推進車輛，其中，車輛還包括傳感器，所述傳感器能夠收集與至少一個負載承載車輪相關(guān)的角度旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)還包括預(yù)定的軌道，所述預(yù)定的軌道具有至少一個直線軌跡，所述直線軌跡沿著直線軌跡的長度具有一個或多個標(biāo)識出的位置sm，所述位置sm設(shè)置有可讀取的標(biāo)簽。此外，車輛包括沿移動方向間隔開的兩個固定框架位置l1和l2，固定框架位置l1和l2包括標(biāo)簽讀取器裝置，其中，車載計算裝置包括用于接收和存儲標(biāo)簽信息的器件，所述器件識別出車輛相對于表面的兩個絕對位置pn和pn+1。

通過該系統(tǒng)，間隔開的標(biāo)簽讀取器可以確保每個可讀取的標(biāo)簽均由處于兩個不同位置的車輛讀取，由此兩個位置之間的行進距離將是標(biāo)簽讀取器裝置之間的精確距離。在實施例中建議的是，標(biāo)簽是rfid標(biāo)簽，而標(biāo)簽讀取器裝置是rfid讀取器。

這種系統(tǒng)可以包括：當(dāng)位置l1和l2經(jīng)過可讀取的標(biāo)簽時，計算裝置能夠計算車輛的兩個連續(xù)的絕對位置pn和pn+1之間的絕對距離，并且車載計算裝置能夠計算轉(zhuǎn)換因子β，所述轉(zhuǎn)換因子β確定由至少一個車輪的預(yù)定的固定角度變動所獲得的車輛位移，并且計算裝置能夠基于最新獲得的絕對位置pn+1和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換因子β和角度旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進一步計算當(dāng)前位置。

輸送和拾取系統(tǒng)可以進一步限定為：負載包括動物飼料，并且直線軌跡沿一排動物飼養(yǎng)站f1至fn經(jīng)過，并且輸送系統(tǒng)能夠在每個飼養(yǎng)站處輸送預(yù)定部分的飼料。標(biāo)識出的位置sm設(shè)置有與大量的預(yù)先選擇的飼養(yǎng)站相對應(yīng)的相應(yīng)rfid標(biāo)簽，并且車載計算器件能夠計算轉(zhuǎn)換因子β在標(biāo)識出的位置sm+1和先前經(jīng)過的已標(biāo)識出的位置sm之間的變化，轉(zhuǎn)換因子的所述變化指示計算出的負載變化值δl0，使得車載計算裝置能夠基于旨在在位于sm和sm+1之間的飼養(yǎng)站處輸送的動物飼料的總質(zhì)量來計算負載變化，其中，無論何時δl0和δl之差的數(shù)值高于預(yù)定值，車載計算裝置均能夠報告錯誤的狀態(tài)。

還提供了一種用于根據(jù)上述的輸送或拾取系統(tǒng)的車載計算裝置的程序。

此外，提供了具有這種程序的用于如上所述的輸送和拾取系統(tǒng)的車載計算裝置。

附圖說明

下文將參考附圖描述本發(fā)明，其中：

圖1示出了帶輪車輛的示意圖，所述帶輪車輛具有用于獲取定位數(shù)據(jù)的器件，以及

圖2示出了具有負載和不具有負載的帶輪車輛(具有氣胎車輪)的車輪的變化的示意圖，

圖3示出了imu內(nèi)側(cè)的傳感器的示意圖，

圖4示出了僅具有一個rfid讀取器的車輛和具有一系列rfid標(biāo)簽的軌道的示意圖，

圖5在右側(cè)示出了具有rfid標(biāo)簽讀取器的車輛正在離開檢測區(qū)域，而在左側(cè)示出了標(biāo)簽讀取器正在進入檢測區(qū)域，

圖6是用于確定車輛1的位置的軟件的主要功能部件的圖示，

圖7示出了車載計算機內(nèi)的功能軟件部件的更全面的圖示，

圖8示出了位于容納動物籠子的建筑物內(nèi)的車輛，

圖9是與圖8中所示位置基本上為同一位置的不同視角，以及

圖10示出了例如用于貂的動物棚室的全面的視圖。

具體實施方式

圖1中示出了自推進車輛1的示意圖。圖2中示出了位于這種車輛1上的負載14。通過例如電動機和車載電池(未示出)的常規(guī)器件，使得車輛1沿著圖2中所示的地表面5移動。車輛基本上沿著直線軌跡17移動，并且為此，還設(shè)置有車載操縱器件(附圖中未示出)。未對操縱器件進行進一步詳細描述。

來自所有車載傳感器的與位置相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)被發(fā)送至中央計算機20以結(jié)合在一起，從而提供對于車輛1的當(dāng)前位置p的更佳評估。描述了下列輸入：rfid讀取器10、11；車輪旋轉(zhuǎn)編碼器12；imu13。

使用imu13來測量其所附接到的物體(本文為車輛1)的加速度和轉(zhuǎn)速。由于起始位置和取向已知，來自imu13s的測量被發(fā)送至車載計算機20，并且通過使用數(shù)值積分而用于評估姿態(tài)。如下文在圖3中所示，沿3d空間中所有三個軸線提供了測量，由此實現(xiàn)了六個自由度(dof)的測量，圖3中示出了加速計和陀螺儀。

imu13通常以高的更新速率提供數(shù)據(jù)，這是相對于用于定向的其他傳感器的優(yōu)點。與具有相對于地表面滑動的問題的車輪編碼器相比，由于imu13所有的測量均是全方位(global)的，因此imu13持續(xù)地提供正確的數(shù)據(jù)。使用imu進行定位的缺點在于其受到累積誤差的影響。由于測得的值被累積在imu先前計算的位置上，所以在測量和測量之間的任何測量誤差均被累積。累積誤差可能導(dǎo)致實際位置的偏差，或者甚至產(chǎn)生對實際位置的完全不準(zhǔn)確的評估。

所公開的車輛1具有四個氣胎車輪，并且具有一對較小的車輪2和一組較大的車輪3。較小的車輪對可以用于操縱，而較大的車輪對用于推動車輛向前，因為該車輪對3由發(fā)動機驅(qū)動，所述發(fā)動機例如為例如電動機或內(nèi)燃機(附圖中未示出)。轉(zhuǎn)速計等12也連接至較大的車輪對3的驅(qū)動部，所述轉(zhuǎn)速計等12可以記錄車輪角度位置、和/或車輪的角度位置或角速度的變化。在任何情況下，來自該計量儀表12的信號12s均被發(fā)送到計算機20，并且存儲來自車輪3的相應(yīng)的時間和角度數(shù)據(jù)。

車輪的數(shù)量可以不同于該示例中所示的四個車輪，并且可以包括3、5、6或者甚至更多車輪。

車輪旋轉(zhuǎn)編碼器(車輪測距裝置)12提供了評估車輛位置隨時間變化的方法。車輛驅(qū)動車輪3上的編碼器用于估算車輛的速度v和車輪3的轉(zhuǎn)速兩者。

可以預(yù)想根據(jù)圖1的實施例的系統(tǒng)具有兩個或更多個相同或不同類型的標(biāo)簽讀取器。兩個讀取器必須能夠讀取同一標(biāo)簽。標(biāo)簽例如能夠包含條形碼字符串信息和rfid信息兩者，使得其能夠使用不同標(biāo)簽讀取器的組合。

如圖2中可見，當(dāng)車輛的負載艙19包括負載14時，車輪將會改變形狀使得其不為精確的圓形。因而，負載承載輪3的行進距離和角度位移之間的聯(lián)系相對于負載14的重量和位置而變化。車輛運輸影響操縱和操作性能的變化的負載。當(dāng)車輪旋轉(zhuǎn)編碼器用于評估行進距離時，通常假設(shè)先前已知的車輪的有效半徑。通過使用旋轉(zhuǎn)編碼器測量車輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，車輛計算機可以評估行進距離。當(dāng)使用負載運輸車輛進行操作時，有效旋轉(zhuǎn)半徑將根據(jù)當(dāng)前運輸?shù)呢撦d而變化。該構(gòu)造涉及到提供一種評估車輪參數(shù)的方法。還應(yīng)當(dāng)指出的是，從動車輪3依賴于摩擦以向前推進車輛1，并且因而可能發(fā)生滑動。這不能由計量儀表12容易地觀測到，并且因而車輪3和表面5之間的滑動還可能使得行進距離與測得的從動車輪3的角度變動無法對準(zhǔn)。根據(jù)所公開的示例，對于車輪來說，標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)使用氣胎，但是能夠使用其他輪胎方案。氣胎使用空氣(或類似氣體)被填充至選定壓力使得其形狀略微具有柔性。當(dāng)不同的力施加到氣胎時，輪胎形狀和抓地性能將改變。運輸?shù)呢撦d影響向下朝向地表面壓迫車輛的法向力。根據(jù)所公開的示例，車輛運輸?shù)淖畲筘撦d在50kg至10000kg的范圍內(nèi)。能夠運輸更多負載，但是預(yù)期不為標(biāo)準(zhǔn)用途的一部分。在所預(yù)期的發(fā)明中，限定運輸負載限制的另一種方式是作為車輛重量的百分比，并且在此所預(yù)期的是將負載能力設(shè)置為車輛重量的10％和更高。

圖1中示出了具有位于車輛上的已知安裝位置的兩個標(biāo)簽讀取器(例如rfid標(biāo)簽讀取器10、11)。每個標(biāo)簽讀取器將讀取車輛1移動時所經(jīng)過的相應(yīng)標(biāo)簽15。標(biāo)簽讀取器10、11必須安裝在剛性車輛本體部分(例如框架部分16)上。通常，標(biāo)簽嵌入在表面5中，但是標(biāo)簽也可以嵌入在其他結(jié)構(gòu)中或附接至其他結(jié)構(gòu)，例如頂棚、動物籠子等。

可以沿著筆直路徑或直線軌跡17定位多個rfid標(biāo)簽15。

可以提供在兩個dof或更多dof上進行測量的imu13，所述imu13能夠測量車輛加速度和轉(zhuǎn)速，并且能夠評估與地心相關(guān)的取向。

安裝在車輛1上的計算機20接收rfid標(biāo)簽信息、通過饋線12s接收轉(zhuǎn)速計讀數(shù)、以及通過饋線13s接收可能的imu數(shù)據(jù)，并且對該傳感數(shù)據(jù)和可能的其他傳感數(shù)據(jù)進行編碼以計算車輛1所行進的表面5上的絕對車輛位置。在此假定能夠獲得絕對標(biāo)簽標(biāo)識，并且每個標(biāo)簽15是唯一的，使得當(dāng)車輛的車載計算機20從最前的rfid讀取器10接收信息時，車載計算機20可以檢索標(biāo)簽讀取器10的絕對位置pn，并且當(dāng)在稍后的時間點車載計算機20從最后的rfid標(biāo)簽讀取器11接收信息時，車載計算機20可以隨后檢索標(biāo)簽讀取器11的絕對位置pn+1。由于兩個標(biāo)簽讀取器10、11在行進方向上彼此分離地以固定且已知的距離布置，在讀取器10和11通過rfid標(biāo)簽15期間，計算機可以計算從pn至pn+1的準(zhǔn)確行進距離和車輛1的平均速度。rfid讀取器10相對于車輛1的位置可以稱為l1，而rfid讀取器11相對于車輛1的位置可以稱為l2?？梢栽诳蚣?6上設(shè)置更多的標(biāo)簽讀取器。

在該通過期間，計算機20還通過追蹤車輪對3的角度位置變動來接收數(shù)據(jù)。由于行進距離現(xiàn)在已知，能夠通過計算轉(zhuǎn)換因子β來將該距離與車輪對3的角度變動相關(guān)聯(lián)，所述轉(zhuǎn)換因子β將車輪對的角度變動與行進距離直接相關(guān)聯(lián)。此外，在rfid讀取器11通過rfid標(biāo)簽15時，獲得了車輛位置的準(zhǔn)確信息，并且基于該信息、車輪的當(dāng)前角度變動和轉(zhuǎn)換因子β，可以在車輛向前移動的同時計算車輛1的位置。

然而，負載在移動期間可能會變化，并且因而在需要準(zhǔn)確預(yù)測車輛1的位置的情況下，需要以規(guī)律的間隔來設(shè)置rfid標(biāo)簽。

在許多情況下，在該方案中可以不予考慮來自imu13的數(shù)據(jù)。在表面平坦且平整并且主要目的是如上所述校準(zhǔn)來自車輪旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)據(jù)的情況下，可以不考慮imu數(shù)據(jù)。在不考慮imu的情況下，系統(tǒng)地表面的不平整性和負載的影響不能夠被直接測量。

系統(tǒng)可以拓展其他定位功能，例如超聲、倍頻雷達、激光測距掃描儀、照相機視覺(cameravision)和其他視線(line-of-sight)傳感器。這種傳感器輸入可以作為rfid標(biāo)簽系統(tǒng)的代替或者作為rfid標(biāo)簽系統(tǒng)的補充來用于以規(guī)律的間隔確定車輛1的位置。這些視線(line-of-sight)傳感器可以測量與標(biāo)簽的距離，并且改善每個標(biāo)簽所提供的位置評估。這對于rfid標(biāo)簽定位系統(tǒng)來說尤為重要，這是因為一旦rfid讀取器和rfid標(biāo)簽兩者處于彼此的讀取距離內(nèi)時，rfid讀取器就接收來自rfid標(biāo)簽的正響應(yīng)。該距離確定了正響應(yīng)的窗口，然而，一旦讀取器處于該窗口內(nèi)，標(biāo)簽讀取器不能確定標(biāo)簽實際布置的距離多遠以及處于什么方向。補充定位系統(tǒng)可以有助于獲得該信息。

在從一個rfid標(biāo)簽運動至下一rfid標(biāo)簽期間，車輛1可以改變其負載14(接收更多負載或者卸掉負載而變得更輕)，并且在每種情況下，均將計算新的轉(zhuǎn)換因子β。因而，優(yōu)選的是，在每次通過rfid標(biāo)簽時，車輛的車載計算機20基于最新測得的車輪3的角度變動和絕對距離而對轉(zhuǎn)換因子β進行新的計算。

如圖4中可見，車輛1可以僅使用rfid標(biāo)簽讀取器10、11中的一個，但是在這種情況下，需要經(jīng)過兩個具有標(biāo)簽的固定的位置sn和sn+1，以便于對車載計算機20進行與轉(zhuǎn)換因子β有關(guān)的更新。因此，需要更多具有標(biāo)簽的位置以便于獲得對于β的相同的更新速率，或者對于位置l之間的固定距離來說，通過在車輛1上設(shè)置更多讀取器可以增加標(biāo)簽讀取次數(shù)。

車輛參數(shù)可以用于改善周圍環(huán)境中的自動車輛引導(dǎo)和負載布置兩者。負載布置可以是開環(huán)的，這意味著車載計算機20將不會收到關(guān)于負載布置的任何反饋。隨時間變化，車載負載也將會變化，但是也可能會發(fā)生負載輸出的阻塞以及發(fā)生裝載動作中的其他干擾。傳感器組合能夠用于檢測負載輸出中的問題，并且利用該信息來警告操作者或者自動停止當(dāng)前操作，由此提供閉環(huán)負載布置，由此獲得對輸送的正反饋。這可以設(shè)置為以如下方式工作：

從一個rfid行進至下一rfid時的β值的變化實際上是在兩個rfid位置之間發(fā)生的負載變化值δl0的評估。車載計算機20還可以從其他來源獲得關(guān)于負載變化的信息，例如通過計算已輸送的物品或一部分材料，或者可以通過測量出已輸送的材料的重量。該負載變化可以稱為δl0。車載計算機20現(xiàn)在可以比較這兩個值，并且如果這兩個值相差過高，可以報告故障或誤差的狀態(tài)。該狀況可以表示裝載或卸載未如所預(yù)期地進行。

計算連續(xù)的rfid測量之間的車輛平均速度將是簡單的問題，并且該信息可以有助于在通過期間獲取的車載計算機數(shù)據(jù)集，并且可以用于引導(dǎo)車輛并且防止例如超速的問題。這在車輛附近有人的區(qū)域中尤為重要，因為在這些區(qū)域中出于安全因素，自引導(dǎo)車輛需要遵守速度限制。

優(yōu)選地，所獲取的與車輛移動有關(guān)的信息用于計算下一個rfid標(biāo)簽的通過，并且當(dāng)車輛標(biāo)簽讀取器10按照推測位于所預(yù)測的標(biāo)簽處但沒有接收到rfid信號時，可以報告或存儲故障狀態(tài)。取決于系統(tǒng)的實際布置，這種故障可以引起或可以不引起車輛停止工作。故障狀態(tài)可能是由于未正常工作(non-functioning)的rfid標(biāo)簽或讀取器所引起的，并且如果在車輛1上還有更多的讀取器可用，向前運動至下一個rfid標(biāo)簽可以安全地進行。

然而，在執(zhí)行了沿著同一車道的多次連續(xù)行進的情況下，與未正常工作的物件(例如rfid標(biāo)簽或讀取器)有關(guān)的數(shù)據(jù)可以存儲在系統(tǒng)中并且報告給服務(wù)工作人員，以便于更換未正常工作的物件。

在一些環(huán)境中(例如用于畜牧或動物園的動物廄舍中)，污垢和其他溢出物可能會弄臟表面，并且在某些情況下對于車輛來說這可能會成為問題。然而，通過例如如上所述檢測車輛和rfid參數(shù)，這可以及時地被檢測到并且報告給服務(wù)工作人員。

簡言之，這意味著：

-在線車輛參數(shù)評估可以用于改善從相應(yīng)的傳感器、編碼器和imu的接收到的定位數(shù)據(jù)。

-來自相應(yīng)的傳感器的更好的傳感器數(shù)據(jù)可以用于增加例如rfids的標(biāo)簽之間的距離。通過增加標(biāo)簽之間的距離，可以減少覆蓋同樣的面積所需的標(biāo)簽數(shù)量，使得安裝標(biāo)簽的成本更低。

-每個標(biāo)簽均能夠由每輛車輛上的多個標(biāo)簽讀取器讀取，這本身就使得使用相同數(shù)量的標(biāo)簽但增加了位置更新次數(shù)。

如上所述，rfid讀取器通過同一標(biāo)簽之間的時間可以用作速度評估源。與imu和編碼器相比，rfid讀取器速度測量不是基于與由imu測得的車輪轉(zhuǎn)速或加速度有關(guān)的派生測量(derivedmeasurement)。由于許多系統(tǒng)具有反應(yīng)時間，速度評估的準(zhǔn)確性可以直接影響裝載和卸載動作的準(zhǔn)確性；所述反應(yīng)時間是從產(chǎn)生負載動作信號至實際負載動作發(fā)生的延遲時間。由于車輛在該時間期間將會移動并且位移將根據(jù)實際速度而變化，必須考慮該時間延遲?？赡艿氖?，根據(jù)車輛的實際測得速度計算該位移，并且更早地產(chǎn)生負載動作信號，以確保在正確的車輛位置執(zhí)行負載動作。

圖5是使用rfid進行標(biāo)簽檢測的示例。rfid讀取器10、11具有區(qū)域18，在所述區(qū)域18中能夠接收來自標(biāo)簽15的識別信息(例如id號碼)。該區(qū)域18還示出在圖1中。車輛計算機20以特定的周期性時間間隔(例如以10hz或100hz的讀取速率)接收rfid讀取器的信息。當(dāng)沒有標(biāo)簽位于讀取器接收范圍或者區(qū)域18內(nèi)時，讀取器要么不傳輸數(shù)據(jù)、要么傳輸標(biāo)簽誤讀或傳輸范圍內(nèi)沒有標(biāo)簽。當(dāng)讀取器10、11進入能夠檢測到標(biāo)簽的區(qū)域18中時，計算機記錄讀取器事件并且加上時間戳。這對應(yīng)于附圖左側(cè)示出的情況。

當(dāng)標(biāo)簽讀取器移動至標(biāo)簽檢測區(qū)域18外側(cè)時，下一事件發(fā)生，這示出在附圖的右側(cè)，即車輛已經(jīng)沿箭頭的方向向前移動。

當(dāng)兩個讀取器10、11均已經(jīng)通過標(biāo)簽15時，兩個事件可以定義為時間上的特定事件并且用作時間間隔參考。標(biāo)簽讀取器接收區(qū)域18的邊緣可以被看做或視為車輛在橫向方向上的位置。rfid標(biāo)簽讀取器將以特定的時間間隔(例如以10hz或100hz的速率)提供更新。當(dāng)使用條形碼、qr或可視化標(biāo)簽讀取器時，即使讀取器具有不同類型的接收區(qū)域，但檢測邊緣方面的原理保持不變，所述接收區(qū)域例如為條形碼讀取器的錐形形狀以及rfid標(biāo)簽讀取器的橢圓形/圓形形狀。

計算示例：

編碼器：

每圈4096計數(shù)(每圈的記錄(tick))

(意味著1次計數(shù)等于360(度)/4096＝0.0878度)

讀取器事件之間的距離：2m

事件之間的時間：8.1秒

采樣速率：20hz

已計數(shù)的記錄：4200

(通過將位置不同的所有樣本相加計算得到)

每秒的平均記錄：520

評估的有效半徑計算：

r_ee_1＝2*pi*(o/l)＝(2*pi*(4200記錄/4096記錄))/(2m)＝0.310m

r_ee_2＝v_平均/w_平均＝速度/轉(zhuǎn)速＝((2m)/(7.8s))/((520記錄/s)*(2*pi/4096記錄))＝0.309m

可以選擇一種版本或另一種版本，或者取平均值。

上述情況適用于平坦表面上的單個編碼器。如果能夠使用如上面描述的單個編碼器的兩個編碼器，則能夠為每個樣本計算數(shù)值并且對所述數(shù)值進行平均?；谠u估的有效半徑，可以使用胡克定律來確定具有編碼器的輪胎上的當(dāng)前輸送負載。

fn_負載＝k*x，其中x表示有效半徑和無任何負載的有效半徑之間的當(dāng)前差。

基于輪胎特性，還能夠評估當(dāng)前抓地表面積。在輪胎的轉(zhuǎn)速隨著時間增加或減小的情況下，可以通過最小二乘法來使用兩個測量值(時間和記錄)以評估車輪當(dāng)前在表面上的滑動。

當(dāng)車輛將僅通過單個標(biāo)簽時，應(yīng)當(dāng)使用最小二乘法評估方法或進行直接計算。

當(dāng)車輛沿著筆直路徑移動通過多個標(biāo)簽時，應(yīng)當(dāng)使用kalman濾波法或最小二乘法。最小二乘法和kalman濾波法兩者均使用多次測量的權(quán)重以提供更精確的參數(shù)評估。

當(dāng)車輛已經(jīng)通過單個標(biāo)簽時，其將總計產(chǎn)生四個可測量的距離評估和時間間隔。在最基本的形式中，可以使用圖6中的文字流程圖示出該方法。

在車輛移動方向上，示出了兩個讀取器，前標(biāo)簽讀取器單元10和后標(biāo)簽讀取器單元11。移動方向決定了何時開始參數(shù)評估程序。該程序以檢查“前標(biāo)簽讀取器事件？”開始，并且如果前rfid標(biāo)簽讀取器處于活動狀態(tài)下，“啟動計時器”啟動。根據(jù)“獲取編碼器和imu數(shù)據(jù)”步驟，計算機一直記錄來自編碼器和imu的數(shù)據(jù)，直至在后標(biāo)簽讀取器上已經(jīng)觸發(fā)預(yù)期的事件。根據(jù)“后標(biāo)簽讀取器事件？”的檢查，一旦后標(biāo)簽讀取器11已經(jīng)由于通過標(biāo)簽而獲取到數(shù)據(jù)，“獲取標(biāo)簽讀取器事件之間的時間間隔”序列啟動。一旦該序列結(jié)束，可以執(zhí)行“使用已知的距離執(zhí)行車輛系統(tǒng)參數(shù)校準(zhǔn)”。在此，行進距離和車輪旋轉(zhuǎn)測量之間的聯(lián)系建立，并且將一直使用到直至進行了基于讀取器和標(biāo)簽位置的下一次距離測量。

可以使用多種方法以評估與車輛有關(guān)的相關(guān)參數(shù)。下文提到大量這些方法(但并不局限于此)：

-直接計算單個樣本

-最小二乘法評估

-kalman濾波方法

-標(biāo)準(zhǔn)kalman濾波方法

-擴展kalman濾波方法

-無跡kalman濾波方法

-自適應(yīng)學(xué)習(xí)方法

-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

-b樣條網(wǎng)絡(luò)

為了給出直接計算的示例：

編碼器：每圈4096計數(shù)(每圈的記錄)(意味著1次計數(shù)等于360(度)/4096＝0.0878度)

讀取器事件之間的距離：2m

當(dāng)車輛將僅通過單一標(biāo)簽時，應(yīng)當(dāng)使用最小二乘法評估方法或進行直接計算。當(dāng)車輛沿著筆直路徑移動通過多個標(biāo)簽時，應(yīng)當(dāng)使用kalman濾波方法或最小二乘法。最小二乘法或kalman濾波方法兩者均使用多次測量的權(quán)重來提供更精確的參數(shù)評估。

自適應(yīng)學(xué)習(xí)方法可用于包括先驗信息和訓(xùn)練信息。

在圖7中，在圖中包括了用于檢測標(biāo)簽錯誤或標(biāo)簽讀取器錯誤的過程。該圖的邏輯被嵌入在車載計算機中，并且所述邏輯確保如果標(biāo)簽讀取器模式不可接受則車輛停止，并且只要不是該情況，由標(biāo)簽和標(biāo)簽讀取器裝置測得的最新的已知行進距離就用于確定車輛的當(dāng)前位置。

如果“前標(biāo)簽讀取器事件？”的問題為否，則不只是再次執(zhí)行輪詢，而是通過“由后標(biāo)簽讀取器檢測到新的標(biāo)簽？”的問題初始化錯誤查找的序列。如果后rfid標(biāo)簽讀取器11被新的標(biāo)簽意外地激活，這可以歸咎于前rfid標(biāo)簽讀取器10上出現(xiàn)錯誤，并且因而該情況需要進行核查，并且該判定框外的yes線路引導(dǎo)至能夠確定是否存在錯誤的一系列動作。計數(shù)器“記錄前標(biāo)簽讀取器的錯誤”首先將這種錯誤相加。如果“前標(biāo)簽讀取器錯誤>閾值？”為否，其被認(rèn)為是沒有讀取器錯誤發(fā)生的指示，然而如果“前標(biāo)簽讀取器錯誤>閾值？”為是，則判定前rfid讀取器可能不正常，并且前標(biāo)簽讀取器和后標(biāo)簽讀取器兩者均在“標(biāo)簽讀取器模式可接受？”的檢查中接受檢查。如果讀取器模式可接受，可以推斷一個或兩個標(biāo)簽讀取器均未實際工作，并且執(zhí)行“停止車輛操作”動作。如果標(biāo)簽讀取器模式因某種原因(somehow)不可接受，可以執(zhí)行重新設(shè)置或其他校準(zhǔn)動作，并且車輛可以繼續(xù)操作。

當(dāng)“后標(biāo)簽讀取器事件”未在車輪旋轉(zhuǎn)的預(yù)期閾值內(nèi)接著前標(biāo)簽讀取器事件發(fā)生時，執(zhí)行“記錄后標(biāo)簽讀取器錯誤”。該過程通過“車輪旋轉(zhuǎn)>閾值？”的檢查來進行核查。如果車輪已經(jīng)旋轉(zhuǎn)過遠，啟動“記錄后標(biāo)簽讀取器錯誤”的事件，并且如果確認(rèn)“后標(biāo)簽讀取器錯誤>閾值”，則如上所述啟動“發(fā)送關(guān)于讀取器故障的警報”。如果未達到后標(biāo)簽讀取器錯誤的閾值，如上所述檢查“由后標(biāo)簽讀取器檢測到新的標(biāo)簽？”。

圖8示出了處于經(jīng)由自動飼料臂8而在動物籠子7頂部上發(fā)放一部分動物飼料6的過程中的車輛1，所述自動飼料臂8可以通過樞轉(zhuǎn)或伸縮移動來改變位置。飼料臂8的該運動以及飼料的布置使得重量改變，并且這又改變了輪胎上的壓力分布，所述壓力分布又改變車輛與從動車輪的角度變動有關(guān)的運動。動物籠子7成行設(shè)置，并且通常在籠子上具有屋頂以保持動物舒適。當(dāng)在屋頂下驅(qū)動車輛時，車輛1必須依賴于imu和對預(yù)先布置的標(biāo)簽的讀取來用于定向。在附圖中，屋頂被省略以改善對于其他元件的觀察。因而在動物籠子7的側(cè)部上設(shè)置有rfid標(biāo)簽(或其他可讀取的標(biāo)簽)。并且在車輛框架上設(shè)置有相應(yīng)的讀取器10、11。如前所述，該布置允許車輛知曉其位置的狀況，并且因而動物飼料6可以正確地布置在每個籠子7的頂部上。還能夠為每個動物發(fā)放計量的部分，因為現(xiàn)在車輛的車載計算機實際上可以計算每個部分將到達哪個動物籠子。這將僅需要飼料臂能夠單獨地發(fā)放計量的部分。同樣地還可以基于單個(individual)動物籠子而將藥物或維生素添加至飼料以用于治療各種狀況。圖8、圖9和圖10中所示附圖與貂飼養(yǎng)有關(guān)，其中，貂飼料直接布置于動物籠子頂部上?；\子由金屬絲網(wǎng)制成，并且由于飼料被混合和處理成漿狀物質(zhì)，動物可以容易地通過籠子的頂部網(wǎng)獲取飼料。然而，其他類型的動物飼養(yǎng)可以使用類似系統(tǒng)。

圖9示出了沿布置在地表面5上方的動物籠子7的過道的視圖，其中rfid或類似標(biāo)簽15以規(guī)律間隔布置在動物籠子7的豎直前部。車輛1上安裝到框架16的標(biāo)簽讀取器10、11示意性地示出在附圖上，并且所述標(biāo)簽讀取器10、11自然而然地在籠子上設(shè)置在與標(biāo)簽15位于地表面上方的相同高度處。在實際生活中，標(biāo)簽可以非常平坦，并且當(dāng)安裝后與動物籠子的表面齊平，以便于使得其不會由沿動物籠子經(jīng)過的車輛或人意外地碰撞到籠子前部。標(biāo)簽將始終成行地設(shè)置在最前方的籠子處，使得車輛在開始沿著籠子通過時能夠從一開始就校準(zhǔn)其位置，以確保車輛知曉在何處開始發(fā)放飼料。

在圖10中公開了貂農(nóng)場的概況。在此，公開了18個雙排籠子。車輛1將沿著兩排之間的過道進入，以便于輸送當(dāng)前裝載到負載艙19的動物飼料。車輛前方和側(cè)方的區(qū)域20由已知的激光掃描儀掃描，以便于使得如果未預(yù)見到的障礙出現(xiàn)在車輛的路徑中，車輛將能夠偏離計劃路徑。這種激光掃描儀還已知為激光雷達掃描儀或激光測量系統(tǒng)。整個布置允許自動喂養(yǎng)動物，同時占用最少的勞動力。

用于飼養(yǎng)貂的車輛設(shè)置有可以利用本發(fā)明的系統(tǒng)。完全自動的版本以及由司機驅(qū)動的自動飼養(yǎng)的版本均可以獲益于本發(fā)明?；邗醯男詣e、年齡、數(shù)量和品種，每個貂籠子將可以獲得80-300克范圍內(nèi)的一部分飼料。農(nóng)場主基于上述標(biāo)準(zhǔn)和個人經(jīng)驗而選擇每個籠子所獲得的飼料量。使用負載范圍在500-2500千克數(shù)量級的飼料罐，機器將能夠飼養(yǎng)的籠子單元的范圍位于1500至30000單元之間。每個飼養(yǎng)位置通常位于0.27-0.4m的范圍中(對于標(biāo)準(zhǔn)單元來說，丹麥的標(biāo)準(zhǔn)為0.33m)。因此，飼養(yǎng)必須在正/負0.10-15m的狹窄位置范圍內(nèi)進行。將飼料布置在這些特定位置需要車輛上的車載定位系統(tǒng)以能夠確定車輛相對于周圍環(huán)境的當(dāng)前位置。

附圖標(biāo)記列表

1車輛

2較小的車輪組或操縱車輪，

3較大的車輪組或從動車輪，

5表面

6一部分動物飼料

7動物籠子

8自動飼料臂

10rfid標(biāo)簽讀取器

10srfid標(biāo)簽讀取器信號

11rfid標(biāo)簽讀取器

11srfid標(biāo)簽讀取器信號

12轉(zhuǎn)速計或角度變化傳感器

12s角度數(shù)據(jù)饋線

13imu

13simu信號饋線

14負載

15rfid標(biāo)簽

16固定框架

17直線軌跡

18檢測區(qū)域

19負載艙

20已掃描區(qū)域