360度跟随模块

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系统组成及工作原理
相对距离:基于UWB飞行时间测距技术,计算人员与车辆之间的直线距离,可实现厘米级测距精度。
空间方位角:基于AoA波达角测量技术,通过分析UWB信号到达不同接收天线时的相位差,计算人员相对于车辆的实时方位角,实现360°方向感知。

Module B将解算得到的距离、方位角及相关状态数据,通过有线通信接口传输至车载控制系统。车载控制系统根据实时位置数据,完成动态路径规划、行驶方向调整、速度控制和跟随距离控制,使车辆能够根据人员的移动方向和速度进行自主跟随。

通过“人员位置感知—距离与角度解算—车辆控制决策—车辆运动执行”的闭环控制流程,系统可实现稳定、连续的人车协同自主跟随。

 

跟随系统特点

本跟随系统采用无线脉冲高精度测距与测角技术,具备全方位感知、测量精度高、体积小巧及便于集成等特点,可为移动机器人、无人车辆及其他自主跟随设备提供稳定的位置感知数据。

  • 测距范围广:人员佩戴单元与车载感知单元之间的有效测距距离可达30米,能够满足常见自主跟随场景的使用需求。

支持360°测角:可实时检测目标相对于车辆的空间方位角,实现车辆周围360°全方位方向感知。

  • 测距精度高:在满足正常使用条件的情况下,测距精度可达到±10厘米,为跟随距离控制提供可靠数据。

  • 测角精度高:方位角测量精度可达到±5°,能够准确判断目标所在方向,为车辆转向控制提供依据。

  • 体积小巧,便于集成:设备结构紧凑,占用安装空间小,可方便集成至移动机器人、无人搬运车及其他智能移动设备中。

360度跟随模块

人员佩戴单元类型

人员佩戴单元主要用于发送脉冲无线信号,并与车载感知单元进行实时通信。根据不同的使用场景和安装需求,人员佩戴单元可分为以下两种形式:

手环

采用可穿戴式设计,可直接佩戴在人员手腕上,使用方便,无需额外安装。适用于人员跟随、人员引导及人车协同等应用场景。

小型模块

采用小型化模块设计,体积紧凑,便于嵌入其他设备内部。可集成至工卡、遥控器、手持终端、机器人配套设备或其他智能硬件中,适用于定制化和设备集成应用。 两种人员佩戴单元的功能基本一致,均可与车载感知单元进行UWB双向通信,为系统提供实时测距和方位角计算所需的信号数据。用户可根据实际使用方式、佩戴需求及设备结构选择合适的产品形式。

标签参数

项目

指标

备注

模块供电

DC3.5~5V

 

模块尺寸

20*9.3mm

 

波特率

115200

 

模块重量

0.5(克)

 

通信距离

30米

 

通信频率

1 ~ 10Hz可调

 

天线接口

焊接

 

工作温度

-35~+80℃

 

平均工作电流

1mA(1秒钟通信1次)

 

天线尺寸

15*15*2.4mm

 

输出接口

TTL串口,3.3V

 

 

手环

产品型号

HXZK-SH

充电电压

DC5V/1A

充电口

4pin磁吸充电

LED指示灯

2颗

刷新频率

1-20Hz可调

手环尺寸

5.4*3.9*1.4cm(不含表带)

手环重量

38g

工作温度

-20℃~65℃

工作湿度

0%~90%无凝结

防护等级

IP66

电池容量

600mAh

 

车载单元尺寸\接口

 

TTL接口是一种在数字电路中广泛使用的逻辑电平标准和并行通信接口,所有数据线同时传输,速度快。

车载单元参数

跟随系统架构

本跟随系统主要由人员佩戴单元、车载单元和车辆控制系统三部分组成,通过无线通信和串口数据传输,实现车辆对目标人员的自主跟随。

系统工作流程如下:

  1. 人员佩戴单元

被跟随人员佩戴无线脉冲手环或无线脉冲标签。人员佩戴单元持续发送无线脉冲信号,为系统提供目标位置信息。

  1. 车载单元

车载单元安装于车辆上,负责接收人员佩戴单元发送的无线脉冲信号,实时计算目标相对于车辆的距离和方位角等数据。

  1. 数据输出

车载单元通过TTL串口(3.3V),将实时计算得到的距离、角度及状态信息输出至车辆控制器或车辆自主控制芯片。

  1. 车辆控制

车辆控制器根据车载单元输出的数据,结合车辆自身的运动控制算法,对车辆的前进速度、转向角度及运动轨迹进行实时计算和控制,使车辆始终保持设定的跟随距离和跟随方向。 通过上述架构,系统形成了“人员位置感知 → 车载单元测距测角 → TTL数据输出 → 车辆控制算法 → 车辆运动执行”的完整控制闭环,实现稳定、可靠的自主跟随功能。

 

TTL口线接线

安装注意事项

为保证跟随系统能够稳定测距、准确测角,请按照以下要求安装车载单元。

1. 安装方向正确

车载单元安装时,应确保0方向与车辆正前方保持一致,避免安装方向错误,否则会导致输出角度与车辆实际方向不一致。建议:在安装前先确认车头方向,再固定车载单元。

2. 安装位置尽量居中

建议将车载单元安装在车辆前部或顶部中心位置,尽量靠近车辆中心轴。避免安装在车辆一侧,否则左右角度会产生一定偏差,影响跟随效果。

3. 保持天线无遮挡

车载单元上方及周围应尽量保持无遮挡。不要被以下物体遮挡:

  • 金属板

  • 电池

  • 电机

  • 控制器

  • 大面积碳纤维或其他金属结构

  • 否则会影响无线信号接收,降低测距和测角性能。

4. 远离强干扰源

安装时应尽量远离以下设备:

  • 大功率电机

  • 变频器

  • 高压线束

  • 大电流电源线

  • 大功率无线发射设备

建议与上述设备保持10cm以上距离,以减少电磁干扰。

5. 安装牢固

车载单元应使用螺丝或支架可靠固定,避免车辆运行过程中发生松动、晃动或位移。安装不牢固可能导致角度计算误差增大,影响跟随稳定性。

6. 避免剧烈震动

车载单元应安装在振动较小的位置。如车辆振动较大,建议增加减振措施,以提高系统长期运行的稳定性。

7. 正确连接接口

按照接口定义连接TTL串口:

  • 电源(3.3V)

  • GND

  • TX

  • RX

接线前请确认电源电压和接口定义正确,避免接反或接错导致设备损坏。

8. 安装完成后进行测试

安装完成后,建议进行以下检查:

  • 检查供电是否正常。

  • 检查串口通信是否正常。

  • 检查距离和角度数据是否正常输出。

  • 人员围绕车辆移动一圈,确认角度能够连续变化,距离变化正常。

确认所有功能正常后,再投入正式使用。

安装建议: 为获得最佳跟随效果,建议将车载单元安装在车辆顶部无遮挡位置,并确保安装牢固、方向正确、周围无金属遮挡。这样可充分发挥系统30米测距、360°测角和±5°角度精度的性能。

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