基于MATLAB GUI高精度线圈定位系统、方法、设备及存储介质

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及基于MATLAB的GUI高精度线圈定位系统、方法、设备及存储介质。

背景技术

随着电动汽车技术的发展，因其在加快燃油替代、减少汽车尾气的排放、保障我国的能源安全方面有着重要作用，电动汽车的发展得到了我国政府的大力支持。电动汽车的车载容量是有限的，因此，对电动汽车的充电技术正在成为研究热点。目前，对电动汽车的充电技术主要分为两种：有线充电和无线充电。但有线充电技术有着许多局限性，如连接部分易损坏(老化、漏电)、插拔时容易产生火花存在安全隐患、占地面积大、需要人工操作和维护等。而相比于有线充电，无线充电具有占地面积小、方便灵活、无需插拔安全性高、不受恶劣天气影响、维护成本低、与电网互动能力强、充电更加智能化等优点，因而受到越来越多的关注。

根据能量传输过程中中继能量形式的不同，无线电能传输可分为：磁(场)耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)。目前受到较多关注的是磁场耦合式无线电能传输。电动汽车无线充电系统的能量传输性能对原边线圈(地面线圈)与副边线圈(车载线圈)之间的位置关系非常敏感。当两者的中心对齐时，系统能够达到最高的传输功率和效率；当偏移超过了一定的范围时，系统的传输功率和效率将有明显下降。目前适用于无线充电系统辅助定位功能的定位方法有电磁定位、视觉定位、GPS定位、激光定位等。其中，无线充电系统定位有多种算法，可分为三类：集中式算法和分布式算法、单跳算法和多跳算法、基于测距的算法和基于非测距的算法。

目前，无线充电系统定位系统的定位精度不足，转化的效率较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于基于MATLAB的GUI高精度线圈定位系统、方法、设备及存储介质，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于MATLAB GUI高精度线圈定位系统，包括：

定位信息显示模块，用以采集单片机传输的数据，利用GUI图形界面工具对数据进行处理，包括开关控制单元和系统参数单元，所述系统参数单元利用二维图形标注并显示线圈信息；

数据检索模块，用以接收所述定位信息显示模块收集的数据，包括数据处理单元和存储单元，所述数据处理单元显示基准参照点数据，实现多个线圈的历史检索，将各线圈的基准参照点录入以表格形式显示，通过存储单元实现数据储存；

所述系统参数单元包括：线圈单元和位置单元，所述线圈单元包括线圈之间的垂直距离、基准参照点的个数。

作为本发明进一步的方案，所述存储单元包括：

设置部，通过设置基准参照点的数目和选定对应线圈，达到多方位全面观察线圈位置；

历史部，用以进行历史数据的查询、中断查询、清空系统中的历史数据，实现线圈更新或者重新测量；

保存部，通过及时保存数据，实现后期信息的复查和分析；

存储单元的数据，通过线圈按钮，能够直观地显示在表格显示单元。

作为本发明进一步的方案，所述系统的工作状态设有关闭、正常和异常三种，并且分别通过不同颜色的灯光信号显示信息；灯光信号显示状态为关闭显示红色灯光，正常显示绿色灯光，异常显示黄色灯光。

作为本发明进一步的方案，所述系统参数单元的二维图形标注，利用坐标以及网格，将接收线圈和发送线圈的模型简化为两个大小不一的矩形；界面显示下方基准线圈的尺寸和位置，利用灰色图形显示，以及上方被测线圈的实时位置信息，利用红色图形显示，基准线圈的中心点用圆圈标出，坐标始终设置为原点坐标，被测线圈的中心点用实心点标出，坐标随两者偏离改变。

作为本发明进一步的方案，所述位置单元中，线圈偏离的横坐标、纵坐标以及角度差，通过滑块实时显示，从而观察数值的变化过程。

一种基于MATLAB GUI高精度线圈的定位方法，具体包括以下步骤：

S1、进行线圈定位系统初始化：打开对应上位机，开启串口通信，由实时操作系统分配UI线程，激活UI节拍，GUI框架开始进行数据初始化，状态监控准备进入界面；

S2、在定位信息界面，点击“打开系统”开启定位；

S3、通过串口接收硬件信息，并及时显示在高精度线圈定位系统显示界面，同时刷新数据；

S4、在数据信息界面，选择线圈编号更改基准参考点，实现多面全方位观察线圈位置；

S5、数据处理，通过设置基准点，历史查询、保存与删除，实现对历史消息的查看、更改和记录。

作为本发明进一步的方案，在S5中，历史数据的查询和保存以表格文件的状态呈现。

一种设备，所述设备具有处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现上述基于MATLAB GUI高精度线圈的定位方法的步骤。

一种存储介质，存储有机器可执行指令，在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使处理器：实现上述基于MATLAB GUI高精度线圈的定位方法的步骤。

本发明的有益效果：本发明通过标准化的线圈，规范化的数据处理和保存，直观显示线圈的耦合程度，暗示电能传输的效率，显示传输的过程，可以极大程度提高科研成果转换的效率，有利于无线充电技术的优化与推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明关闭状态对应的定位信息界面初始图；

图2为本发明正常状态对应的数据信息界面初始图；

图3为本发明定位系统操作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图2所示，基于MATLAB GUI高精度线圈定位系统，定位信息单元，通过GUI图形界面对上位机传来的数据进行处理，实现定位信息的功能，能够展示系统工作状态，对系统状态进行改变，包括打开系统、关闭系统，展示系统参数，显示参考位置和当前位置，并直观显示当前位置状态，利用二维图形标注并显示线圈信息，包括线圈形状、大小、状态；其中数据信息单元，显示基准参照点数据，实现最多四个线圈的历史检索功能，将各线圈的基准参照点录入，并通过表格显示，以及实现当前平衡线圈数据功能；窗口可以显示现多个线圈的历史数据，以及对历史数据的查询，清空和保存；

其中，所述系统参数单元包括：线圈单元，包括发射线圈型号、接受线圈型号；位置单元，包括线圈之间的垂直距离、基准参照点的个数。

其中所述系统当前平衡线圈数据功能单元包括：设置部，通过设置基准参照点的数目和选定对应线圈，达到多方位全面观察线圈位置；历史部，能够进行历史数据查询并随时中断查询，同时可以清空系统中的历史数据，实现线圈更新或者重新测量；保存部，通过及时保存数据，实现后期信息的复查和分析。

如图3，基于MATLAB GUI高精度线圈定位方法，具体包括以下步骤：

S1、进行线圈定位系统初始化：打开PC端对应串口通信上位机，开启串口通信，打开对应的串口，由实时操作系统分配UI线程，激活UI节拍，GUI框架开始进行数据初始化，进入初始化状态，状态监控准备进入界面；

S2、在定位信息界面，点击“打开系统”开启定位；观察到开启按钮变灰，再次点击失效，同时观察到关闭按钮功能开启，正常状态灯亮起，异常和关闭状态灯熄灭；点击“关闭系统”，定位系统恢复初始化状态，关闭状态灯亮起，异常、正常状态灯熄灭，关闭功能暂时失效，开启功能再次使能；再次点击“打开系统”，系统进入正常运行；

S3、通过串口接收硬件信息，并及时显示在高精度线圈定位系统显示界面，同时刷新数据；观察到对应框内出现发送线圈型号、接受线圈型号、两者距离和基准参照点个数，同时坐标系中两个线圈位置发生变化，红色线圈出现偏移，对应坐标值发生变化；

S4、在数据信息界面，选择线圈编号，实现多面全方位观察线圈位置；

S5、数据处理，通过设置基准点，历史查询、保存与删除，实现对历史消息的查看、更改和记录。

其中，在S5中，历史数据的查询和保存利用固定位置的表格文件实现。

在实例中，所述系统工作状态，包括关闭、正常和异常，并且分别通过不同颜色的灯光信号显示信息；关闭显示红色灯光，正常显示绿色灯光，异常显示黄色信号。

所述二维图形标注显示单元，利用坐标以及网格，将接收线圈和发送线圈的模型简化为两个大小不一的矩形；界面显示下方大线圈(基准线圈)的尺寸和位置，利用灰色图形显示，以及上方小线圈(被测线圈)的实时位置信息，利用红色图形显示；基准线圈的中心点用圆圈标出，坐标始终设置为原点坐标；被测线圈的中心点用实心点标出，坐标随两者偏离改变。

所述当前位置状态单元中，线圈偏离的横坐标、纵坐标以及角度差，通过滑块实时显示，从而观察数值的变化过程。

一种设备，所述设备具有处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现上述基于MATLAB GUI高精度线圈的定位方法的步骤。

一种存储介质，存储有机器可执行指令，在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使处理器：实现上述基于MATLAB GUI高精度线圈的定位方法的步骤。

对于本领域技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。因此，从任意一处来说，都应将实施例看作是指导性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

1.一种用于基于MATLAB GUI高精度线圈定位系统，其特征在于，包括：

定位信息显示模块，通过串口通信，收集单片机传输的数据，利用GUI图形界面对数据进行处理，可以实现定位信息显示的功能，具体包括开关系统，系统参数单元，参考位置当前位置数据显示，线圈位置图形化状态，即利用二维图形标注并显示线圈信息，包括线圈形状、大小、状态；

数据检索模块，显示基准参照点数据，实现多个线圈的历史检索功能，将各线圈的基准参照点录入，并通过表格显示，以及实现存储功能；窗口可以显示现多个线圈的历史数据，以及对历史数据的查询，清空和保存；具体包括存储单元和表格显示单元；

所述系统参数单元包括：

线圈单元，包括发射线圈型号、接受线圈型号；

位置单元，包括线圈之间的垂直距离、基准参照点的个数；

系统参数单元位于定位信息显示模块，接受串口通信的数据并显示，通过数据检索模块的保存检索功能，可以实现数据存储和查阅；

所述系统存储单元包括：

设置部，通过设置基准参照点的数目和选定对应线圈，达到多方位全面观察线圈位置；

历史部，能够进行历史数据查询并随时中断查询，同时可以清空系统中的历史数据，实现线圈更新或者重新测量；

保存部，通过及时保存数据，实现后期信息的复查和分析；

存储单元的数据，通过线圈按钮，能够直观地显示在表格显示单元。