CN114095868A - 基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法 - Google Patents

基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法，包括：记录所述有动力设备行驶轨迹上不同时刻的点对应的坐标，获得坐标表F；在时刻t1，第1个所述无动力设备的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2；基于坐标表获得t2对应的坐标P2；依此类推在时刻t1，第n个所述无动力设备的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1；基于所述坐标表获得tn+1对应的坐标Pn+1，本发明通过由有动力设备坐标和轨迹的推算实现了无动力设备的定位，替代了传统的各无动力设备单独定位和通信的方式，降低了成本和能耗。

Description

基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法
技术领域
本发明涉及智能定位领域，具体地，涉及基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法。
背景技术
机场对各种无动力设备的停放和运行管理严格，为了获得无动力设备的位置信息，通常是在每个无动力设备上安装定位模块。常用的无动力设备定位存在不足：RFID标签定位，无运行轨迹，且机坪上多数场所无法部署读卡器；超大容量电池的GPS定位，无运行轨迹，且通过限制坐标上报次数来延长电池工作时间；太阳能充电电池GPS定位，对环境、气候、清洁维护存在较多限制，易碰撞破损，实际使用问题较多；视频监控模式，无数字化坐标轨迹记录，无法确定对象身份信息，易受气候环境、移动物体遮挡等影响。因此现有技术并不能够很好的解决无动力设备定位问题。
发明内容
为了实现无动力设备的定位，本发明提供了基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法。
本方法应用于一有动力设备携带n个无动力设备移动过程定位，其中，n个所述无动力设备依次连接，第1个所述无动力设备与所述有动力设备连接，n为大于或等于1的整数。
本方法具体包括：
获得所述有动力设备行驶轨迹，记录所述行驶轨迹上每个时刻t对应的坐标，获得坐标表F；
E表示设备，其中P1(x1,y1,z1)为t时刻代表有动力设备E1的质点的坐标，P2(x2,y2,z2)为t时刻代表第1个无动力设备E2的质点的坐标，......，Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)为t时刻代表第n个无动力设备En+1的质点的坐标；
获得n个所述无动力设备直线串联时Pn+1与Pn的直线距离，P1与P2之间的直线距离为M1，......，Pn与Pn+1之间的直线距离为Mn；
获得每个时刻t所述有动力设备行驶时的行驶速率，时刻t1所述有动力设备行驶时的行驶速率为v1，......，时刻tn所述有动力设备行驶时的行驶速率为vn；
以有动力设备的x轴方向坐标为横轴，有动力设备的y轴方向坐标为纵轴，有动力设备的z轴方向坐标为竖轴，构建坐标系；
在时刻t1，所述有动力设备E1的坐标为P1(x1,y1,z1)，行驶速率为v1，所述有动力设备E1与第1个所述无动力设备E2在轨迹上的路程差为L1，......，所述无动力设备En与所述无动力设备En+1在轨迹上的路程差为Ln；在时刻t1，第1个所述无动力设备E2的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2，......，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1；
在时刻t1，第1个所述无动力设备E2的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2；基于所述t1、所述L1和所述v1计算获得所述t2，基于所述坐标表F获得所述t2对应的第1个所述无动力设备E2的坐标P2(x2,y2,z2)；
......
在时刻t1，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1；基于所述tn、所述Ln和所述v1计算获得所述tn+1，基于所述坐标表F获得所述tn+1对应的第n个所述无动力设备En+1的坐标Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)。
其中，本方法的原理为通过获得所述有动力设备行驶轨迹，基于所述有动力设备行驶轨迹获得时刻与定位坐标的坐标表，然后分别获得所述每个无动力设备的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻，通过上述时刻查询坐标表即可获得相应的坐标信息，进而实现了定位；本方法通过由有动力设备坐标和轨迹的推算获得无动力设备的定位信息，替代了传统的各无动力设备单独定位和通信的方式，能够适用实际的应用需求。
本方法可由有动力设备E1的坐标P1和时刻t1、Mn、轨迹坐标表F逐级计算出无动力设备En+1的坐标Pn+1和时刻tn+1。
优选的，本方法中所述第1个无动力设备E2的时刻t2的计算方式为：
Δt1＝t1-t2；
L1＝a1*M1；
v'1＝b1*v1；
Δt1＝L1/v'1＝(a1*M1)/(b1*v1)；
t2＝t1-Δt1；
t2＝t1-L1/v'1＝t1-(a1*M1)/(b1*v1)；
由所述t2查询所述坐标表F获得所述第1个无动力设备E2的坐标P2；
其中，Δt1为t1与t2的时刻差，t1≧t2；
M1已知，基于M1计算获得L1，计算公式为L1＝a1*M1，其中，a1为比例系数，当M1足够小时，在允许的误差范围内，L1与M1近似相等，此时a1＝1，并可根据实际应用的精度需要，对a1的取值进行调整；
v1已知，当Δt1足够小时，在允许的误差范围内，此时所述有动力设备E1在轨迹上的路程L1范围内近似匀速运动，且匀速运动速率为v’1，计算公式为v’1＝b1*v1，其中，b1为比例系数，b1＝1时，v’1＝v1，并可根据实际应用的精度需要，对b1的取值进行调整。
优选的，本方法中所述第n个无动力设备En+1的时刻tn+1的计算方式为：
Δtn＝tn-tn+1；
Ln＝an*Mn；
v'n＝bn*vn；
Δtn＝Ln/v'n＝(an*Mn)/(bn*vn)；
tn+1＝tn-Δtn；
tn+1＝tn-Ln/v'n＝tn-(an*Mn)/(bn*vn)；
由所述tn+1查询所述坐标表F获得所述第n个无动力设备En+1的坐标Pn+1；
其中，Δtn为tn与tn+1的时刻差，tn≧tn+1；
Mn已知，基于Mn计算获得Ln，计算公式为Ln＝an*Mn，其中，an为比例系数，当Mn足够小时，在允许的误差范围内，Ln与Mn近似相等，此时an＝1，并可根据实际应用的精度需要，对an的取值进行调整；
vn已知，当Δtn足够小时，在允许的误差范围内，此时所述有动力设备E1在轨迹上的路程Ln范围内近似匀速运动，且匀速运动速率为v’n，计算公式为v’n＝bn*vn，其中，bn为比例系数，bn＝1时，v’n＝vn，并可根据实际应用的精度需要，对bn的取值进行调整。
优选的，本方法中所述第n个无动力设备En+1的时刻tn+1的计算方式为：
Figure BDA0003376772510000031
Figure BDA0003376772510000032
......
Figure BDA0003376772510000033
由所述tn+1查询所述坐标表F获得所述第n个无动力设备En+1的坐标Pn+1；
误差可接受时，可取a1＝a2......＝an＝1，b1＝b2......＝bn＝1，M1＝M2......＝Mn，且v1＝v2......＝vn，所述第n个无动力设备En+1的时刻tn+1的计算方式为：
Figure BDA0003376772510000034
其中，n为整数且1≦n≦k,k为大于或等于1的整数；t1已知，t1≧tn+1，M1，......，Mn已知，且v1，......，vn已知。
本方法中，所述设备的长度为已知量,设备前后连接间距为已知量，所述设备的身份信息为已知量。
本方法中，n个所述设备的排列顺序为已知量。
优选的，本方法中所述无动力设备为平板拖车或平板拖斗或滚筒。其中，在实际应用中，也可以为机场中的其他无动力设备或可移动载体，本发明不进行具体的限定。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明通过由有动力设备坐标和轨迹的推算实现了无动力设备的定位，替代了传统的各无动力设备单独定位和通信的方式，降低了成本和能耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是本发明中设备连接关系示意图；
图2是本发明定位推算方法的原理示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
请参考图1-图2，本发明实施例一提供了基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法，所述方法应用于一有动力设备携带n个无动力设备移动过程定位，其中，n个所述无动力设备依次连接，第1个所述无动力设备与所述有动力设备连接，n为大于或等于1的整数，所述方法包括：
获得所述有动力设备行驶轨迹，记录所述行驶轨迹上每个时刻t对应的坐标，获得坐标表F；
E表示设备，其中P1(x1,y1,z1)为t时刻代表有动力设备E1的质点的坐标，P2(x2,y2,z2)为t时刻代表第1个无动力设备E2的质点的坐标，......，Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)为t时刻代表第n个无动力设备En+1的质点的坐标；
获得n个所述无动力设备直线串联时Pn+1与Pn的直线距离，P1与P2之间的直线距离为M1，......，Pn与Pn+1之间的直线距离为Mn；
获得每个时刻t所述有动力设备行驶时的行驶速率，时刻t1所述有动力设备行驶时的行驶速率为v1，......，时刻tn所述有动力设备行驶时的行驶速率为vn；
以有动力设备的x轴方向坐标为横轴，有动力设备的y轴方向坐标为纵轴，有动力设备的z轴方向坐标为竖轴，构建坐标系；
在时刻t1，所述有动力设备E1的坐标为P1(x1,y1,z1)，行驶速率为v1，所述有动力设备E1与第1个所述无动力设备E2在轨迹上的路程差为L1，......，所述无动力设备En与所述无动力设备En+1在轨迹上的路程差为Ln；在时刻t1，第1个所述无动力设备E2的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2，......，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1；
在时刻t1，第1个所述无动力设备E2的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2；基于所述t1、所述L1和所述v1计算获得所述t2，基于所述坐标表F获得所述t2对应的第1个所述无动力设备E2的坐标P2(x2,y2,z2)；
......
在时刻t1，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1；基于所述tn、所述Ln和所述v1计算获得所述tn+1，基于所述坐标表F获得所述tn+1对应的第n个所述无动力设备En+1的坐标Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)。
本方法可由有动力设备E1的坐标P1和时刻t1、Mn、轨迹坐标表F逐级计算出无动力设备En+1的坐标Pn+1和时刻tn+1。
其中，在实际应用中无动力设备的个数可以根据实际需要进行调整，本发明不进行具体的限定。
其中，在本实施例中，机场无动力设备自绑定定位，适用于机坪有动力设备和无动力设备(如平板拖车/拖斗、大/小滚筒等)。
其中，本方法中的坐标推算过程为：
针对自绑定定位中无动力设备坐标获取问题，提出了机场无动力设备自绑定定位坐标推算方法。
基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算算法描述：
有动力设备E1的行驶过程形成轨迹G，记录所述行驶轨迹上不同时刻的点对应的坐标P(x,y,z)，形成坐标表F(t,P(x,y,z))。
在时刻t1，所述有动力设备E1的坐标为P1(x1,y1,z1)，行驶速率为v1(其中，P1(x1,y1,z1)和v1均为已知量，由定位模块实时获取)，所述有动力设备E1与第1个所述无动力设备E2在轨迹上的路程差为L1，......，所述无动力设备En与所述无动力设备En+1在轨迹上的路程差为Ln；在时刻t1，第1个所述无动力设备E2的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2，......，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1；
有动力设备连接无动力设备的行驶轨迹如图2所示。
(1)在时刻t1，第1个所述无动力设备E2的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2，坐标为P2(x2,y2,z2)，其中第1个所述无动力设备E2与所述有动力设备E1在轨迹上的路程差为L1，Δt1为t1与t2的时刻差，t1≧t2；
M1已知，基于M1计算获得L1，计算公式为L1＝a1*M1，其中，a1为比例系数，当M1足够小时，在允许的误差范围内，L1与M1近似相等，此时a1＝1，并可根据实际应用的精度需要，对a1的取值进行调整；
v1已知，当Δt1足够小时，在允许的误差范围内，此时所述有动力设备E1在轨迹上的路程L1范围内近似匀速运动，且匀速运动速率为v’1，计算公式为v’1＝b1*v1，其中，b1为比例系数，b1＝1时，v’1＝v1，并可根据实际应用的精度需要，对b1的取值进行调整。
则坐标P2(x2,y2,z2)的计算说明如下：
①Δt1＝t1-t2；
②L1＝a1*M1；
③v’1＝b1*v1；
④Δt1＝L1/v’1＝(a1*M1)/(b1*v1)；
⑤t2＝t1-Δt1；
⑥t2＝t1-L1/v’1＝t1-(a1*M1)/(b1*v1)；
⑦根据计算出来的t2，查询有动力设备E1的坐标表F(t,P(x,y,z))，可获得t1时刻，第1台无动力设备E2在行驶轨迹G上的坐标P2(x2,y2,z2)。
(2)在时刻t1，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1，坐标为Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)，其中第n个所述无动力设备En+1与第(n-1)个所述无动力设备En在轨迹上的路程差为Ln，Δtn为tn与tn+1的时刻差，tn≧tn+1；
Mn已知，基于Mn计算获得Ln，计算公式为Ln＝an*Mn，其中，an为比例系数，当Mn足够小时，在允许的误差范围内，Ln与Mn近似相等，此时an＝1，并可根据实际应用的精度需要，对an的取值进行调整；
vn已知，当Δtn足够小时，在允许的误差范围内，此时所述有动力设备E1在轨迹上的路程Ln范围内近似匀速运动，且匀速运动速率为v’n，计算公式为v’n＝bn*vn，其中，bn为比例系数，bn＝1时，v’n＝vn，并可根据实际应用的精度需要，对bn的取值进行调整。
则坐标Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)的计算说明如下：
①Δtn＝tn-tn+1；
②Ln＝an*Mn；
③v’n＝bn*vn；
④Δtn＝Ln/v’n＝(an*Mn)/(bn*vn)；
⑤tn+1＝tn-Δtn；
⑥tn+1＝tn-Ln/v’n＝tn-(an*Mn)/(bn*vn)；
⑦根据计算出来的tn+1，查询有动力设备E1的坐标表F(t,P(x,y,z))，可获得t1时刻，第n台无动力设备En+1在行驶轨迹G上的坐标Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)。
(3)在时刻t1，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1，坐标为Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)，其中，n为整数且1≦n≦k,k为大于或等于1的整数，t1已知，t1≧tn+1，M1，......，Mn已知，且v1，......，vn已知。
则坐标Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)的计算说明如下：
Figure BDA0003376772510000071
Figure BDA0003376772510000072
③......；
Figure BDA0003376772510000073
⑤根据计算出来的tn+1，查询有动力设备E1的坐标表F(t,P(x,y,z))，可获得t1时刻，第n台无动力设备En+1在行驶轨迹G上的坐标Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)。
误差可接受时，可取a1＝a2......＝an＝1，b1＝b2......＝bn＝1，M1＝M2......＝Mn，且v1＝v2......＝vn，所述第n个无动力设备En+1的时刻tn+1的计算方式为：
Figure BDA0003376772510000074
通过上述方式即可获得所有无动力设备的坐标信息进而实现了定位。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法，所述方法应用于一有动力设备携带n个无动力设备移动过程定位，其中，n个所述无动力设备依次连接，第1个所述无动力设备与所述有动力设备连接，n为大于或等于1的整数，其特征在于，所述方法包括：
获得所述有动力设备行驶轨迹，记录所述行驶轨迹上每个时刻t对应的坐标，获得坐标表F；
E表示设备，其中P1(x1,y1,z1)为t时刻代表有动力设备E1的质点的坐标，P2(x2,y2,z2)为t时刻代表第1个无动力设备E2的质点的坐标，......，Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)为t时刻代表第n个无动力设备En+1的质点的坐标；
获得n个所述无动力设备直线串联时Pn+1与Pn的直线距离，P1与P2之间的直线距离为M1，......，Pn与Pn+1之间的直线距离为Mn；
获得每个时刻t所述有动力设备行驶时的行驶速率，时刻t1所述有动力设备行驶时的行驶速率为v1，......，时刻tn所述有动力设备行驶时的行驶速率为vn；
以有动力设备的x轴方向坐标为横轴，有动力设备的y轴方向坐标为纵轴，有动力设备的z轴方向坐标为竖轴，构建坐标系；
在时刻t1，所述有动力设备E1的坐标为P1(x1,y1,z1)，行驶速率为v1，所述有动力设备E1与第1个所述无动力设备E2在轨迹上的路程差为L1，......，所述无动力设备En与所述无动力设备En+1在轨迹上的路程差为Ln；在时刻t1，第1个所述无动力设备E2的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2，......，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1；
在时刻t1，第1个所述无动力设备E2的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为t2；基于所述t1、所述L1和所述v1计算获得所述t2，基于所述坐标表F获得所述t2对应的第1个所述无动力设备E2的坐标P2(x2,y2,z2)；
......
在时刻t1，第n个所述无动力设备En+1的坐标对应在所述有动力设备行驶轨迹上的时刻为tn+1；基于所述tn、所述Ln和所述v1计算获得所述tn+1，基于所述坐标表F获得所述tn+1对应的第n个所述无动力设备En+1的坐标Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)。
2.根据权利要求1所述的基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法，其特征在于，所述第1个无动力设备E2的时刻t2的计算方式为：
Δt1＝t1-t2；
L1＝a1*M1；
v’1＝b1*v1；
Δt1＝L1/v’1＝(a1*M1)/(b1*v1)；
t2＝t1-Δt1；
t2＝t1-L1/v’1＝t1-(a1*M1)/(b1*v1)；
由所述t2查询所述坐标表F获得所述第1个无动力设备E2的坐标P2；
其中，Δt1为t1与t2的时刻差，t1≧t2；
M1已知，基于M1计算获得L1，计算公式为L1＝a1*M1，其中，a1为比例系数；
v1已知，所述有动力设备E1在轨迹上的路程L1范围内的运动速率为v’1，计算公式为v’1＝b1*v1，其中，b1为比例系数。
3.根据权利要求1所述的基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法，其特征在于，所述第n个无动力设备En+1的时刻tn+1的计算方式为：
Δtn＝tn-tn+1；
Ln＝an*Mn；
v’n＝bn*vn；
Δtn＝Ln/v’n＝(an*Mn)/(bn*vn)；
tn+1＝tn-Δtn；
tn+1＝tn-Ln/v’n＝tn-(an*Mn)/(bn*vn)；
由所述tn+1查询所述坐标表F获得所述第n个无动力设备En+1的坐标Pn+1；
其中，Δtn为tn与tn+1的时刻差，tn≧tn+1；
Mn已知，基于Mn计算获得Ln，计算公式为Ln＝an*Mn，其中，an为比例系数；
vn已知，所述有动力设备E1在轨迹上的路程Ln范围内的运动速率为v’n，计算公式为v’n＝bn*vn，其中，bn为比例系数。
4.根据权利要求1所述的基于时间信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法，其特征在于，所述第n个无动力设备En+1的时刻tn+1的计算方式为：
Figure FDA0003376772500000021
Figure FDA0003376772500000022
......
Figure FDA0003376772500000023
由所述tn+1查询所述坐标表F获得所述第n个无动力设备En+1的坐标Pn+1；
取a1＝a2......＝an＝1，b1＝b2......＝bn＝1，M1＝M2......＝Mn，且v1＝v2......＝vn，所述第n个无动力设备En+1的时刻tn+1的计算方式为：
Figure FDA0003376772500000031
其中，n为整数且1≦n≦k,k为大于或等于1的整数；t1已知，t1≧tn+1，M1，......，Mn已知，且v1，......，vn已知。
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