CN115586552A - 一种港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法，该方法通过无人集卡上安装的激光雷达对所述轮胎吊或桥吊进行扫描，获取点云数据，在通过双边滤波算法对点云数据进行降噪处理，然后通过RANSAC算法对所述点云数据进行处理，得到关于轮胎吊或桥吊的线性方程，从而进一步得到精确的位置信息，对所述无人集卡进行调度。本发明不仅成本低廉，而且不会受到天气影响，进一步提高了无人集卡的工作效率。

Description

一种港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法
技术领域
本发明涉及集装箱轮胎吊或桥吊技术领域，尤其是涉及一种港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法。
背景技术
当前世界贸易蓬勃发展，全球化趋势势不可挡，作为全球贸易的重要组成部分，海上贸易是各个国家参与国际贸易的重要手段。港口码头是海上运输与陆地运输的衔接点，其在贸易运输的重要性不言而喻。因此，如何提高港口集装箱的转运效率、降低人工成本以及作业风险，从而提高港口竞争力始终是世界各个港口追求的目标。
为了提高港口作业效率、降低人工成本以及作业风险，提高港口作业的自动化水平甚至是智能化水平是世界各港口发展的必由之路。而港口码头走向自动化的过程中，大多数自动化码头采用的是“桥吊+轮胎吊+IGV”的作业模式，往往只有新建的港口才会采用较新型的作业设备。然而在传统的港口码头，仍然存有大量的轮胎吊设备在港口堆场中作业，其中大部分轮胎吊的寿命年限仍有几十年，加之场地建设等成本，港口不会将全部的轮胎吊替换成其它的相关设备。因此，在港口走向自动化的过程中，轮胎吊的自动化可以很好的提高工作效率。
随着计算机技术、检测设备、智能识别、自动运动控制技术的不断发展，为轮胎吊自动化奠定了技术基础。特别是识别技术的发展，使轮胎吊自动化进入到了快车道。如基于相机的集装箱定位技术，利用图像处理技术，对集装箱进行定位和追踪；也有通过激光扫描的方法，对集装箱进行识别与定位。
现有技术一中，基于视觉图像CPS***，利用在轮胎吊或桥吊上加装高清摄像头，利用深度学***台发送相对位置到无人集卡，控制无人集卡移动到目标位置，进行精对准，现有技术需要静止扫描集装箱轮廓，效率较低，受到雨天、雾天等恶劣天气影响，需要在每个轮胎吊和桥吊上加装设备，需要对轮胎吊和桥吊进行智能化改造。
现有技术二中，基于激光点云CPS***，利用在轮胎吊和桥吊上加装高精度三维激光扫描仪。利用深度学***台发送相对位置到无人集卡，控制无人集卡移动到目标位置，进行精对准，现有技术三维激光扫描仪价格昂贵，需要静止扫描集装箱轮廓，效率较低，需要在每个轮胎吊和桥吊上加装设备，需要对轮胎吊和桥吊进行智能化改造。
发明内容
鉴于以上现有技术的不足，本发明提供了一种港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法，不仅成本低廉，而且不会受到天气影响，进一步提高了无人集卡的工作效率。
为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案如下：一种港口轮胎吊下无人集卡精确二次定位方法，包括以下步骤：
A1：云平台根据任务加载港机点云模型和全局定位初值，输出全局路径规划信息，无人集卡基于所述全局路径规划信息到达全局目标点，并获取全局目标点的GPS信息；
A2：根据全局目标点的GPS信息，所述云平台调度轮胎吊到达所述全局目标点，完成第一次定位；
A3：基于所述无人集卡的左右两侧对称设置的激光雷达对所述轮胎吊前后侧梁内侧进行扫描，获取所述轮胎吊前后侧梁内侧的点云数据；
A4：根据全局定位初值，基于双边滤波算法，对所述轮胎吊前后侧梁内侧的点云数据进行降噪处理，输出有序的点云数据集；
A5：依据有序的点云数据集，采用RANSAC算法对所述有序的点云数据集进行处理，输出至少四条关于ax+by+c=0线性方程；
A6：基于线性方程的数据，获取相邻线性方程之间的中心点坐标信息，所述云平台调度无人集卡到达中心点坐标连线的交点或交点的投影点，完成二次精准定位。
进一步的，所述云平台分别与所述无人集卡、轮胎吊通过5G通信进行无线连接。
进一步的，所述第一次定位和所述二次精确定位都建立在以全局目标点为坐标原点的统一坐标系中。
为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了一种港口桥吊下无人集卡精确二次定位方法，包括以下步骤：
B1：云平台根据任务加载港机点云模型和全局定位初值，输出全局路径规划信息和桥吊中点GPS信息，无人集卡基于所述全局路径规划信息到达桥吊中点，完成第一次定位；
B2：基于所述无人集卡顶部中心设置的激光雷达对所述桥吊顶梁内侧进行扫描，获取所述桥吊顶梁内侧的点云数据；
B3：根据全局定位初值，基于双边滤波算法，对所述桥吊顶梁内侧的点云数据进行降噪处理，输出有序的点云数据集；
B4：将所述有序的点云数据集依据间隔进行点云平面压缩，采用RANSAC算法提取所述有序点云数据集的内沿边线，输出关于ax′+by′+c=0线性方程；
B5：基于关于ax′+by′+c=0线性方程，获取所述桥吊顶梁的中点坐标，所述云平台调度所述无人集卡到达中点坐标，完成二次精确定位。
进一步的，所述云平台与所述无人集卡通过5G通信进行无线连接。
进一步的，所述第一次定位和所述二次精确定位都建立在以桥吊中点为坐标原点的统一坐标系下。
为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了一种港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位***，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行任意一项所述港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法的步骤。
为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了一种计算机可读存介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求任意一项所述港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法的计算机程序。
本发明具有以下积极效果：
1）本发明通过激光雷达对目标进行扫描，成本低廉，适用性广。
2）本发明所采用的激光雷达不会受到天气的干扰和影响，提高了轮胎吊和无人集卡的工作效率。
3）本发明对获取的点云数据进行直线拟合等操作，使得无人机卡定位准确且平稳。
附图说明
图1为本发明轮胎吊与无人集卡定位方法流程示意图；
图2为本发明桥吊与无人集卡定位方法流程示意图；
图3为本发明轮胎吊激光雷达扫描示意图；
图4为本发明桥吊激光雷达扫描示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：如图1所示，一种港口轮胎吊下无人集卡精确二次定位方法，包括以下步骤：
A1：云平台根据任务加载港机点云模型和全局定位初值，输出全局路径规划信息，无人集卡基于所述全局路径规划信息到达全局目标点，并获取全局目标点的GPS信息；
A2：根据全局目标点的GPS信息，所述云平台调度轮胎吊到达所述全局目标点，完成第一次定位；
A3：基于所述无人集卡的左右两侧对称设置的激光雷达对所述轮胎吊前后侧梁内侧进行扫描，获取所述轮胎吊前后侧梁内侧的点云数据；
A4：根据全局定位初值，基于双边滤波算法，对所述轮胎吊前后侧梁内侧的点云数据进行降噪处理，输出有序的点云数据集；
A5：依据有序的点云数据集，采用RANSAC算法对所述有序的点云数据集进行处理，输出至少四条关于ax+by+c=0线性方程；
A6：基于线性方程的数据，获取相邻线性方程之间的中心点坐标信息，所述云平台调度无人集卡到达中心点坐标连线的交点或交点的投影点，完成二次精准定位。
具体地，所述云平台分别与所述无人集卡、轮胎吊通过5G通信进行无线连接。
具体地，所述第一次定位和所述二次精确定位都建立在以全局目标点为坐标原点的统一坐标系中。
具体地，如图3所示，无人集卡通过第一次定位，到达轮胎吊的下方，通过两侧对称安装的激光雷达对轮胎吊的前后横梁内侧进行扫描，得到前后横梁内侧的点云图，通过位于轮胎吊内侧同一直线上的不同的两点坐标（x1,y1）和（x2,y2），我们可以得到线性方程，至少求得四条线性方程，从而确定中心点，从而进一步的对无人集卡进行二次精确定位，可明显得出二次定位更加平滑可靠，且可以动态输出无人集卡相对轮胎吊实时位置，作为控制实时反馈控制车辆运动。
实施例2：如图2所示，一种港口桥吊下无人集卡精确二次定位方法，包括以下步骤：
B1：云平台根据任务加载港机点云模型和全局定位初值，输出全局路径规划信息和桥吊中点GPS信息，无人集卡基于所述全局路径规划信息到达桥吊中点，完成第一次定位；
B2：基于所述无人集卡顶部中心设置的激光雷达对所述桥吊顶梁内侧进行扫描，获取所述桥吊顶梁内侧的点云数据；
B3：根据全局定位初值，基于双边滤波算法，对所述桥吊顶梁内侧的点云数据进行降噪处理，输出有序的点云数据集；
B4：将所述有序的点云数据集依据间隔进行点云平面压缩，采用RANSAC算法提取所述有序点云数据集的内沿边线，输出关于ax′+by′+c=0线性方程；
B5：基于关于ax′+by′+c=0线性方程，获取所述桥吊顶梁的中点坐标，所述云平台调度所述无人集卡到达中点坐标，完成二次精确定位。
具体地，所述云平台与所述无人集卡通过5G通信进行无线连接。
具体地，所述第一次定位和所述二次精确定位都建立在以桥吊中点为坐标原点的统一坐标系下。
具体地，如图4所示，无人集卡通过第一次定位之后，到达桥吊中点的位置，然后通过无人集卡顶部中心位置的激光雷达对桥吊顶梁进行扫描，获取桥吊顶梁内侧的点云数据，通过直线拟合的方法，进一步得到关于桥吊顶梁的线性方程ax′+by′+c=0，通过两端的点，求出桥吊顶梁的中心点坐标，通过云调度平台对所述无人集卡进行调度，到达桥吊顶梁的中心点，从而完成二次精确定位。
综上所述，本发明不仅成本低廉，而且不会受天气影响和干扰，提高了无人集卡的工作效率，也同时提高了轮胎吊和桥吊的作业效率，防止不必要的损失，提高了生产效益。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种港口轮胎吊下无人集卡精确二次定位方法，其特征在于，所述无人集卡的左右两侧对称设置有激光雷达，所述二次定位方法包括以下步骤：
A1：云平台根据任务加载港机点云模型和全局定位初值，输出全局路径规划信息，无人集卡基于所述全局路径规划信息到达全局目标点，并获取全局目标点的GPS信息；
A2：根据全局目标点的GPS信息，所述云平台调度轮胎吊到达所述全局目标点，完成第一次定位；
A3：基于所述无人集卡的激光雷达对所述轮胎吊前后侧梁内侧进行扫描，获取所述轮胎吊前后侧梁内侧的点云数据；
A4：根据全局目标点定位初值，基于双边滤波算法，对所述轮胎吊前后侧梁内侧的点云数据进行降噪处理，输出有序的点云数据集；
A5：依据有序的点云数据集，采用RANSAC算法对所述有序的点云数据集进行处理，输出至少四条关于ax+by+c=0线性方程；
A6：基于线性方程的数据，获取相邻线性方程之间的中心点坐标信息，所述云平台调度无人集卡到达中心点坐标连线的交点或交点的投影点，完成二次精准定位。
2.根据权利要求1所述的港口轮胎吊下无人集卡精确二次定位方法，其特征在于：在步骤A1中，所述云平台分别与所述无人集卡、轮胎吊通过5G通信进行无线连接。
3.根据权利要求1所述的港口轮胎吊下无人集卡精确二次定位方法，其特征在于：在步骤A1中的所述第一次定位和在步骤A6中的所述二次精确定位都建立在以全局目标点为坐标原点的统一坐标系中。
4.一种港口桥吊下无人集卡精确二次定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
B1：云平台根据任务加载港机点云模型和全局定位初值，输出全局路径规划信息和桥吊中点GPS信息，无人集卡基于所述全局路径规划信息和桥吊GPS信息到达桥吊中点，完成第一次定位；
B2：基于所述无人集卡顶部中心设置的激光雷达对所述桥吊顶梁内侧进行扫描，获取所述桥吊顶梁内侧的点云数据；
B3：根据全局定位初值，基于双边滤波算法，对所述桥吊顶梁内侧的点云数据进行降噪处理，输出有序的点云数据集；
B4：将所述有序的点云数据集依据间隔进行点云平面压缩，采用RANSAC算法提取所述有序点云数据集的内沿边线，输出关于ax′+by′+c=0线性方程；
B5：基于关于ax′+by′+c=0线性方程，获取所述桥吊顶梁的中点坐标，所述云平台调度所述无人集卡到达中点坐标，完成二次精确定位。
5.根据权利要求4所述的港口桥吊下无人集卡精确二次定位方法，其特征在于：在步骤B1中，所述云平台与所述无人集卡通过5G通信进行无线连接。
6.根据权利要求4所述的港口桥吊下无人集卡精确二次定位方法，其特征在于：在步骤B1中的所述第一次定位和在步骤B5中的所述二次精确定位都建立在以桥吊中点为坐标原点的统一坐标系下。
7.一种港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位***，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述港口轮胎吊或桥吊下无人集卡精确二次定位方法的计算机程序。
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