CN101513983B - 一种带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统 - Google Patents

Abstract

一种带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统，包括：GNSS基准站子系统、TOS接口子系统、若干个GNSS移动站子系统，各包括：GNSS接收机，用于获得差分定位状态的GNSS信息并输出；车载无线终端，用于获取集装箱分布信息和捕获所述作业指令信息；根据位置信息获得本GNSS移动站子系统对应的正面吊/堆高机吊具位置，比较吊具位置和所述作业指令信息中待操作箱的箱位位置，当两者间的距离等于或小于阈值时，发送表示允许转锁的转锁信号，否则发送表示禁止转锁的转锁信号；定位控制器，包括：转锁控制模块，当所述转锁信号表示允许转锁时，接通用于控制转锁结构受控状态的转锁控制回路，否则断开所述转锁控制回路。

Description

一种带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统 

技术领域

本发明涉及集装箱码头和集装箱堆场监控领域，具体涉及一种带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统。 

背景技术

随着经济贸易等的发展，正面吊、堆高机等叉车类大型机械设备的应用日益广泛；在作业环境比较复杂，不容易精确定位的情况下，需要在大型机械设备上应用导航定位技术，来辅助大型机械设备的操作人员进行位置的确认等。 

在作为大型机械设备较为常用的场所之一的集装箱码头中，大型机械设备的作业效率直接关系到整个码头的运输供应链的畅通。而在这样一个环境中，司机的视野很容易受影响，加上长时间作业疲劳，有可能无法找到精确的作业箱位。在正面吊、堆高机等叉车类机械设备中设有一转锁机构，转锁机构包括操作电路(比如按钮、开关等)和吊具控制电路；操作电路产生开/闭锁信号传送给吊具控制电路，吊具控制电路根据开/闭锁信号控制吊具。司机通过控制转锁机构来实现开/闭锁操作，从而进行提/放箱作业。但是，司机即使在一个错误的箱位上，也可以控制转锁机构，因此无法避免因弄错箱位而进行的误操作，极大的影响了作业效率。 

另外，导航定位技术采用的是GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)；GNSS系统通过接收GNSS卫星发送的无线信号计算定位信息，能够实时进行高精度的定位；但是，无线信号具有直线传播特性，其动态性能和抗干扰性能较差，当GNSS接收机处于卫星信号会被遮挡或受干扰的地点时，会无法准确定位甚至无法定位。 

惯性定位导航系统，简称惯导系统，具备独立导航能力，可以给出载体姿态、速度和位置等定位导航信息，抗外界干扰能力强。目前，一种常用的做法是将惯导系统与GNSS系统组合应用，当GNSS接收机定位导航受影响时，通过惯导系统进行定位导航；但是，惯导系统的定位导航误差会随着时间延续而不断累积，导致误差积累，而造成无法准确定位导航的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统，将导航定位功能和转锁控制功能相结合，实现对正面吊/堆高机的精确定位控制。 

为了解决上述问题，本发明提供了一种带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统，包括：GNSS基准站子系统，用于生成并播发GNSS差分改正数； 

TOS接口子系统，用于提供集装箱分布信息和作业指令信息； 

若干个GNSS移动站子系统，各自对应于一个正面吊/堆高机；各GNSS移动站子系统包括： 

GNSS接收机，用于接收GNSS卫星信号并解算出GNSS信息，所述GNSS信息至少包括位置信息；接收所述GNSS差分改正数，并根据所述GNSS差分改正数对所述解算出的GNSS信息进行差分修正，获得差分定位状态的GNSS信息并输出； 

车载无线终端，用于获取所述集装箱分布信息和捕获所述作业指令信息；根据所述位置信息获得本GNSS移动站子系统对应的正面吊/堆高机吊具位置，比较吊具位置和所述作业指令信息中待操作箱的箱位位置，当两者间的距离等于或小于阈值时，发送表示允许转锁的转锁信号，否则发送表示禁止转锁的转锁信号； 

定位控制器，包括：转锁控制模块，用于接收所述转锁信号，当所述转锁信号表示允许转锁时，接通用于控制本GNSS移动站子系统对应的正面吊/堆高机上转锁结构受控状态的转锁控制回路，否则断开所述转锁控制回路； 

惯导模块，用于提供本定位控制器所在设备的航向值； 

信号检测模块，用于检测本定位控制器所在设备的车速脉冲信号； 

处理控制模块，用于接收和解析外接GNSS接收机输出的GNSS信息；所述GNSS信息包括本定位控制器所在设备的位置、速度和航向信息；当所述GNSS信息可用，并且为差分定位状态、且本定位控制器所在设备处于非静止状态时，直接输出所述GNSS信息给所述车载无线终端；否则根据所述航向值、以及所述车速脉冲信号推算出里程值，组合所述航向值和里程值推算出本定位控制器所在设备的位置、速度和航向信息并输出给所述车载无线终端；还用于当判断本定位控制器所在设备处于静止状态时，对静止时的位置和航向信息不进行累加。 

所述阈值根据经验值或实际测量确定。 

进一步地，所述转锁信号为高电平时表示禁止转锁，所述转锁信号为低电平时表示允许转锁； 

所述转锁控制模块包括： 

常开型固态继电器，该继电器包括控制输入端，及至少一组串接在转锁控制回路中的常开触点B和B’；转锁输入电压从B输入，从B’输出转锁输出电压；当控制输入端为高电平时所述常开触点B和B’之间闭合； 

继电器控制电路，用于当所述转锁信号为高电平时，输入低电平给所述常开型固态继电器的控制输入端；当所述转锁信号为低电平时，输入高电平给所述常开型固态继电器的控制输入端； 

断开所述转锁控制回路是指：所述固态继电器中所述常开触点B和B’之间断开；接通所述转锁控制回路是指：所述固态继电器中所述常开触点B和B’之间闭合。 

进一步地，转锁控制模块还包括： 

单刀双掷开关，静触点分别为继电器中一组常闭触点B和B’，将转锁控制回路的输入电路连接在所述开关的动触点上；当该动触点与触点B’接通时，转锁控制回路接通；当该动触点与触点B接通时，将常闭触点B和B’串接在转锁控制回路中。 

进一步地，所述的系统还包括：调度监控子系统；及 

中心子系统，用于获取所述GNSS基准站子系统播发的差分改正数和所述TOS接口子系统提供的集装箱分布信息；保存上述信息并转发给各所述GNSS移动站子系统； 

所述车载无线终端还用于收到请求解锁的指示后，发送解锁请求信息给所述中心子系统，在该解锁请求信息中携带本GNSS移动站子系统的标识；接收到解锁请求答复信息后，如果该解锁请求答复信息指示允许解锁，则发送表示允许转锁的转锁信号给定位控制器； 

所述中心子系统收到所述解锁请求信息后，转发给所述调度监控子系统；并且在收到所述调度监控子系统反馈的解锁请求答复信息后，根据解锁请求答复信息中的GNSS移动站子系统标识，将该解锁请求答复信息转发给相应的GNSS移动站子系统的车载无线终端； 

所述调度监控子系统收到所述解锁请求信息后，反馈用于指示是否允许解锁的解锁请求答复信息，在该解锁请求答复信息中携带所述解锁请求信息中所携带的GNSS移动站子系统标识。 

进一步地，所述车载无线终端还用于收到请求恢复转锁控制的指示后，发送恢复转锁控制请求信息给所述中心子系统，在该恢复转锁控制请求信息中携带本GNSS移动站子系统的标识；如果该恢复转锁控制请求答复信息指示恢复转锁控制，则由车载无线终端根据吊具位置和所述作业指令信息中待操作箱的箱位位置判断是否允许转锁，并发送相应的转锁信号给定位控制器；如果该恢复转锁控制请求答复信息指示不恢复转锁控制，则发送表示允许转锁的转锁信号给定位控制器； 

所述中心子系统收到所述恢复转锁控制请求信息后，转发给所述调度监控子系统；并且在收到所述调度监控子系统返回的恢复转锁控制请求答复信息后，根据恢复转锁控制请求答复信息中的GNSS移动站子系统标识，将该恢复转锁控制请求答复信息转发给相应的GNSS移动站子系统的车载无线终端； 

所述调度监控子系统收到所述恢复转锁控制请求信息后，反馈用于指示 是否恢复转锁控制的恢复转锁控制请求答复信息，在该恢复转锁控制请求答复信息中携带所述解锁请求信息中所携带的GNSS移动站子系统标识。 

进一步地，当所述信号检测模块检测到的车速脉冲数目小于2个时，所述处理控制模块判断本定位控制所在设备处于静止状态。 

进一步地，所述惯导模块包括： 

角速度传感器，用于输出本定位控制器所在设备的角速度； 

航向推算模块，保存有本定位控制器所在设备的初始航向，用于对所述角速度积分得到角度的变化量，根据所述初始航向和所述角度的变化量推算出航向值。 

进一步地，所述处理控制模块还用于当本定位控制器处于静止状态时，在一段时间内进行以下操作：取当前时刻角速度传感器的零值Z1，及本处理控制模块所采用的角速度传感器的零值Z0，得到Z0’为所述Z0加上0.1乘以ΔZ的积；其中ΔZ为Z1与Z0之差；用Z0’代替Z0作为角速度传感器的零值。 

本发明的技术方案给出了一个完整的正面吊/堆高机定位控制系统，通过在正面吊/堆高机上安装高精度GNSS设备，能够在复杂环境或恶劣天气等情况下识别正面吊/堆高机的位置，本发明的技术方案采用基于组件的系统架构模式，能适用于多种类型的车载无线终端、码头操作系统；其中，导航定位功能可以辅助实现对正面吊/堆高机等设备的实时监控，便于对正面吊/堆高机等设备进行作业调度；转锁控制功能通过判断转锁信号，实现转锁控制回路的接通与断开，以允许或禁止正面吊/堆高机进行开闭锁操作，可以防止误操作造成的错箱；定位控制器将导航定位功能和转锁控制功能相结合，能实现对集装箱的箱位管理功能；本发明的技术方案可大大减轻司机的劳动强度，提高码头的作业效率，减少错箱率。本发明的一个优化方案可以在GNSS信号受干扰的情况下也能不间断、高精度地输出导航定位信息。本发明的另一个优化方案可以在静止状态下对惯导模块的零值进行校正。本发明的又一个优化方案可以使静止状态时误差不会随时间的延长而增大，特别适合码头正面吊/堆高机等叉车设备的作业状况。 

附图说明

图1是本发明实施例一中带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统的示意框图； 

图2是本发明实施例一中定位控制器的示意框图之一； 

图3为本发明实施例一中定位控制器的示意框图之二； 

图4为本发明实施例一中正面吊/堆高机定位控制系统中GNSS移动站子系统的具体实施框图之一； 

图5为本发明实施例一中正面吊/堆高机定位控制系统中GNSS移动站子系统的具体实施框图之二。 

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。 

本文中，由于定位控制器的移动是依附于承载本定位控制器的正面吊/堆高机，所以运动状态(包括速度和方向)和静止状态都是与该正面吊/堆高机同步的。下文所说的“静止状态”既是指定位控制器静止，也是指载有该定位控制器的正面吊/堆高机静止；下文所说的位置、速度、航向等信息也是一样，既是指定位控制器的状态，也是指载有该定位控制器的正面吊/堆高机的状态。 

实施例一，一种带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统，整个系统可依托港口现有的车载无线终端、无线网络、计算机网络系统、码头操作系统(TOS)等构架，如图1所示，至少包括以下子系统：GNSS基准站子系统、若干个GNSS移动站子系统和TOS接口子系统。 

其中： 

所述GNSS基准站子系统用于生成并播发GNSS差分改正数；GNSS差分改正数的播发方式既可以采用TCP方式，UDP广播方式，也可以采用其他方式，如数传电台或网络电台播发等。 

所述TOS接口子系统，用于提供集装箱分布信息和作业指令信息。 

所述GNSS移动站子系统可以有一个或多个，各自对应于一个正面吊/堆高机；各GNSS移动站子系统包括： 

GNSS接收机、车载无线终端和定位控制器； 

所述GNSS接收机用于接收GNSS卫星信号并解算出GNSS信息，所述GNSS信息至少包括位置信息；接收所述GNSS差分改正数，并根据所述GNSS差分改正数对所述解算出的GNSS信息进行差分修正，获得差分定位状态的GNSS信息并输出。当GNSS卫星状态良好，比如GNSS卫星信号的强度大于一定强度阈值时，GNSS接收机将所述GNSS信息中用于指示本GNSS信息是否可用的标志位置为“可用”状态；另外，GNSS接收机根据是否进行了差分修正，将所述GNSS信息中用于指示本信息是否为差分定位状态的标志位相应置位。 

所述车载无线终端通常安放在本GNSS移动站子系统所对应的正面吊/堆高机上，用于获取所述集装箱分布信息和捕获所述作业指令信息，可以但不限于自动捕获所述作业指令信息；根据所述位置信息获得本GNSS移动站子系统所对应的正面吊/堆高机的吊具位置，比较吊具位置和所述作业指令信息中待操作箱的箱位位置，当两者间的距离等于或小于阈值时，允许正面吊/堆高机的转锁机构动作，发送表示允许转锁的转锁信号给定位控制器，使司机可以操作正面吊/堆高机进行提/放箱操作，否则发送表示禁止转锁的转锁信号给定位控制器，从而实现了箱位监控。 

所述吊具位置和箱位位置可以但不限于分别用吊具中心坐标和箱位中心坐标来表示；实际应用时，也不排除采用其它可以指示位置的信息。 

所述定位控制器安装在正面吊/堆高机等叉车类大型机械设备上；如图2所示，至少包括：转锁控制模块； 

所述转锁控制模块用于接收转锁信号，当所述转锁信号表示允许转锁时，转锁控制模块导通，有转锁输出电压，接通用于控制本定位控制器所在设备(即GNSS移动站子系统对应的正面吊/堆高机)上转锁机构受控状态的转锁控制回路，否则断开所述转锁控制回路。 

本实施例中，所述转锁控制回路用于控制转锁结构的受控状态；当转锁控制回路接通时，转锁机构才能够受外界--比如司机、车载无线终端等的控制进行开/闭锁操作；而当转锁控制回路断开时，无法对转锁机构进行开/闭锁操作。 

可以将所述转锁机构与电源之间的连接电路作为所述转锁控制回路；当所述转锁控制回路接通后，所述电源能对转锁机构供电，此时司机才能够通过控制转锁机构的开/闭来操纵设备进行提/放箱操作，转锁机构的状态为“允许转锁”状态。所述转锁控制回路断开的话，所述电源不能对转锁机构供电，此时司机无法控制转锁机构的开/闭，不能操纵设备进行提/放箱操作，转锁机构的状态为“禁止转锁”状态。 

还可以将转锁机构中操作电路和吊具控制电路之间的连接电路作为所述转锁控制回路；该情况下只有当所述转锁控制回路接通时，司机按下按钮或扳动开关时操作电路产生的信号才能传送到吊具控制电路，此时转锁机构的状态为“允许转锁”状态；而如果所述转锁控制回路断开，由于操作电路与吊具控制电路未接通，因此操作电路产生的信号无法传送到吊具控制电路，即使司机按下按钮或扳动开关，也无法控制转锁机构，此时转锁机构的状态为“禁止转锁”状态。 

实际应用中，也不排除将所述操作电路或吊具控制电路中的一部分作为所述转锁控制回路，或是将转锁机构与吊具之间的连接电路作为所述转锁控制回路；同样，只有当所述转锁控制回路接通时，转锁机构才能够按照外界控制进行开/闭锁操作，而当所述转锁控制回路断开时，禁止对所述转锁机构进行开/锁操作。 

本实施例中，所述转锁控制模块可以但不限于包括常闭固态继电器，如图4所示，将该继电器的一组常闭触点B和B’串接在转锁控制回路中，本实施例中是转锁输入电压从B输入，从B’输出转锁输出电压；将所述转锁信号连接到所述固态继电器的控制输入端，作为所述固态继电器的控制输入量，所述转锁信号的电压幅值达到或高于所述固态继电器的规定值(高电平)时表示禁止转锁，此时所述固态继电器中所述常闭触点B和B’之间断开，B’ 不会输出转锁输出电压，从而断开所述转锁控制回路；所述转锁信号的电压幅值小于所述固态继电器的规定值(低电平)时表示允许转锁，此时所述固态继电器中所述常闭触点B和B’之间闭合，B’输出转锁输出电压，从而接通所述转锁控制回路。 

所述固态继电器可分为直流固态继电器，交流固态继电器和交直流固态继电器等形式，对于不同车辆的转锁控制电路，可以采用相应形式的固态继电器，从而可以适应各种情况的需要。 

如果设备上转锁机构的电压是交流电平，则定位控制器的转锁控制模块需要采用交流固态继电器，如果设备上转锁机构的电压是直流电平，则定位控制器的转锁控制模块需要采用直流固态继电器。 

另外，由于大功率的直流固态继电器都是常开型，而根据使用要求，继电器必须是常闭的，因此，当使用常开型的继电器时，所述转锁控制模块还包括一继电器控制电路，通过该继电器控制电路使常开型的继电器工作于常闭状态。此情况下，固态继电器里串接在转锁控制回路中的一组触点B和B’为常开的，连接方式同常闭型固态继电器一样，只是通过所述继电器控制电路改变所述转锁信号的状态，将所述转锁信号反相后作为所述固态继电器的控制输入量，即：当所述转锁信号为高电平时输入低电平给所述固态继电器；当所述转锁信号为低电平时输入高电平给所述固态继电器。也就是说，当车载无线终端输出的转锁信号为低电平时，所述继电器控制电路使固态继电器中的常开触点B和B’导通，固态继电器输出转锁输出电压；当车载无线终端输出的转锁信号为高电平时，所述继电器控制电路使固态继电器的常开触点B和B’断开；实现了对固态继电器的控制；所述继电器控制电路还可以和转锁信号在电气上完全隔离。 

另外，当转锁输入电压接通，而定位控制器电源仍然断开时，继电器控制电路使固态继电器导通，输出转锁输出电压，实现开机导通；当定位控制器电源接通时，固态继电器也可以接受车载无线终端的控制。 

本实施例中，所述转锁控制模块还可以包括单刀双掷开关，如图4所示，其静触点分别为继电器中一组常闭触点B和B’，将转锁控制回路的输入电 路(转锁控制回路中输入转锁输入电压给定位控制器的电路)连接在所述开关的动触点上，输出电路(转锁控制回路中接收从定位控制器输出的转锁输出电压的电路)连接在触点B’上；当该动触点与触点B’接通时，即开关打到旁路，转锁控制回路接通，转锁输入电压将不经过所述固态继电器直接输出，此时转锁控制回路始终导通，转锁机构不再受到所述转锁信号限制，将会一直处于“允许转锁”状态；当该动触点与触点B接通时，即开关打到正常状态，此时相当于直接将常闭触点B和B’串接在转锁控制回路中。实际应用时，也可以是将转锁控制回路的输出电路连接在所述开关的动触点上，输入电路连接在触点B上。 

当定位控制器出现故障，不能正常工作时，可以将开关打到旁路，这样不会影响司机进行开闭锁操作。 

本实施例中，所述车载无线终端可以包括移动站软件，用于接收所述GNSS差分改正数并转发给所述GNSS接收机、接收GNSS信息并发送、进行本车载无线终端所在的正面吊/堆高机的位置导航、司机操作跟踪、集装箱实时定位控制、作业完成自动确认、向调度和维修人员发送解锁请求和故障报告、调度通信信息显示(汉字)、移动站状态报告、作业信息查询等操作。 

所述移动站软件从定位控制器取得本车载无线终端所在的正面吊/堆高机的前进、后退、开锁、闭锁状态，模拟吊具高度，并显示在界面上。 

当正面吊/堆高机在堆场上，移动站软件结合作业指令、吊具位置、堆码区域信息控制转锁状态，从而控制集装箱堆码位置。 

所述定位控制系统还可以包括一中心子系统； 

所述中心子系统，用于获取所述GNSS基准站子系统播发的差分改正数和所述TOS接口子系统提供的集装箱分布信息；保存上述信息并转发给各所述GNSS移动站子系统； 

由于中心子系统对上述信息进行了保存，因此可以保证各GNSS移动站子系统可以同步获得上述信息，即各GNSS移动站子系统所获得的上述信息 是一致的；即使上述信息更新了，各GNSS移动站子系统所获得的上述信息也是一致的。 

实际应用时，所述集装箱分布信息既可以间接从中心子系统获取，也可直接中所述TOS接口子系统获取。 

本实施例中，所述定位控制系统还可以包括一调度监控子系统。 

所述GNSS移动站子系统在GNSS信号不好，或者作业箱区箱位信息不准确等不适用转锁控制的情况下，允许司机主动通过所述车载无线终端发送请求解锁信息。 

司机请求解锁时可以按所述车载无线终端上对应的快捷键，用数字键选择对应的解锁原因后，点击快捷键进行确定或取消操作。如果司机选择确定，则车载无线终端认为收到了请求解锁的指示，发送解锁请求信息给所述中心子系统，在该解锁请求信息中携带本GNSS移动站子系统的标识；车载无线终端可以在收到所述中心子系统返回的调度监控子系统的回执后，显示发送成功；如果收不到所述回执，车载无线终端可以返回到初始的功能选项窗口；当所述车载无线终端接收到解锁请求答复信息后，如果该解锁请求答复信息指示允许解锁，则设置定位控制器进入“允许转锁”状态，即发送表示允许转锁信号给定位控制器，允许转锁机构在任意情况下都可以进行开/闭锁操作；；如果该解锁请求答复信息指示不允许解锁，则由车载无线终端根据实际情况判断是否允许转锁，并发送相应信号给定位控制器；车载无线终端可以但不限于弹出对话框显示解锁请求答复信息的内容，司机点击确定对应的快捷键关闭对话框。 

司机请求恢复转锁控制时可以按所述车载无线终端上对应的快捷键，点击快捷键进行确定或取消操作。如果司机选择确定，则车载无线终端认为收到了请求恢复转锁控制的指示，发送恢复转锁控制请求信息给所述中心子系统，在该恢复转锁控制请求信息中携带本GNSS移动站子系统的标识；车载无线终端可以在收到所述中心子系统返回的调度监控子系统的回执后，显示发送成功；如果收不到所述回执，车载无线终端可以返回到初始的功能选项窗口；当所述车载无线终端接收到恢复转锁控制请求答复信息后，如果该恢 复转锁控制请求答复信息指示恢复转锁控制，则由车载无线终端根据吊具位置和所述作业指令信息中待操作箱的箱位位置判断是否允许转锁，并发送相应的转锁信号给定位控制器；如果该恢复转锁控制请求答复信息指示不恢复转锁控制，则设置定位控制器进入“允许转锁”状态，即发送表示允许转锁的转锁信号给定位控制器，允许转锁机构在任意情况下都可以进行开/闭锁操作；车载无线终端可以但不限于弹出对话框显示恢复转锁控制请求答复信息的内容，司机可以点击确定对应的快捷键关闭对话框。 

所述中心子系统收到所述解锁请求信息或恢复转锁控制请求信息后，转发给所述调度监控子系统；并且在收到所述调度监控子系统反馈的回执或答复信息后，根据回执或答复信息中的GNSS移动站子系统标识将该回执或答复信息转发给相应的GNSS移动站子系统的车载无线终端。 

调度监控子系统收到所述解锁请求信息或恢复转锁控制请求信息后，可以但不限于根据调度选择，反馈一答复给所述中心子系统，在该回执中携带所述解锁请求信息或恢复转锁控制请求信息中所携带的GNSS移动站子系统标识；对于解锁请求信息，反馈用于指示是否允许解锁的解锁请求答复信息；对于恢复转锁控制请求信息，反馈用于指示是否恢复转锁控制的恢复转锁控制请求答复信息；在解锁请求答复信息中或恢复转锁控制请求答复信息中携带所述解锁请求信息或恢复转锁控制请求信息中所携带的GNSS移动站子系统标识。 

本实施例中，所述定位控制器还可以进一步包括： 

惯导模块、信号检测模块和处理控制模块。 

所述惯导模块用于提供本定位控制器所在设备的航向值；包括角速度传感器和航向推算模块，其中图3、4中仅画出角速度传感器。 

所述角速度传感器用于输出本定位控制器所在设备的角速度； 

所述航向推算模块保存有本定位控制器所在设备的初始航向，用于对所述角速度积分得到角度的变化量，根据所述初始航向和所述角度的变化量推算出航向值。 

所述信号检测模块用于检测本定位控制器所在正面吊/堆高机的车速脉冲信号，其中所述车速脉冲信号可用于进行里程推算，从而使定位控制器在GNSS不定位或定位状态不良时也能输出车辆位置和速度信息。 

所述信号检测模块还可以进一步用于获取本定位控制器所在正面吊/堆高机的车辆状态信号；所述车辆状态信号包括开锁信号和倒退信号；所述车辆状态信号可通过监测本定位控制器所在正面吊/堆高机上的转锁机构及设备控制电路来获得。 

所述处理控制模块用于接收和解析外接GNSS接收机输出的GNSS信息；所述GNSS接收机安装在本定位控制器所在设备上，所述GNSS信息包括本定位控制器所在设备的位置、速度和航向信息。 

当所述GNSS信息可用，并且为差分定位状态、且本定位控制器所在设备处于非静止状态时，所述处理控制模块直接输出所述GNSS信息给所述车载无线终端，而且还可以把GNSS输出的GNSS信息作为惯导模块的量测输入，用来修正惯导数据；否则根据所述惯导模块推算出的航向值、以及根据所述信号检测模块检测到的所述车速脉冲信号推算出里程值，组合所述航向值和里程值推算出本定位控制器所在设备的位置、速度和航向信息(本实施例中合称为组合定位信息)并输出给所述车载无线终端，从而达到不间断高精度定位的要求。这种组合方法的优点在于可靠性高、计算简单，各自数据处理具有相对独立性，便于相互检验。 

所述处理控制模块还可以用于输出所述信号检测模块获取的车辆状态信号给所述车载无线终端，供外界使用。如图2所示，所述处理控制模块可以通过一串口接口输出，以及通过该串口接口接收所述GNSS信息；所述转锁控制模块也可以通过该串口接口接收转锁信号。 

如图3所示，所述信号检测模块包括并联的两部分电路，车速脉冲检测电路和车辆状态检测电路。 

其中车速脉冲检测电路用于检测车速脉冲信号并发送给处理控制模块(即图3中的微处理器)，微处理器可以采用一计数器对车速脉冲计数。 

车速脉冲的脉冲数表示的是车辆移动的距离，单位时间内的脉冲数就表示车辆的移动速度，速度越快脉冲频率越高，计算单位时间内的脉冲数就能计算出车辆的移动速度，但各种车辆输出的车速脉冲幅度和频率不同，根据已测试的情况，脉冲幅度为2～(电源电压-2)Vp-p，低电平为0.5V～2.55V，车轮每旋转一周输出的脉冲数目也不一样。因此，车速脉冲检测电路既要稳定、可靠地对不同信号幅度、不同直流电平、不同信号源阻抗进行检测，又要不对车辆其他部分的工作造成影响。 

车速脉冲检出电路包括交流耦合电路、电压比较器、检出电平控制电路等。交流耦合(或微分)电路，去除信号中的直流电平。检测电路的输入阻抗较大，以减小对正面吊/堆高机设备上车速传感器的负载效应。检出电平控制电路，防止噪声、纹波引起的误检出。当输入车速脉冲幅度大于检出电平时，电压比较器输出近似于供电电源的电平，车速脉冲过后，电压比较器输出低电平。 

如图3所示，所述车辆状态检测电路包括并联的开锁信号检测电路和倒退信号检测电路，分别用于检测车辆的开锁信号和倒退信号。 

如图4所示，所述定位控制器还可以包括一电平转换电路，用于对所述车载无线终端输入到定位控制器、或定位控制器输出给所述车载无线终端的信号进行电平转换；图3中该电平转换电路为电平转换芯片。 

如图5所示，GNSS移动站子系统中，正面吊/堆高机电瓶给定位控制器和GNSS接收机供电。GNSS接收机通过GNSS天线获得GNSS信息并发送给定位控制器。车载无线终端将接收到的GNSS差分数通过TxD2口发送给GNSS接收机，通过COM1口发送转锁信号给定位控制器，并接收定位控制器发送来的RS232电平的组合定位信息。定位控制器从正面吊/堆高机控制电路接收转锁信号、倒退信号和车速脉冲信号；另外还从正面吊/堆高机控制电路接收转锁输入电压，当转锁控制模块导通时输出转锁输出电压给正面吊/堆高机控制电路。 

本实施例中，所述处理控制模块还用于当判断本定位控制器所在设备处于静止状态时，对静止时的位置和航向信息不进行累加，避免静止状态下推 算误差的累加。当所述信号检测模块检测到的车速脉冲数目小于2个时，所述处理控制模块判断本定位控制所在设备处于静止状态。 

所述定位控制器航向的变化是通过角速度传感器进行测量的，本实施例中如图3所示，处理控制模块(即微处理器)通过A/D口和一滤波、缓冲电路连接所述角速度传感器。 

但是，角速度传感器的零值因个体的差异和温度的变化会有所不同，所以所述处理控制模块还用于当本定位控制器所在设备处于静止状态时，通过逐次逼近的方式对角速度传感器的零值进行调整，即在一段时间内处理控制模块进行以下操作：读取当前时刻角速度传感器的零值Z1，本处理控制模块采用的角速度传感器的零值为Z0，计算两者的差值ΔZ＝Z1-Z0，对角速度传感器零值进行校准，校准公式为Z0＝Z0+ΔZ*0.1；这样经过一段时间的校准，角速度传感器的零值将非常接近实际值，将ΔZ乘0.1是为了避免噪声对校准的影响。这种校准算法简单，计算量小，并且抗干扰能力强。实际应用时，不排除采用其它系数，比如0.15、0.05等；另外，如果ΔZ为Z0减去Z1，则校准公式为Z0＝Z0-ΔZ*0.1，但实质都是一样的。 

本实施例中，所述定位控制器还可以包括一电源转换模块和一电源接口；所述电源转换模块从所述电源接口接收输入的电源，然后转换成合适的电压后提供给所述惯导模块、信号检测模块、转锁控制模块和处理控制模块使用。 

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。 

Claims (8)

1.一种带有定位控制器的正面吊/堆高机定位控制系统，其特征在于，包括：GNSS基准站子系统，用于生成并播发GNSS差分改正数；

TOS接口子系统，用于提供集装箱分布信息和作业指令信息；

若干个GNSS移动站子系统，各自对应于一个正面吊/堆高机；各GNSS移动站子系统包括：

GNSS接收机，用于接收GNSS卫星信号并解算出GNSS信息，所述GNSS信息至少包括位置信息；接收所述GNSS差分改正数，并根据所述GNSS差分改正数对所述解算出的GNSS信息进行差分修正，获得差分定位状态的GNSS信息并输出；

车载无线终端，用于获取所述集装箱分布信息和捕获所述作业指令信息；根据所述位置信息获得本GNSS移动站子系统对应的正面吊/堆高机吊具位置，比较吊具位置和所述作业指令信息中待操作箱的箱位位置，当两者间的距离等于或小于阈值时，发送表示允许转锁的转锁信号，否则发送表示禁止转锁的转锁信号；

定位控制器，包括：转锁控制模块，用于接收所述转锁信号，当所述转锁信号表示允许转锁时，接通用于控制本GNSS移动站子系统对应的正面吊/堆高机上转锁结构受控状态的转锁控制回路，否则断开所述转锁控制回路；

惯导模块，用于提供本定位控制器所在设备的航向值；

信号检测模块，用于检测本定位控制器所在设备的车速脉冲信号；

处理控制模块，用于接收和解析外接GNSS接收机输出的GNSS信息；所述GNSS信息包括本定位控制器所在设备的位置、速度和航向信息；当所述GNSS信息可用，并且为差分定位状态、且本定位控制器所在设备处于非静止状态时，直接输出所述GNSS信息给所述车载无线终端；否则根据所述航向值、以及所述车速脉冲信号推算出里程值，组合所述航向值和里程值推算出本定位控制器所在设备的位置、速度和航向信息并输出给所述车载无线终端；还用于当判断本定位控制器所在设备处于静止状态时，对静止时的位置和航向信息不进行累加。 

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述转锁信号为高电平时表示禁止转锁，所述转锁信号为低电平时表示允许转锁；

所述转锁控制模块包括：

常开型固态继电器，该继电器包括控制输入端，及至少一组串接在转锁控制回路中的常开触点B和B’；转锁输入电压从B输入，从B’输出转锁输出电压；当控制输入端为高电平时所述常开触点B和B’之间闭合；

继电器控制电路，用于当所述转锁信号为高电平时，输入低电平给所述常开型固态继电器的控制输入端；当所述转锁信号为低电平时，输入高电平给所述常开型固态继电器的控制输入端；

断开所述转锁控制回路是指：所述固态继电器中所述常开触点B和B’之间断开；接通所述转锁控制回路是指：所述固态继电器中所述常开触点B和B’之间闭合。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，转锁控制模块还包括：

单刀双掷开关，静触点分别为继电器中一组常闭触点B和B’，将转锁控制回路的输入电路连接在所述开关的动触点上；当该动触点与触点B’接通时，转锁控制回路接通；当该动触点与触点B接通时，将常闭触点B和B’串接在转锁控制回路中。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

调度监控子系统；及

中心子系统，用于获取所述GNSS基准站子系统播发的差分改正数和所述TOS接口子系统提供的集装箱分布信息；保存上述信息并转发给各所述GNSS移动站子系统；

所述车载无线终端还用于收到请求解锁的指示后，发送解锁请求信息给所述中心子系统，在该解锁请求信息中携带本GNSS移动站子系统的标识；接收到解锁请求答复信息后，如果该解锁请求答复信息指示允许解锁，则发送表示允许转锁的转锁信号给定位控制器；

所述中心子系统收到所述解锁请求信息后，转发给所述调度监控子系统； 并且在收到所述调度监控子系统反馈的解锁请求答复信息后，根据解锁请求答复信息中的GNSS移动站子系统标识，将该解锁请求答复信息转发给相应的GNSS移动站子系统的车载无线终端；

所述调度监控子系统收到所述解锁请求信息后，反馈用于指示是否允许解锁的解锁请求答复信息，在该解锁请求答复信息中携带所述解锁请求信息中所携带的GNSS移动站子系统标识。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：

所述车载无线终端还用于收到请求恢复转锁控制的指示后，发送恢复转锁控制请求信息给所述中心子系统，在该恢复转锁控制请求信息中携带本GNSS移动站子系统的标识；如果该恢复转锁控制请求答复信息指示恢复转锁控制，则由车载无线终端根据吊具位置和所述作业指令信息中待操作箱的箱位位置判断是否允许转锁，并发送相应的转锁信号给定位控制器；如果该恢复转锁控制请求答复信息指示不恢复转锁控制，则发送表示允许转锁的转锁信号给定位控制器；

所述中心子系统收到所述恢复转锁控制请求信息后，转发给所述调度监控子系统；并且在收到所述调度监控子系统返回的恢复转锁控制请求答复信息后，根据恢复转锁控制请求答复信息中的GNSS移动站子系统标识，将该恢复转锁控制请求答复信息转发给相应的GNSS移动站子系统的车载无线终端；

所述调度监控子系统收到所述恢复转锁控制请求信息后，反馈用于指示是否恢复转锁控制的恢复转锁控制请求答复信息，在该恢复转锁控制请求答复信息中携带所述解锁请求信息中所携带的GNSS移动站子系统标识。

6.如权利要求1到5中任一项所述的系统，其特征在于：

当所述信号检测模块检测到的车速脉冲数目小于2个时，所述处理控制模块判断本定位控制器所在设备处于静止状态。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述惯导模块包括：

角速度传感器，用于输出本定位控制器所在设备的角速度；

航向推算模块，保存有本定位控制器所在设备的初始航向，用于对所述 角速度积分得到角度的变化量，根据所述初始航向和所述角度的变化量推算出航向值。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：

所述处理控制模块还用于当本定位控制器处于静止状态时，在一段时间内进行以下操作：取当前时刻角速度传感器的零值Z1，及本处理控制模块所采用的角速度传感器的零值Z0，得到Z0’为所述Z0加上0.1乘以ΔZ的积；其中ΔZ为Z1与Z0之差；用Z0’代替Z0作为角速度传感器的零值。 

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