CN108981684B - 集装箱卡车定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集装箱卡车定位方法，包括步骤：采集桥吊所在区域的图像；对所述图像进行处理以获取集装箱卡车的预设点与标志物的纵向距离、集装箱卡车车身与车道线的夹角及标志物与预设停车线的纵向距离；控制行驶的集装箱卡车车身与车道线的夹角在预设范围内；控制集装箱卡车行驶至集装箱卡车的预设点与标志物的纵向距离等于标志物与预设停车线的纵向距离。本发明提供的集装箱卡车定位方法，能够实现集装箱卡车精准定位。本发明还提供一种集装箱卡车定位系统。

Description

集装箱卡车定位系统及方法

【技术领域】

本发明涉及集装箱装卸运输领域，尤其涉及一种集装箱卡车定位系 统及方法。

【背景技术】

随着全球化经济浪潮的发展，海运承载全球超过60％的贸易，以其 低成本、运量大等特点一直占据运输龙头。集装箱作为衔接海运与其他 运输方式的重要手段，其吞吐量是衡量港口能力的重要评估指标，所以 集装箱的运输效率和运输方式一直倍受国际社会的关注。

作为运载集装箱的集装箱卡车其精准的定位停车成为集装箱卡车 自动运输效率的关键。现有的集装箱卡车采用基于RTK(Real-time kinematic，实时动态)差分的高精度卫星导航系统定位技术来实现精准 定位停车。该方法通过接收GPS(Global PositioningSystem，全球定位 系统)，GLONASS(GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM，全 球卫星导航系统)和北斗等卫星系统的定位数据以及差分信号数据来得 到集装箱卡车自身的厘米级别的相对于地图的位置信息，并以此得到集 装箱卡车与预设停车点的相对位置，从而实现精准停车。但该技术存在 局限：首先，集装箱卡车自身的精确位置信息必须在非常开阔的地方中 解算，而桥吊的多层钢架结构则会对桥吊下的全球卫星定位系统接收机 造成明显的多径效应，从而导致卫星定位精度低甚至无法完成位置的计 算；其次，需要预先建好地图以及预先设定的相对于地图的停车点，而 桥吊的走向随作业而移动，因此导致无法预先获得准确的地图信息以及 停车点。

鉴于此，实有必要提供一种集装箱卡车定位系统及方法以克服上述 缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种能够实现集装箱卡车精准定位的集装箱 卡车定位系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种集装箱卡车定位系统，包括采 集模块、处理模块及控制模块；所述处理模块与所述采集模块及所述控 制模块相连；所述采集模块用于采集桥吊所在区域的图像；所述处理模 块用于对所述图像进行处理以获取集装箱卡车的预设点与标志物的纵 向距离、集装箱卡车车身与车道线的夹角及标志物与预设停车线的纵向 距离；所述控制模块用于控制行驶的集装箱卡车车身与车道线的夹角在 预设范围内及控制集装箱卡车行驶至集装箱卡车的预设点与标志物的 纵向距离等于标志物与预设停车线的纵向距离。

本发明还提供一种集装箱卡车定位方法，包括如下步骤：

采集桥吊所在区域的图像；

对所述图像进行处理以获取集装箱卡车的预设点与标志物的纵向 距离、集装箱卡车车身与车道线的夹角及标志物与预设停车线的纵向距 离；

控制行驶的集装箱卡车车身与车道线的夹角在预设范围内；

控制集装箱卡车行驶至集装箱卡车的预设点与标志物的纵向距离 等于标志物与预设停车线的纵向距离。

本发明的集装箱卡车定位系统，通过所述采集模块采集桥吊所在区 域的图像，所述处理模块对所述图像进行处理以获取集装箱卡车的预设 点与标志物的纵向距离、集装箱卡车车身与车道线的夹角及标志物与预 设停车线的纵向距离，所述控制模块控制行驶的集装箱卡车车身与车道 线的夹角在预设范围内及控制集装箱卡车行驶至集装箱卡车的预设点 与标志物的纵向距离等于标志物与预设停车线的纵向距离，从而使得所 述集装箱卡车精准停靠于所述预设停车线，实现了集装箱卡车的自动精 准停车，提高桥吊作业的效率。

为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明 较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的 某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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 相关的附图。

图1为本发明实施方式提供的发集装箱卡车定位系统的功能模块图。

图2为本发明实施方式提供的桥吊坐标系及卡车坐标系的示意图。

图3为本发明实施方式提供的集装箱卡车定位方法的流程图。

图4为图3所示的集装箱卡车定位方法的子流程图。

图5为图3所示的集装箱卡车定位方法的子流程图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施 例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中 提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的 范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领 域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到 另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的 所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人士通常理解 的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明提供的一种集装箱卡车定位系统100，包括采集 模块10、处理模块20及控制模块30，所述处理模块20与所述采集模块10 及所述控制模块30相连。

请参阅图2，所述采集模块10用于采集桥吊40所在区域的图像。所 述图像包括设置有标志物80的桥吊40、车道线50、集装箱卡车60及预设 停车线70；所述桥吊40与所述车道线50相互平行，所述集装箱卡车60位 于所述车道线50之间，所述预设停车线70与所述车道线50相互垂直。

具体的，所述采集模块10的数量为多个，多个采集模块10分别设置 于所述桥吊40、所述集装箱卡车60的两侧及所述集装箱卡车60的车头， 以采集桥吊40所在区域的完整图像。所述采集模块10能够与所述处理模 块20进行有线或无线通行。所述采集模块10可以是激光扫描仪或摄像头， 也可以是其他具有相似功能的设备。本实施方式中，所述标志物80为反 光标志物，以便于识别。

可以理解的，所述桥吊40架设于码头的上方且与码头面平行，所述 车道线50及所述预设停车线70标设于码头上，每辆集装箱卡车60行驶或 停放于两条车道线50之间，两条车道线50之间的距离略大于集装箱卡车 60车身的宽度。

所述处理模块20用于对所述图像进行处理以获取集装箱卡车60的 预设点与标志物80的纵向距离、集装箱卡车60车身与车道线50的夹角及 标志物80与预设停车线70的纵向距离。所述集装箱卡车60的预设点通常 设置于所述集装箱卡车60的惯导设备处。

具体的，所述处理模块20包括识别单元21、建模单元22及计算单元 23。所述识别单元21用于识别所述标志物80在所述图像中的位置。所述 建模单元22建立以所述标志物80为坐标原点、所述桥吊40的走向为y轴 及垂直于所述桥吊40的走向的方向为x轴的桥吊坐标系及以所述集装箱 卡车60的预设点为坐标原点、集装箱卡车60车身的走向为y′轴及垂直于 集装箱卡车60车身的走向的方向为x′轴的卡车坐标系。

因所述桥吊40在所述码头上始终保持垂直于码头面升降，所以所述 建模单元22只需建立二维坐标系即可实现所述桥吊40、所述集装箱卡车 60及所述预设停车线70的精准定位。

若所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物80的坐标为 (x,y,θ)，其中，x为所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物80的 横向坐标，y为所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物80的纵向 坐标，θ为所述集装箱卡车60车身与所述桥吊40的走向的夹角；所述预 设停车线70在所述桥吊40坐标系中的纵向坐标为y*；所述标志物80在所 述卡车坐标系中的坐标为(x′_m,y′_m)；所述标志物80在所述桥吊40坐标系 中的坐标为(x_m,y_m)；则根据坐标转换关系，得：

x_m＝(x′_m-x)*cosθ+(y′_m-y)*sinθ

y_m＝-(x′_m-x)*sinθ+(y′_m-y)*cosθ

由于y*，(x′_m,y′_m)及(x′_m,y′_m)为已知量，因此，可通过在所述桥吊40 上设置两个标志物80求取所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志 物80的坐标(x,y,θ)。当所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物 80的坐标(x,y,θ)已知时，结合所述预设停车线70在所述桥吊40坐标系 中的纵向坐标为y*，即可获知所述集装箱卡车60的预设点与预设停车线 70的距离，从而实现所述集装箱卡车60的精准定位并停车。

所述计算单元23用于计算桥吊40坐标系中标志物80与预设停车线70沿y轴的纵向距离及卡车坐标系中集装箱卡车60的预设点与标志物80 沿y′轴的纵向距离。所述集装箱卡车60的预设点与标志物80的纵向距离 即卡车坐标系中集装箱卡车60的预设点与标志物80沿y′轴的纵向距离。 所述标志物80与预设停车线70的纵向距离即桥吊40坐标系中标志物80 与预设停车线70沿y轴的纵向距离。所述计算单元23还用于计算集装箱 卡车60车身与车道线50的夹角。

所述控制模块30用于控制行驶的集装箱卡车60车身与车道线50的 夹角在预设范围内及控制集装箱卡车60行驶至集装箱卡车60的预设点 与标志物80的纵向距离等于标志物80与预设停车线70的纵向距离。

具体的，当所述集装箱卡车60行驶于所述车道线50之间时，所述采 集模块10实时采集桥吊40所在区域的图像，所述控制模块30还用于判断 所述集装箱卡车60车身与车道线50的夹角是否在所述预设范围内，若所 述集装箱卡车60车身与车道线50的夹角超出所述预设范围，所述控制模 块30通过调整所述集装箱卡车60的行驶方向控制集装箱卡车60车身与 车道线50的夹角在预设范围内，从而保证所述集装箱卡车60车身沿与车 道线50大致平行的方向行驶。若所述集装箱卡车60车身与车道线50的夹 角在所述预设范围内，所述控制模块30控制所述集装箱卡车60保持当前 的行驶方向。

当所述集装箱卡车60行驶至集装箱卡车60的预设点与标志物80的 纵向距离等于标志物80与预设停车线70的纵向距离时，所述集装箱卡车 60的预设点与所述预设停车线70重合，所述控制模块30控制所述集装箱 卡车60停止行驶，实现所述集装箱卡车60精准停靠于所述预设停车线70 上，从而使得所述桥吊40能够对所述集装箱卡车60的集装箱进行精准的 拆卸。

当所述预设范围为大于-5°且小于5°的角度范围时，θ趋向于0°， 此时，cosθ趋于1，sinθ趋于0，等式：

x_m＝(x′_m-x)*cosθ+(y′_m-y)*sinθ

y_m＝-(x′_m-x)*sinθ+(y′_m-y)*cosθ

中只剩两个未知量x及y，因此，可通过在所述桥吊40上设置一个标 志物80求取所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物80的坐标。

当所述标志物80与预设停车线70的纵向距离小于0.5米，所述标志物 80与所述车道线50之间的中心线的横向距离小于0.5米且所述预设范围 为大于-5°且小于5°的角度范围时，所述集装箱卡车60的预设点与所述 预设停车线70之间距离的误差小于5厘米。所述车道线50之间的中心线 为每辆集装箱卡车60两侧的车道线50之间的中心线。

综上所述，本发明的集装箱卡车定位系统，通过所述采集模块10采 集桥吊40所在区域的图像，所述处理模块20对所述图像进行处理以获取 集装箱卡车60的预设点与标志物80的纵向距离、集装箱卡车60车身与车 道线50的夹角及标志物80与预设停车线70的纵向距离，所述控制模块30 控制行驶的集装箱卡车60车身与车道线50的夹角在预设范围内及控制 集装箱卡车60行驶至集装箱卡车60的预设点与标志物80的纵向距离等 于标志物80与预设停车线70的纵向距离，从而使得所述集装箱卡车60精 准停靠于所述预设停车线70，实现了集装箱卡车60的自动精准停车，提 高桥吊40作业的效率。

可以理解，图1所示的原理框图仅为示意，所述集装箱卡车定位系 统100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示 不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

请参阅图3，其为本发明较佳实施例提供的集装箱卡车定位方法的 流程图。所应说明的是，本发明的方法并不受限于下述步骤的顺序，且 其他实施例中，本发明的方法可以只包括以下步骤的其中一部分，或者 其中的部分步骤可以被删除。此外，在其他实施方式中，一个步骤可以 被拆分为多个步骤，或者多个步骤也可以合并为一个步骤。

步骤S1，采集桥吊40所在区域的图像。

步骤S2，对所述图像进行处理以获取集装箱卡车60的预设点与标志 物80的纵向距离、集装箱卡车60车身与车道线50的夹角及标志物80与预 设停车线70的纵向距离。

步骤S3，控制行驶的集装箱卡车60车身与车道线50的夹角在预设范 围内。

步骤S4，控制集装箱卡车60行驶至集装箱卡车60的预设点与标志物 80的纵向距离等于标志物80与预设停车线70的纵向距离。

步骤S5，控制所述集装箱卡车60停止行驶。

请参阅图4，其为步骤S2的子流程图。所述对所述图像进行处理以 获取集装箱卡车60的预设点与标志物80的纵向距离、集装箱卡车60车身 与车道线50的夹角及标志物80与预设停车线70的纵向距离，具体包括：

步骤S21，识别所述标志物80在所述图像中的位置。

步骤S22，建立以所述标志物80为坐标原点、所述桥吊40的走向为y 轴及垂直于所述桥吊40的走向的方向为x轴的桥吊40坐标系及以所述集 装箱卡车60的预设点为坐标原点、集装箱卡车60车身的走向为y′轴及垂 直于集装箱卡车60车身的走向的方向为x′轴的卡车坐标系。

若所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物80的坐标为 (x,y,θ)，其中，x为所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物80的 横向坐标，y为所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物80的纵向 坐标，θ为所述集装箱卡车60车身与所述桥吊40的走向的夹角；所述预 设停车线70在所述桥吊40坐标系中的纵向坐标为y*；所述标志物80在所 述卡车坐标系中的坐标为(x′_m,y′_m)；所述标志物80在所述桥吊40坐标系 中的坐标为(x_m,y_m)；则根据坐标转换关系，得：

x_m＝(x′_m-x)*cosθ+(y′_m-y)*sinθ

y_m＝-(x′_m-x)*sinθ+(y′_m-y)*cosθ

由于y*，(x′_m,y′_m)及(x′_m,y′_m)为已知量，因此，可通过在所述桥吊40 上设置两个标志物80求取所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志 物80的坐标(x,y,θ)。当所述集装箱卡车60的预设点相对于所述标志物 80的坐标(x,y,θ)已知时，结合所述预设停车线70在所述桥吊40坐标系 中的纵向坐标为y*，即可获知所述集装箱卡车60的预设点与预设停车线 70的距离，从而实现所述集装箱卡车60的精准定位并停车。

步骤S23，计算桥吊40坐标系中标志物80与预设停车线70沿y轴的纵 向距离及卡车坐标系中集装箱卡车60的预设点与标志物80沿y′轴的纵向 距离。

步骤S24，计算集装箱卡车60车身与车道线50的夹角。

请参阅图5，其为步骤S3的子流程图。所述控制行驶的集装箱卡车 60车身与车道线50的夹角在预设范围内，具体包括：

步骤S31，判断所述集装箱卡车60车身与车道线50的夹角是否在所 述预设范围内。若所述集装箱卡车60车身与车道线50的夹角超出所述预 设范围，执行步骤S32；若所述集装箱卡车60车身与车道线50的夹角在 所述预设范围内，执行步骤S33。

步骤S32，通过调整所述集装箱卡车60的行驶方向控制集装箱卡车 60车身与车道线50的夹角在预设范围内。

步骤S33，控制所述集装箱卡车60保持当前的行驶方向。

需要说明的是，前述图1实施例中，对集装箱卡车定位系统100的解 释说明也适用于该实施例的室内电灯调整系统的方法，其实现原理类似， 此处不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、 或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实 施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在 一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包 括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形 式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机 程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令 实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或 方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用 计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理 器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框 图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据 处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机 可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流 程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的 功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设 备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计 算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用 于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方 框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡 是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直 接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护 范围内。

Claims (4)

1.一种集装箱卡车定位系统，其特征在于，包括采集模块、处理模块及控制模块；所述处理模块与所述采集模块及所述控制模块相连；所述采集模块用于采集桥吊所在区域的图像；所述处理模块用于对所述图像进行处理以获取集装箱卡车的预设点与标志物的纵向距离、集装箱卡车车身与车道线的夹角及标志物与预设停车线的纵向距离；所述控制模块用于控制行驶的集装箱卡车车身与车道线的夹角在预设范围内及控制集装箱卡车行驶至集装箱卡车的预设点与标志物的纵向距离等于标志物与预设停车线的纵向距离；

其中，所述处理模块包括识别单元、建模单元及计算单元；所述识别单元用于识别所述标志物在所述图像中的位置；所述建模单元建立以所述标志物为坐标原点、所述桥吊的走向为y轴及垂直于所述桥吊的走向的方向为x轴的桥吊坐标系及以所述集装箱卡车的预设点为坐标原点、集装箱卡车车身的走向为y'轴及垂直于集装箱卡车车身的走向的方向为x'轴的卡车坐标系；所述计算单元用于计算桥吊坐标系中标志物与预设停车线沿y轴的纵向距离及卡车坐标系中集装箱卡车的预设点与标志物沿y'轴的纵向距离；

所述控制模块还用于判断所述集装箱卡车车身与车道线的夹角是否在所述预设范围内；若所述集装箱卡车车身与车道线的夹角超出所述预设范围，所述控制模块还用于通过调整所述集装箱卡车的行驶方向控制集装箱卡车车身与车道线的夹角在预设范围内；还用于控制所述集装箱卡车停止行驶。

2.如权利要求1所述的集装箱卡车定位系统，其特征在于，所述图像包括设置有所述标志物的桥吊、车道线、集装箱卡车及预设停车线；所述桥吊与所述车道线相互平行，所述集装箱卡车位于所述车道线之间，所述预设停车线与所述车道线相互垂直。

3.一种集装箱卡车定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集桥吊所在区域的图像；

对所述图像进行处理以获取集装箱卡车的预设点与标志物的纵向距离、集装箱卡车车身与车道线的夹角及标志物与预设停车线的纵向距离；

控制行驶的集装箱卡车车身与车道线的夹角在预设范围内；

控制集装箱卡车行驶至集装箱卡车的预设点与标志物的纵向距离等于标志物与预设停车线的纵向距离；

其中，所述对所述图像进行处理以获取集装箱卡车的预设点与标志物的纵向距离、集装箱卡车车身与车道线的夹角及标志物与预设停车线的纵向距离，包括：

识别所述标志物在所述图像中的位置；

建立以所述标志物为坐标原点、所述桥吊的走向为y轴及垂直于所述桥吊的走向的方向为x轴的桥吊坐标系及以所述集装箱卡车的预设点为坐标原点、集装箱卡车车身的走向为y'轴及垂直于集装箱卡车车身的走向的方向为x'轴的卡车坐标系；

计算桥吊坐标系中标志物与预设停车线沿y轴的纵向距离及卡车坐标系中集装箱卡车的预设点与标志物沿y'轴的纵向距离；

计算集装箱卡车车身与车道线的夹角；

所述控制行驶的集装箱卡车车身与车道线的夹角在预设范围内，包括：

判断所述集装箱卡车车身与车道线的夹角是否在所述预设范围内；

若所述集装箱卡车车身与车道线的夹角超出所述预设范围，通过调整所述集装箱卡车的行驶方向控制集装箱卡车车身与车道线的夹角在预设范围内；

还包括：控制所述集装箱卡车停止行驶。

4.如权利要求3所述的集装箱卡车定位方法，其特征在于，所述图像包括设置有所述标志物的桥吊、车道线、集装箱卡车及预设停车线；所述桥吊与所述车道线相互平行，所述集装箱卡车位于所述车道线之间，所述预设停车线与所述车道线相互垂直。

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