CN111273300A - 露天矿矿用自卸卡车身份识别装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露天矿矿用自卸卡车身份识别装置及方法，装置包含角反射器定位阵列、超声雷达阵列、立柱、角反射器识别阵列和行车道，立柱沿竖直方向的顶端安装有超声雷达阵列，角反射器定位阵列和识别阵列设置在车厢的顶端，由超声雷达阵列扫描，解析两个阵列中角反射器的位置和数量，获得矿用自卸卡车的固有二进制编码，采用超声雷达与角反射器相结合，以相应位置是否检测出角反射器进行二进制编码，对矿用自卸卡车进行无源身份识别，不受高粉尘、低可见度影响，不需要矿用自卸卡车与检测设备之间进行通讯，采用双超声雷达定位的方式进行噪点清除，采用二维角反射器定位阵列进行角度校正，结构新颖，可靠实用，经济性良好。
Description
技术领域
本发明涉及露天矿区汽车运输技术领域，具体涉及一种露天矿矿用自卸卡车身份识别装置及方法。
背景技术
矿用自卸卡车是国内外大型露天矿区汽车运输的主要装备，担负着运输矿石、岩土的重要任务。矿用自卸卡车主要由车头、车架、车厢、车轮以及附带的动力、制动、减震缓冲装置等构成，具备自重大、载重大、体积大的特点。
在矿用自卸卡车运载矿石进入洗煤厂、运载岩土进入排土场等过程中，在场地出入口需要对矿用自卸卡车的身份进行识别，以便企业合理安排生产任务，也是考核驾驶员工作绩效的重要参考。目前，针对矿用自卸卡车的身份识别主要有以下几种方式：第一，人工在场地出入口依据车辆序列号进行登记；第二，基于机器视觉识别，在矿用自卸卡车指定位置贴装标识，由摄像机采集标识图像，通过解析来识别矿用自卸卡车身份；第三，基于RFID电子便签，利用WIFI、蓝牙、ZigBee、NFC等近距无线通讯技术，在场地出入口通过与信号接收器配对接收，识别矿用自卸卡车身份；第四，融合GPS、北斗等GNSS(全球卫星导航系统)技术，基于GSM、4G等远程无线通讯技术，同步传输车辆序列号和空间坐标信息，在企业控制平台上识别进出某个场地的矿用自卸卡车身份。
然而，现有研究尚存在以下问题：第一，采用人工职守的方式，显然浪费人力资源，效率较低；第二，采用机器视觉识别技术，需要摄像机能够清晰采集到标识，然而露天矿区环境恶劣、高粉尘、低可见度，容易造成摄像机成像不清，而标识自身也容易受到污损，因而可靠性较低；第三，采用近距无线通讯识别RFID电子标签，需要矿用自卸卡车自身的信号发射器与场地出入口的信号接收器可靠配对，以便传输RFID信息，然而矿用自卸卡车车体巨大，容易遮蔽信号，造成配对效率低，特别是多辆矿用自卸卡车距离较近时，容易产生多读和误读；第四，采用GNSS等技术识别整个矿区车辆身份和空间坐标，便于对露天矿区的高效管理，但前提是GNSS信号稳定，且GSM、4G等远程无线通讯畅通，然而露天矿区地形复杂，特别是深坑矿区，深度达数百米，再加上山体遮挡等因素，GNSS信号弱，检测精度低，GNSS容易漏检，特别是多辆矿用自卸卡车距离较近时，从GNSS信号难以区分车辆身份，同时，露天矿区一般人烟稀少、面积广阔，官方的移动信号塔数量有限，难以保障可靠的远程无线通讯，而搭建矿区独立的远程无线通讯系统，费用较高。因而有必要研究一种露天矿矿用自卸卡车身份识别装置，综合考虑可靠性、实用性、经济性，以便快速准确地识别矿用自卸卡车身份。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、快速准确识别、可靠性高的矿用自卸卡车身份识别装置及方法。
技术方案：本发明的一种露天矿矿用自卸卡车身份识别装置，它包括角反射器定位阵列、超声雷达阵列、立柱、角反射器识别阵列和让矿用自卸卡车经过的行车道；
所述的行车道沿水平纵向设置在地面上，行车道沿水平横向两侧设置有立柱，立柱沿竖直方向的顶端安装有超声雷达阵列，所述的超声雷达阵列包括两个相向安装的超声雷达，所述的角反射器定位阵列和角反射器识别阵列分别设置在车厢的顶端，角反射器定位阵列采用高回波性能角反射器，角反射器识别阵列采用低回波性能角反射器，角反射定位阵列包括三个高回波性能角反射器，分别沿水平横向和水平纵向布置在角反射器识别阵列的外围，所述角反射器识别阵列沿水平横向设置在角反射器定位阵列内部，由若干个排成一列的低回波性能角反射器构成；角反射器定位阵列和角反射器识别阵列由超声雷达阵列扫描，最终由超声雷达阵列解析两个阵列中角反射器的位置和数量，获得矿用自卸卡车的固有二进制编码。
所述角反射器定位阵列和角反射器识别阵列均由八面体角反射器构成。
所述低回波性能角反射器的排列次序对应着矿用自卸卡车的固有二进制编码，以相应位置是否出现低回波性能角反射器代表1和0。
一种使用上述露天矿矿用自卸卡车身份识别装置的识别方法，包括如下步骤：
(a)在地面上沿水平纵向安装行车道，在行车道沿水平横向的两侧安装立柱，在立柱沿竖直方向的顶端安装超声雷达阵列；
(b)在车厢顶端沿水平纵向和水平横向安装三个高回波性能八面体角反射器，组装成角反射器定位阵列；
(c)以八位二进制数对矿用自卸卡车进行编码，作为该车的固有条码，以固有条码为依据，选择若干个低回波性能角反射器，在水平横向布置的角反射器定位阵列之间依次等距布置，当固有条码为1时，相应位置设置角反射器，当固有条码为0时，相应位置不设置角反射器，从而在角反射器定位阵列内部沿水平横向构成角反射器识别阵列；
(d)当矿用自卸卡车通过超声雷达阵列时，两超声雷达同时沿水平扇面对车体扫描，基于超声回波的方向、时间和功率，生成雷达影像，由于八面体角反射器远高于车体的反射特性，因而在雷达影像上会突出显现；
(e)进行雷达图像噪点去除，考虑矿用自卸卡车车体庞大、结构复杂，车体的某个部位在单一方向上有可能形成较为强烈的回波，干扰角反射器的识别，但车体的该部位在另一方向上显然不具备八面体角反射器沿多个方向的强烈回波特性，因而将两个超声雷达获得的雷达影像进行叠加判断，如果某个点在两张雷达图像上出现较大的回波特性差异，或者该点只孤立地产生在一张雷达图像上，则可以判断该点是伪点，进行剔除，从而更为准确地获得角反射器数量和坐标，同时，由于角反射器定位阵列采用高回波性能角反射器，其超声回波的功率要高于角反射器识别阵列，从而识别出角反射器定位阵列和角反射器识别阵列；
(f)进行雷达图像角度校正，考虑矿用自卸卡车穿过超声雷达阵列时，有可能不沿水平纵向，出现一定的偏斜，以角反射器定位阵列的三个角反射器坐标为基准，获得角反射器定位阵列长边与水平横向的夹角α，通过仿射变换，将定位阵列的长边变换为水平横向；
(g)进行矿用自卸卡车身份识别，由于角反射器定位阵列和角反射器识别阵列中各角反射器的间距已知，以角反射器识别阵列为对象，沿水平横向，每隔固定间距，检测是否出现角反射器，当出现角反射器时，认定为1，当没有出现角反射器时，则认定为0，从而检测出矿用自卸卡车的固有二进制条码，识别出该车的身份。
有益效果：本发明装置采用超声雷达与角反射器相结合，以相应位置是否检测出角反射器进行二进制编码，对矿用自卸卡车进行无源身份识别，成本较低，采用超声检测技术，不受高粉尘、低可见度等恶劣环境影响，不需要矿用自卸卡车与检测设备之间进行通讯，不受无线网络传输可靠性的影响，采用双超声雷达定位的方式进行噪点清除，避免了车体中的复杂构件的角反射器识别的干扰，准确性高，采用二维角反射器定位阵列有利于快速定位识别阵列，并进行角度校正，不受车体通过角度的影响，结构新颖，可靠实用，经济性良好，在本技术领域内具有广泛的应用价值。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图2是本发明装置的矿用自卸卡车身份识别原理示意图。
图中：1—矿用自卸卡车，1-a—车厢，2—角反射器定位阵列，3—超声雷达阵列，4—立柱，5—角反射器识别阵列，6—行车道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的一种露天矿矿用自卸卡车身份识别装置，主要由角反射器定位阵列(2)、超声雷达阵列(3)、立柱(4)、角反射器识别阵列(5)和让矿用自卸卡车(1)经过的行车道(6)构成；
所述的行车道(6)沿水平纵向设置在地面上，行车道(6)沿水平横向两侧设置有立柱(4)，立柱(4)沿竖直方向的顶端安装有超声雷达阵列(3)，所述的超声雷达阵列(3)包括两个相向安装的超声雷达，所述的角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)分别设置在车厢(1-a)的顶端，角反射器定位阵列(2)采用高回波性能角反射器，角反射器识别阵列(5)采用低回波性能角反射器，角反射定位阵列(2)包括三个高回波性能角反射器，分别沿水平横向和水平纵向布置在角反射器识别阵列(5)的外围，所述角反射器识别阵列(5)沿水平横向设置在角反射器定位阵列(2)内部，由若干个排成一列的低回波性能角反射器构成；角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)由超声雷达阵列(3)扫描，最终由超声雷达阵列(3)解析两个阵列中角反射器的位置和数量，获得矿用自卸卡车(1)的固有二进制编码。
所述角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)均由八面体角反射器构成。
所述低回波性能角反射器的排列次序对应着矿用自卸卡车(1)的固有二进制编码，以相应位置是否出现低回波性能角反射器代表1和0。
本发明的露天矿矿用自卸卡车身份的识别方法，具体步骤如下：
(a)在地面上沿水平纵向安装行车道(6)，在行车道(6)沿水平横向的两侧安装立柱(4)，在立柱(4)沿竖直方向的顶端安装超声雷达阵列(3)；
(b)在车厢(1-a)顶端沿水平纵向和水平横向安装三个高回波性能八面体角反射器，组装成角反射器定位阵列(2)；
(c)以八位二进制数对矿用自卸卡车(1)进行编码，作为该车的固有条码，以固有条码为依据，选择若干个低回波性能角反射器，在水平横向布置的角反射器定位阵列(2)之间依次等距布置，当固有条码为1时，相应位置设置角反射器，当固有条码为0时，相应位置不设置角反射器，从而在角反射器定位阵列(2)内部沿水平横向构成角反射器识别阵列(5)；
(d)当矿用自卸卡车(1)通过超声雷达阵列(3)时，两超声雷达同时沿水平扇面对车体扫描，基于超声回波的方向、时间和功率，生成雷达影像，由于八面体角反射器远高于车体的反射特性，因而在雷达影像上会突出显现；
(e)进行雷达图像噪点去除，考虑矿用自卸卡车(1)车体庞大、结构复杂，车体的某个部位在单一方向上有可能形成较为强烈的回波，干扰角反射器的识别，但车体的该部位在另一方向上显然不具备八面体角反射器沿多个方向的强烈回波特性，因而将两个超声雷达获得的雷达影像进行叠加判断，如果某个点在两张雷达图像上出现较大的回波特性差异，或者该点只孤立地产生在一张雷达图像上，则可以判断该点是伪点，进行剔除，从而更为准确地获得角反射器数量和坐标，同时，由于角反射器定位阵列(2)采用高回波性能角反射器，其超声回波的功率要高于角反射器识别阵列(5)，从而识别出角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)；
(f)进行雷达图像角度校正，考虑矿用自卸卡车(1)穿过超声雷达阵列(3)时，有可能不沿水平纵向，出现一定的偏斜，以角反射器定位阵列(2)的三个角反射器坐标为基准，获得角反射器定位阵列(2)长边与水平横向的夹角α，通过仿射变换，将定位阵列的长边变换为水平横向；
(g)进行矿用自卸卡车(1)身份识别，由于角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)中各角反射器的间距已知，以角反射器识别阵列(5)为对象，沿水平横向，每隔固定间距，检测是否出现角反射器，当出现角反射器时，认定为1，当没有出现角反射器时，则认定为0，从而检测出矿用自卸卡车(1)的固有二进制条码，识别出该车的身份。
Claims (4)
1.一种露天矿矿用自卸卡车身份识别装置，其特征在于：它包括角反射器定位阵列(2)、超声雷达阵列(3)、立柱(4)、角反射器识别阵列(5)和让矿用自卸卡车(1)经过的行车道(6)；
所述的行车道(6)沿水平纵向设置在地面上，行车道(6)沿水平横向两侧设置有立柱(4)，立柱(4)沿竖直方向的顶端安装有超声雷达阵列(3)，所述的超声雷达阵列(3)包括两个相向安装的超声雷达，所述的角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)分别设置在车厢(1-a)的顶端，角反射器定位阵列(2)采用高回波性能角反射器，角反射器识别阵列(5)采用低回波性能角反射器，角反射定位阵列(2)包括三个高回波性能角反射器，分别沿水平横向和水平纵向布置在角反射器识别阵列(5)的外围，所述角反射器识别阵列(5)沿水平横向设置在角反射器定位阵列(2)内部，由若干个排成一列的低回波性能角反射器构成；角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)由超声雷达阵列(3)扫描，最终由超声雷达阵列(3)解析两个阵列中角反射器的位置和数量，获得矿用自卸卡车(1)的固有二进制编码。
2.根据权利要求1所述的一种露天矿矿用自卸卡车身份识别装置，其特征在于：所述角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)均由八面体角反射器构成。
3.根据权利要求1所述的一种露天矿矿用自卸卡车身份识别装置，其特征在于：所述低回波性能角反射器的排列次序对应着矿用自卸卡车(1)的固有二进制编码，以相应位置是否出现低回波性能角反射器代表1和0。
4.一种使用权利要求1、2或3所述露天矿矿用自卸卡车身份识别装置的识别方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)在地面上沿水平纵向安装行车道(6)，在行车道(6)沿水平横向的两侧安装立柱(4)，在立柱(4)沿竖直方向的顶端安装超声雷达阵列(3)；
(b)在车厢(1-a)顶端沿水平纵向和水平横向安装三个高回波性能八面体角反射器，组装成角反射器定位阵列(2)；
(c)以八位二进制数对矿用自卸卡车(1)进行编码，作为该车的固有条码，以固有条码为依据，选择若干个低回波性能角反射器，在水平横向布置的角反射器定位阵列(2)之间依次等距布置，当固有条码为1时，相应位置设置角反射器，当固有条码为0时，相应位置不设置角反射器，从而在角反射器定位阵列(2)内部沿水平横向构成角反射器识别阵列(5)；
(d)当矿用自卸卡车(1)通过超声雷达阵列(3)时，两超声雷达同时沿水平扇面对车体扫描，基于超声回波的方向、时间和功率，生成雷达影像，由于八面体角反射器远高于车体的反射特性，因而在雷达影像上会突出显现；
(e)进行雷达图像噪点去除，考虑矿用自卸卡车(1)车体庞大、结构复杂，车体的某个部位在单一方向上有可能形成较为强烈的回波，干扰角反射器的识别，但车体的该部位在另一方向上显然不具备八面体角反射器沿多个方向的强烈回波特性，因而将两个超声雷达获得的雷达影像进行叠加判断，如果某个点在两张雷达图像上出现较大的回波特性差异，或者该点只孤立地产生在一张雷达图像上，则可以判断该点是伪点，进行剔除，从而更为准确地获得角反射器数量和坐标，同时，由于角反射器定位阵列(2)采用高回波性能角反射器，其超声回波的功率要高于角反射器识别阵列(5)，从而识别出角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)；
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(g)进行矿用自卸卡车(1)身份识别，由于角反射器定位阵列(2)和角反射器识别阵列(5)中各角反射器的间距已知，以角反射器识别阵列(5)为对象，沿水平横向，每隔固定间距，检测是否出现角反射器，当出现角反射器时，认定为1，当没有出现角反射器时，则认定为0，从而检测出矿用自卸卡车(1)的固有二进制条码，识别出该车的身份。
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| GR01 | Patent grant | ||
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