CN112799045A - 装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法、装置和系统 - Google Patents

装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法、装置和系统 Download PDF

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CN112799045A CN202011628635.8A CN202011628635A CN112799045A CN 112799045 A CN112799045 A CN 112799045A CN 202011628635 A CN202011628635 A CN 202011628635A CN 112799045 A CN112799045 A CN 112799045A
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Abstract

本申请涉及一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法、装置、系统、计算机设备和存储介质。该方法包括：获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值；计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。采用本方法能够提高装船机溜筒防撞距离曲线的准确度，以采取更具针对性的装船机溜筒防撞措施而降低碰撞风险。

Description

装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法、装置和系统
技术领域
本申请涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法、装置、系统、计算机设备和存储介质。
背景技术
装船机是用于散货港口中的大型散料机械设备，包括大车行走、臂架伸缩、臂架俯仰、溜筒等机构。装船机溜筒是装船机作业的重要部件，主要负责将散料引导进入货船的船舱内部。在装船作业时，装船机溜筒需要频繁地移动，易与船的舱沿或舱盖发生碰撞。
传统技术中，通过在装船机溜筒周围设置的雷达来采集与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离数据即目标距离数据，以提醒装船机的工作人员采取相应的装船机溜筒防撞措施。然而，由于装船机溜筒所处的工业场景复杂以及雷达存在多勒普模糊问题，传统方法中获得的目标距离数据存在准确度不足的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法、装置、系统、计算机设备和存储介质，可以通过拟合后的装船机溜筒防撞距离曲线，准确获得与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离值即目标距离数据，以提醒装船机的工作人员采取更具针对性的装船机溜筒防撞措施。
第一方面，提供了一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，所述方法包括：
获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；
根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值；
计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值；
对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定；
根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
在其中一个实施例中，获取目标物与装船机溜筒的距离值集合的步骤，包括：获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据；对回波数据进行解析处理，并根据解析的结果生成距离值集合。
在其中一个实施例中，获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据的步骤，包括：根据纵向防撞检测范围和横向防撞检测范围，确定预设防撞检测区域；获取雷达探测设备反馈的在预设防撞检测区域的目标物的回波数据。
在其中一个实施例中，纵向防撞检测范围根据雷达探测设备的安装平台与装船机溜筒的下侧的距离、安装平台与船舱口的距离确定；横向防撞检测范围根据船舱口的大小确定。
在其中一个实施例中，幅度系数的表达式为：
Figure BDA0002873554240000021
其中，w为幅度系数；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围；
Figure BDA0002873554240000022
为纵向防撞检测范围的平均值；n为距离值的个数；i为自然数。
在其中一个实施例中，基量的表达式为：
Figure BDA0002873554240000023
其中，b为基量；n为距离值的个数；i为自然数；w为幅度系数；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围。
在其中一个实施例中，根据解析的结果生成距离值集合的步骤，包括：根据滤波参数，对解析的结果进行滤波处理后得到距离值集合；滤波参数根据目标物的雷达散射截面确定。
第二方面，提供了一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，上述装置包括：获取模块、拟合值计算模块、突变值计算模块、距离值修正模块以及曲线生成模块。
其中，获取模块用于获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；拟合值计算模块用于根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对装船机溜筒防撞距离曲线中各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值；突变值计算模块用于计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值；距离值修正模块用于对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定；曲线生成模块用于根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时实现上述第一方面任一所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法。
第四方面，提供了一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统，该系统包括雷达探测设备和计算机设备。其中，雷达探测设备与计算机设备通信连接；
雷达探测设备用于获取目标物的回波数据；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；
计算机设备用于获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据，还用于对回波数据进行解析处理，并根据解析的结果生成距离值集合；计算机设备还用于根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值；计算机设备还用于计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值；计算机设备还用于对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定；计算机设备还用于根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
在其中一个实施例中，该系统还包括显示设备，该显示设备连接计算机设备，用于显示装船机溜筒防撞距离曲线。
在其中一个实施例中，雷达探测设备包括若干个雷达；各个雷达分别安装在雷达探测设备的安装平台的东面、西面、南面和北面。
在其中一个实施例中，雷达数量为8个，分别为第一雷达、第二雷达、第三雷达、第四雷达、第五雷达、第六雷达、第七雷达和第八雷达。
其中，第一雷达、第三雷达、第五雷达和第七雷达在装船机溜筒垂直于海平面时，与装船机溜筒平行。第一雷达和第二雷达安装在装船机溜筒的东面；第二雷达与第一雷达成55°夹角。第三雷达和第四雷达安装在装船机溜筒的西面；第四雷达与第三雷达成55°夹角。第五雷达和第六雷达安装在装船机溜筒的南面；第六雷达与第五雷达成55°夹角。第七雷达和第八雷达安装在装船机溜筒的北面；第八雷达与第七雷达成55°夹角。
在其中一个实施例中，雷达为毫米波雷达。
第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法。
上述装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法、装置、系统、计算机设备和存储介质，通过获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体，并根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值，而后，计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值，接着，对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定，最后，根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。基于此，通过拟合和修正，得到准确的装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离数据即目标距离数据，从而避免了因装船机溜筒所处的工业场景复杂以及雷达存在多勒普模糊问题，也就提高了最后得到的装船机溜筒防撞距离曲线的准确度，以提醒装船机的工作人员采取更具针对性的装船机溜筒防撞措施。
附图说明
图1为一个实施例中装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法的流程示意图；
图2为一个实施例中获取目标物与装船机溜筒的距离值集合的步骤的流程示意图；
图3为一个实施例中获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据的步骤的流程示意图；
图4为一个实施例中装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置的结构框图；
图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
散货港口的装船作业过程，作为疏港的重要环节，其能够以快速、安全、可控的方式将货物输送至船舱，是评价一个散料码头货物转运能力的关键指标。装船机主要分为大车行走、臂架伸缩、臂架俯仰以及溜筒等几大部分，其中装船机溜筒是装船机作业的重要部件，主要负责将货物引导进入货船的船舱内。在进行装船作业时，装船机溜筒需要在船舱口范围内频繁地进行前后左右移动，易与船的舱沿或舱盖发生碰撞，尤其是在夜晚、大雾、煤尘较大等视线不清的作业环境下，这种碰撞更容易发生。同时，装船机在作业时，需要装船机司机、舱口指挥员、中控调度员的相互协调，且需要实时与船方以及货方保持沟通，同时，装船过程中还需要按照一定的装舱顺序进行反复换舱或者对舱的操作。若在上述过程中任何一个环节出现协调失误，则大概率会产生装船机溜筒与船舱口发生碰撞，从而导致装船运转中断、船体损坏或装船机损坏等。传统技术中，通过在装船机溜筒周围设置的雷达来采集与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离数据即目标距离数据，以提醒装船机的工作人员采取相应的装船机溜筒防撞措施。然而，由于装船机溜筒所处的工业场景复杂以及雷达存在多勒普模糊问题，传统方法中获得的目标距离数据存在准确度不足的问题，也就导致装船机操作人员作出的相应措施可能无法避免装船机溜筒发生碰撞，从而影响装船机作业的效率。为了改善上述问题，本申请实施例提供了一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法、装置、系统、计算机设备和存储介质，该技术可应用于诸如装船机溜筒防撞进行监控预警的场合，以下对本申请实施例进行详细介绍。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，该方法包括以下步骤：
步骤102，获取目标物与装船机溜筒的距离值集合。
其中，目标物是一种与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体。例如，在装船机作业过程中，可能与装船机溜筒发生碰撞的船舱口、舱沿、舱盖、洒落物或者雨雪粉尘等。距离值集合是指目标物和装船机溜筒之间的距离的集合。
在其中一个实施例中，如图2所示，获取目标物与装船机溜筒的距离值集合的步骤，包括：
步骤202，获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据；
雷达探测设备是一种用于探测目标物且能反馈目标物的回波数据的电子设备。在其中一个实施例中，雷达探测设备可以但不限于通过发射电磁波对目标物进行照射并接受其回波，由此获得目标物至电磁波发射点的回波数据。
在其中一个实施例中，如图3所示，获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据的步骤，包括：
步骤302，根据纵向防撞检测范围和横向防撞检测范围，确定预设防撞检测区域。
预设防撞检测区域是指用于防止装船机溜筒防撞而预先设置的雷达可以检测的距离范围。其中，预设的防撞检测区域根据纵向防撞检测范围和横向防撞检测范围确定。
在其中一个实施例中，纵向防撞检测范围根据雷达探测设备的安装平台与装船机溜筒的下侧的距离、安装平台与船舱口的距离确定；横向防撞检测范围根据船舱口的大小确定。其中，在一个具体的示例中，由于雷达探测设备的安装平台与装船机的溜筒的下侧距离为6.46米，在上述距离的基础上加上纵向的冗余保护距离1.54米，即可确定第一纵向保护距离为8米。由雷达探测设备的安装平台不会探入船舱口超过2米，所以可以确定第二纵向保护距离为-2米。因此纵向防撞检测范围是从第二纵向保护距离到第一纵向保护距离，即大于等于-2米且小于等于8米。由于船舱口的大小一般为18米乘以22米，冗余保护距离可以为2米或者4米，所以横向防撞检测范围为0米到16米或者0米到18米。以上仅为示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。在本实施例中，根据装船机溜筒附近的实际环境确定雷达探测设备可以检测的距离范围，可以根据预设防撞检测区域获取回波数据，减少在装船机溜筒防撞距离曲线拟合过程中的数据处理量，提升了装船机溜筒防撞距离曲线拟合过程的整体速率。
步骤304，获取雷达探测设备反馈的在预设防撞检测区域的目标物的回波数据。
其中，雷达探测设备仅反馈在预设防撞检测区域的目标物的回波数据。预设防撞检测区域根据纵向防撞检测范围和横向防撞检测范围确定。在本实施例中，根据预设防撞检测区域获取回波数据，减少在装船机溜筒防撞距离曲线拟合过程中的数据处理量，提升了装船机溜筒防撞距离曲线拟合过程的整体速率。
步骤204，对回波数据进行解析处理，并根据解析的结果生成距离值集合。
将获取的雷达探测设备反馈的目标物的回波数据进行解析处理，从而得到解析的结果即目标物与装船机溜筒的距离值，也就可以根据解析的结果生成距离值集合。由于雷达探测设备安装平台会跟随装船机大车行走机构或者装船机伸缩机构的动作而导致目标物与装船机溜筒的距离值也不会断变换，所以对不断更新的雷达探测设备反馈的目标物的回波数据进行解析，也就不断更新和生成新的距离值集合。在本实施例中，通过不断更新的回波数据以及根据更新后的获得的解析结果生成距离值集合，从而得到实时的得到目标物和装船机溜筒之间的距离值，提高了装船机溜筒防撞距离曲线的准确性，以提醒装船机的工作人员采取更具针对性的装船机溜筒防撞措施。
在其中一个实施例中，根据解析的结果生成距离值集合的步骤，包括：根据滤波参数，对解析的结果进行滤波处理后得到距离值集合；滤波参数根据目标物的雷达散射截面确定。
其中，滤波参数是根据雷达散射面进行多次试验确定。雷达散射截面(RadarCross section，RCS)表示目标物在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量。当得到解析的结果时，对解析的结果进行滤波处理，对不符滤波参数要求的距离值进行过滤排除，并生成距离值集合。在一个具体的示例中，经过多次试验发现，雷达探测设备安装在安装平台的南面和北面，由于安装平台的南面和北面存在面积较大的舱盖，因此对应的雷达散射截面较大。雷达探测设备安装在安装平台的东面和西面，由于安装平台的东面和西面的舱沿面积较小，因此对应的雷达散射截面较小，通过以上多次试验的结果确定最终的滤波参数。以上仅为示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。在实际应用过程中，例如，在雷达探测设备的预设防撞检测区域中，经常出现的目标物有雪、雨、树枝、落叶等，但由于上述目标物存在与装船机溜筒碰撞的可能性，但雷达散射截面较低，不足以对装船机以及装船机溜筒的正常作业产生不利影响，也可以通过滤波处理进行过滤排除。因此，可以去除由于雨雪粉尘或者洒落物对装船机防撞距离曲线拟合过程的干扰，提高了装船机防撞距离曲线拟合过程的精确度和稳定性，降低了装船机防撞距离曲线拟合过程的误差率。
在其中一个实施例中，对解析的结果进行滤波处理后，基于滤波处理结果中的最小距离值，得到距离值集合。其中，最小距离值是指目标物与装船机溜筒距离最小的值即滤波处理的结果中最小的距离值。因此，可以通过距离值集合准确的反映目标物与装船机溜筒发生碰撞的可能性，提高了装船机溜筒防撞距离曲线的准确性，以提醒装船机的工作人员采取更具针对性的装船机溜筒防撞措施。
步骤104，根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值。
其中，损失函数的表达式为：
Figure BDA0002873554240000091
其中，L(w,b)为损失函数；w为幅度系数；b为基量；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围；n为距离值的个数；i为自然数。
根据上述损失函数即可得到核心目标的优化式即损失函数最小化模型。其中，损失函数最小化模型的表达式为：
Figure BDA0002873554240000092
其中，(w*,b*)为损失函数最小化模型；w为幅度系数；b为基量；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围；n为距离值的个数；i为自然数。
具体的，求解幅度系数w和为基量b的损失函数L(w,b)最小化的过程，通过对损失函数L(w,b)分别对幅度系数w和为基量b求导，可以得到：
Figure BDA0002873554240000093
其中，
Figure BDA0002873554240000094
为损失函数L(w,b)对幅度系数w的偏导；w为幅度系数；b为基量；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围；n为距离值的个数；i为自然数。
Figure BDA0002873554240000095
其中，
Figure BDA0002873554240000096
为损失函数L(w,b)对基量b的偏导；w为幅度系数；b为基量；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围；n为距离值的个数；i为自然数。
令
Figure BDA0002873554240000097
和
Figure BDA0002873554240000098
的值为0，得到幅度系数w和基量b的最优解的闭式解。
在其中一个实施例中，幅度系数的表达式为：
Figure BDA0002873554240000101
其中，w为幅度系数；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围；
Figure BDA0002873554240000102
为纵向防撞检测范围的平均值；n为距离值的个数；i为自然数。
在其中一个实施例中，基量的表达式为：
Figure BDA0002873554240000103
其中，b为基量；n为距离值的个数；i为自然数；w为幅度系数；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围。
通过对雷达探测设备反馈的目标物的回波数据进行解析处理后生成距离值集合，并根据上述损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对局离职集合中的各个距离值进行逐个拟合，即可得到距离值集合中各个距离值对应的拟合值。
步骤106，计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值。
根据距离值集合中的各个距离值，计算各个距离值对应的突变值。在其中一个实施例中，计算各个距离值对应的突变值的步骤包括：将距离值集合中的各个距离值确认为当前距离值；将在距离值集合中在当前距离值对应的前一个距离值确认为前一距离值；计算该当前距离值和前一距离值之间的差值，并对该差值取绝对值即可得到突变值。因此，可以通过计算距离值集合中的各个距离值对应的突变值，从而为分析距离值集合中的距离值是否存在误差提供了便利，有利于提高装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离数据即目标距离数据的准确度。
步骤108，对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定。
其中，阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定。在其中一个实施例中，若大车行走机构的移动速度为x m/s,则可以将数值x定为阈值。通过拟合获得各个距离值对应的拟合值，并通过计算得到各个距离值对应的突变值后，即可对距离值集合中的任一距离值进行修正。具体的，在对距离值集合中的任一距离值进行修正的过程中，通过在距离值集合中选取任一距离值，将该距离值对应的突变值与阈值进行比较。当该距离值对应的突变值大于阈值，也就说明该突变值大于大车行走机构每秒移动的距离，该距离值超出了误差范围，所以利用该距离值对应的拟合值替代该距离值，以修正这个较大的误差。当该距离值对应的突变值小于等于阈值，也就说明该突变值小于等于大车行走机构每秒移动的距离，该距离值并未超出了误差范围，所以保留距离值集合中该距离值。针对距离值集合中的任一距离值都完成上述过程，即可完成距离值即和中的任一距离值的修正。
步骤110，根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
通过对距离值即和中的任一距离值进行修正后，即可得到修正后的各距离值，并根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。在本实施例中，上述装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，通过获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体，并根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值，而后，计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值，接着，对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定，最后，根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。基于此，通过拟合和修正，得到准确的装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离数据即目标距离数据，从而避免了因装船机溜筒所处的工业场景复杂以及雷达存在多勒普模糊问题，也就提高了最后得到的装船机溜筒防撞距离曲线的准确度，以提醒装船机的工作人员采取更具针对性的装船机溜筒防撞措施。
应该理解的是，虽然图1-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，上述装置包括：获取模块501、拟合值计算模块502、突变值计算模块503、距离值修正模块504以及曲线生成模块505。
其中，获取模块501用于获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；拟合值计算模块502用于根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对装船机溜筒防撞距离曲线中各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值；突变值计算模块503用于计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值；距离值修正模块504用于对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定；曲线生成模块505用于根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，获取模块501包括获取单元和集合生成单元。其中，获取单元用于获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据。集合生成单元用于对回波数据进行解析处理，并根据解析的结果生成距离值集合。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，集合生成单元还用于根据滤波参数，对解析的结果进行滤波处理后得到距离值集合；滤波参数根据目标物的雷达散射截面确定。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，获取单元包括区域确定子单元和获取子单元。其中，区域确定子单元用于根据纵向防撞检测范围和横向防撞检测范围，确定预设防撞检测区域。获取子单元用于获取雷达探测设备反馈的在预设防撞检测区域的目标物的回波数据。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，纵向防撞检测范围根据雷达探测设备的安装平台与装船机溜筒的下侧的距离、安装平台与船舱口的距离确定；横向防撞检测范围根据船舱口的大小确定。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，幅度系数的表达式为：
Figure BDA0002873554240000131
其中，w为幅度系数；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围；
Figure BDA0002873554240000132
为纵向防撞检测范围的平均值；n为距离值的个数；i为自然数。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在其中一个实施例中，基量的表达式为：
Figure BDA0002873554240000133
其中，b为基量；n为距离值的个数；i为自然数；w为幅度系数；yi为横向防撞检测范围；xi为纵向防撞检测范围。
本申请实施例中提供的装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，可以实现上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
关于装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置的具体限定可以参见上文中对于装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法的限定，在此不再赘述。上述装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统，该系统包括雷达探测设备和计算机设备。其中，雷达探测设备与计算机设备通信连接。
雷达探测设备用于获取目标物的回波数据；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体。计算机设备用于获取雷达探测设备反馈的目标物的回波数据，还用于对回波数据进行解析处理，并根据解析的结果生成距离值集合；计算机设备还用于根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值；计算机设备还用于计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值；计算机设备还用于对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定；计算机设备还用于根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
其中，雷达探测设备是一种用于探测目标物且能反馈目标物的回波数据的电子设备，而目标物是指与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体。在其中一个实施例中，雷达探测设备通过CanBus通信协议完成与装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统的通信连接。在一个具体的示例中，由于装船机大车行走机构的速度可以但不限制为0.6m/s，所以雷达探测设备的采样频率需以毫秒为单位，所以需通过频率为1秒可以完成数据传输50次的CanBus通信协议完成雷达探测设备与装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统之间的通信，从而保障装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统数据采集的运行效率，提高了装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统与雷达探测设备之间的数据交互性能，进而保障装船机的生产作业安全。
在本实施例中，上述装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统，通过获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体，并根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个距离值对应的拟合值，而后，计算距离值集合中各个距离值对应的突变值；突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值，接着，对于距离值集合中的任一距离值进行修正，若任一距离值对应的突变值大于阈值，则将任一距离值对应的拟合值替代任一距离值，否则，保留任一距离值；阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定，最后，根据修正后的各距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。基于此，通过拟合和修正，得到准确的装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离数据即目标距离数据，从而避免了因装船机溜筒所处的工业场景复杂以及雷达存在多勒普模糊问题，也就提高了最后得到的装船机溜筒防撞距离曲线的准确度，以提醒装船机的工作人员采取更具针对性的装船机溜筒防撞措施。
在其中一个实施例中，该系统还包括显示设备，该显示设备连接计算机设备，用于显示装船机溜筒防撞距离曲线。因此，装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统的操作人员可以通过显示设备，直观的了解目标物与装船机溜筒的距离变化，进而提高了装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统的便利性。
在其中一个实施例中，雷达探测设备包括若干个雷达；各个雷达分别安装在雷达他那侧设备的安装平台的东南西北四面。因此，装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统可以通过多个雷达获得全面的目标物的回波数据，从而提高了装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离数据即目标距离数据的准确度。
在其中一个实施例中，雷达数量为8个，分别为第一雷达、第二雷达、第三雷达、第四雷达、第五雷达、第六雷达、第七雷达和第八雷达。第一雷达和第二雷达安装在装船机溜筒的东面；第三雷达和第四雷达安装在装船机溜筒的南面；第五雷达和第六雷达安装在装船机溜筒的西面；第七雷达和第八雷达安装在装船机溜筒的北面；第一雷达、第三雷达、第五雷达和第七雷达在装船机溜筒垂直于海平面时，与装船机溜筒平行；第二雷达与第一雷达成55°夹角；第四雷达与第三雷达成55°夹角；第六雷达与第五雷达成55°夹角；第八雷达与第七雷达成55°夹角。
在一个具体示例中，雷达的检测角度为120°，在装船机溜筒的安装平台的东南西北四面分别安装了两台雷达；其中，东南西北每一面中都存在一台雷达即第一雷达、第三雷达、第五雷达和第七雷达的方向在装船机溜筒垂直于海平面时，与装船机溜筒平行；东南西北每一面中的另一台雷达即第二雷达、第四雷达、第六雷达和第八雷达与同一面中相应的雷达成55°夹角，从而东南西北每一面的两台雷达的监测辐射范围出现55°交集，可以形成相对于装船机溜筒平行方向角度为185°的检测辐射范围，因此使得雷达探测设备可以形成包含与装船机溜筒平行方向以及垂直方向的检测辐射范围的雷达波发射面。以上仅为示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
在本实施例中，装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统可以通过上述8个雷达的不同角度设置获得全面的目标物的回波数据，从而提高了装船机溜筒存在碰撞可能性的物体和装船机溜筒之间的距离数据即目标距离数据的准确度。
在其中一个实施例中，雷达探测设备可以但不限于是毫米波雷达。
其中，毫米波雷达是一种工作在毫米波波段探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。因此，通过在装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统中设置种类为毫米波雷达的雷达探测设备，可以避免因装船机所处环境的复杂天气的影响而降低了距离曲线的准确度，提升了装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统的稳定性，保障了装船机溜筒在作业过程中的安全性。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；所述目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；
根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对所述距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个所述距离值对应的拟合值；
计算所述距离值集合中各个距离值对应的突变值；所述突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值；
对于所述距离值集合中的任一距离值进行修正，若所述任一距离值对应的突变值大于阈值，则将所述任一距离值对应的拟合值替代所述任一距离值，否则，保留所述任一距离值；所述阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定；
根据修正后的各所述距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
2.根据权利要求1所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，其特征在于，所述获取目标物与装船机溜筒的距离值集合的步骤，包括：
获取雷达探测设备反馈的所述目标物的回波数据；
对所述回波数据进行解析处理，并根据所述解析的结果生成所述距离值集合。
3.根据权利要求2所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，其特征在于，所述获取雷达探测设备反馈的所述目标物的回波数据的步骤，包括：
根据纵向防撞检测范围和横向防撞检测范围，确定预设防撞检测区域；
获取雷达探测设备反馈的在所述预设防撞检测区域的所述目标物的回波数据。
4.根据权利要求3所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，其特征在于，所述纵向防撞检测范围根据所述雷达探测设备的安装平台与所述装船机溜筒的下侧的距离、所述安装平台与船舱口的距离确定；所述横向防撞检测范围根据所述船舱口的大小确定。
5.根据权利要求3所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，其特征在于，所述幅度系数的表达式为：
Figure FDA0002873554230000021
其中，w为所述幅度系数；yi为所述横向防撞检测范围；xi为所述纵向防撞检测范围；
Figure FDA0002873554230000023
为所述纵向防撞检测范围的平均值；n为所述距离值的个数；i为自然数。
6.根据权利要求5所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，其特征在于，所述基量的表达式为：
Figure FDA0002873554230000022
其中，b为所述基量；n为所述距离值的个数；i为自然数；w为所述幅度系数；yi为所述横向防撞检测范围；xi为所述纵向防撞检测范围。
7.根据权利要求2所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合方法，其特征在于，所述根据所述解析的结果生成所述距离值集合的步骤，包括：
根据滤波参数，对所述解析的结果进行滤波处理后得到所述距离值集合；所述滤波参数根据所述目标物的雷达散射截面确定。
8.一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取目标物与装船机溜筒的距离值集合；所述目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；
拟合值计算模块，用于根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对所述装船机溜筒防撞距离曲线中各距离值进行拟合，得到各个所述距离值对应的拟合值；
突变值计算模块，用于计算所述距离值集合中各个距离值对应的突变值；所述突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值；
距离值修正模块，用于对于所述距离值集合中的任一距离值进行修正，若所述任一距离值对应的突变值大于阈值，则将所述任一距离值对应的拟合值替代所述任一距离值，否则，保留所述任一距离值；所述阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定；
曲线生成模块，用于根据修正后的各所述距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统，其特征在于，所述系统包括：雷达探测设备和计算机设备；所述雷达探测设备与所述计算机设备通信连接；
所述雷达探测设备用于获取目标物的回波数据；所述目标物为与装船机溜筒存在碰撞可能性的物体；
所述计算机设备用于获取雷达探测设备反馈的所述目标物的回波数据，还用于对所述回波数据进行解析处理，并根据所述解析的结果生成所述距离值集合；所述计算机设备还用于根据损失函数最小化模型中的幅度系数和基量，对所述距离值集合中的各距离值进行拟合，得到各个所述距离值对应的拟合值；所述计算机设备还用于计算所述距离值集合中各个距离值对应的突变值；所述突变值为当前距离值与前一距离值之间的差值的绝对值；所述计算机设备还用于对于所述距离值集合中的任一距离值进行修正，若所述任一距离值对应的突变值大于阈值，则将所述任一距离值对应的拟合值替代所述任一距离值，否则，保留所述任一距离值；所述阈值根据装船机大车行走机构的移动速度确定；所述计算机设备还用于根据修正后的各所述距离值生成装船机溜筒防撞距离曲线。
11.根据权利要求10所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统，其特征在于，所述系统还包括显示设备；所述显示设备连接所述计算机设备，用于显示所述装船机溜筒防撞距离曲线。
12.根据权利要求10所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统，其特征在于，所述雷达探测设备包括若干个雷达；各个所述雷达分别安装在所述雷达探测设备的安装平台的东面、西面、南面和北面。
13.根据权利要求12所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统，其特征在于，所述雷达数量为8个，分别为第一雷达、第二雷达、第三雷达、第四雷达、第五雷达、第六雷达、第七雷达和第八雷达；
所述第一雷达、所述第三雷达、所述第五雷达和所述第七雷达在所述装船机溜筒垂直于海平面时，与所述装船机溜筒平行；
所述第一雷达和所述第二雷达安装在所述装船机溜筒的东面；所述第二雷达与所述第一雷达成55°夹角；
所述第三雷达和所述第四雷达安装在所述装船机溜筒的西面；所述第四雷达与所述第三雷达成55°夹角；
所述第五雷达和所述第六雷达安装在所述装船机溜筒的南面；所述第六雷达与所述第五雷达成55°夹角；
所述第七雷达和所述第八雷达安装在所述装船机溜筒的北面；所述第八雷达与所述第七雷达成55°夹角。
14.根据权利要求12所述的装船机溜筒防撞距离曲线拟合系统，其特征在于，所述雷达为毫米波雷达。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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