CN115376322A - 基于电子地图的港口作业车辆调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于电子地图的港口作业车辆调度系统及方法，属于车辆行驶调度领域，解决了如何智能化调度港口作业车辆的问题；工作人员通过人机交互界面将作业车辆切换为无人驾驶模式；车载监控摄像头对作业车辆的运行情况进行实时监控；车辆运行控制模块根据调度控制中心发送的控制指令对作业车辆的运行进行控制；车辆语音提示模块对调度控制中心发送的告警提示信息进行语音播报；定位装置与全球卫星定位模块无线连接，使得所述全球卫星定位模块对作业车辆的实际行驶路线进行定位；远程控制终端用于工作人员对作业车辆的运行进行远程调度、监控以及管理；调度控制中心对远程控制终端和作业车辆之间传输的信息进行存储、处理以及输出控制指令。

Description

基于电子地图的港口作业车辆调度系统及方法

技术领域

本发明属于车辆行驶调度领域，具体是基于电子地图的港口作业车辆调度系统及方法。

背景技术

港口具有船舶进出、停泊、靠泊、旅客上下船、货物装卸、驳运、储存等功能，具有相应的码头设施，由一定范围的水域和陆域组成的区域。港口作业是指船舶进出港口进行调度、装卸货物、排除障碍等作业。

目前港口作业需要使用不同类型的作业车辆进行装卸货物，一般需要人力进行24小时3班连续作业，若工作人员疲劳驾驶，容易发生安全事故，为此亟需一种智能化作业车辆调度系统能够减少人力劳动。

因此，本发明提出了基于电子地图的港口作业车辆调度系统及方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于电子地图的港口作业车辆调度系统及方法，该基于电子地图的港口作业车辆调度系统及方法解决了如何智能化调度港口作业车辆的问题。

为实现上述目的，根据本发明的实施例提出基于电子地图的港口作业车辆调度系统，包括：作业车辆、远程控制终端、调度控制中心以及全球卫星定位模块，且作业车辆、远程控制终端、调度控制中心以及全球卫星定位模块之间信息交互；

所述作业车辆包括人机交互界面、车载监控摄像头、车辆运行控制模块、车辆语音提示模块以及定位装置；工作人员通过人机交互界面将当前作业车辆切换为无人驾驶模式；车载监控摄像头用于对所述作业车辆的运行情况进行实时监控；车辆运行控制模块用于根据所述调度控制中心发送的控制指令对作业车辆的运行进行控制；车辆语音提示模块用于对所述调度控制中心发送的告警提示信息进行语音播报；定位装置与全球卫星定位模块无线连接，使得所述全球卫星定位模块对作业车辆的实际行驶路线进行定位；

所述远程控制终端用于工作人员对所述作业车辆的运行进行远程调度、监控以及管理；其中工作人员通过远程控制终端发送调度信息至调度控制中心；

所述调度控制中心用于对所述远程控制终端和作业车辆之间传输的信息进行存储、处理以及输出控制指令；所述调度控制中心包括信息存储单元和信息处理单元；

所述全球卫星定位模块用于根据作业车辆的起始点地址、终止点地址以及作业车辆编号生成作业车辆的预定导航路线和实际行驶路线。

进一步地，所述信息处理单元对调度信息的处理过程如下：

从信息处理单元获取调度信息，根据映射关系，将编号为N的作业车辆的车辆运行控制模块与调度控制中心无线连接，根据调度信息，发送启动以及以速度V行驶的控制指令至作业车辆；

根据预定导航路线生成预定导航路线轨迹序列{MP1,MP2…MPj}，其中j表示预定导航路线轨迹序号；发送预定导航路线轨迹序列至车辆运行控制模块，车辆运行控制模块控制作业车辆以相应方向行驶；

根据作业车辆的实际行驶路线生成实际行驶轨迹序列{LR1,LR2…LRi}，其中i表示作业车辆实际行驶轨迹的序号；采用大地坐标系，对作业车辆的最小外接长方体的八个顶点进行标定，即LRi＝{(X1,Y1,Z1),(X2,Y2,Z2),…(X8,Y8,Z8)}；

将(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)标记为作业车辆在前进方向上的两个顶点，则根据

计算出作业车辆在前进方向上的最大宽度Di，其中θ为两顶点之间的连线与地面夹角；

若W≤Di时，则信息处理单元发出前方地面较窄，禁止通行的提示信息至车辆运行控制模块以及车辆语音提示模块。

进一步地，所述信息处理单元对实时视频图像信息的处理过程如下：将获取的视频图像转化为数字图像，对数字图像进行预处理，包括对数字图像进行平面检测和平面分割，获取仅含地面的数字图像；

当检测到与地面不同的物体时，通过万物智能识别技术对物体进行生命体征识别，将该物体在视野中的最高点标记为F点，根据相机坐标系与大地坐标系的换算关系以及欧式距离公式，将F点到地面的竖直距离标记为H，设置阈值Hs；

若H＜Hs，且当前物体无生命体征，则信息处理单元不作处理；

若H＜Hs或H≥Hs，且当前物体有生命体征，则信息处理单元发出前方有障碍物，禁止通行的提示信息至车辆运行控制模块以及车辆语音提示模块。

进一步地，车辆运行控制模块控制作业车辆启动，并以速度V行驶；车辆运行控制模块还设置有车辆速度检测单元，用于对当前作业车辆的实际行驶速度进行检测；通过检测的实际速度与速度V比较控制作业车辆的行驶。

进一步地，MPj包括导航路线的中心轨迹坐标点Qj以及方向向量

其中中心轨迹坐标点Qj位于宽度为W的导航路线道路中心，方向向量

为导航路线的方向，则在宽度为W的道路上经过Qj点且与方向向量

平行的任何一条直线或弯曲道路的切线都为作业车辆行驶的路径。

进一步地，基于电子地图的港口作业车辆调度方法，包括以下步骤：

步骤一：工作人员登录远程控制终端，发送调度信息至调度控制中心，通过映射关系，将调度控制中心与对应编号的作业车辆的车辆运行控制模块无线连接；

步骤二：车辆运行控制模块根据调度控制中心的速度控制指令控制当前作业车辆行驶；

步骤三：调度控制中心根据起始点地址、终止点地址以及作业车辆编号，从全球卫星定位模块获取预定导航路线和实际行驶路线，生成预定导航路线轨迹序列和实际行驶路线轨迹序列；

步骤四：车辆运行控制模块根据预定导航路线轨迹序列沿着道路的切线方向行驶；

步骤五：调度控制中心通过预定导航路线轨迹序列和实际行驶路线轨迹序列判断车身宽度是否大于前方道路宽度，从而控制作业车辆及时停车；

步骤六：调度控制中心通过实时视频图像，对作业车辆前方道路是否有障碍物进行判断，从而控制作业车辆及时停车。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的作业车辆分别有无人驾驶和人工驾驶的两种驾驶模式，若当前为人工驾驶可以通过人机交互界面切换到无人驾驶模式，也可以通过远程控制端远程控制作业车辆的无人驾驶；作业车辆上安装有车载监控摄像头，通过人机交互界面或者远程控制终端可以实时监控当前作业车辆的运行状况，保障作业车辆行驶过程中的安全。

2、本发明中通过远程控制终端发送给调度控制中心的调度信息，以及根据调度信息中的作业车辆编号和作业车辆的起始点地址和终止点地址从全球卫星定位模块获取作业车辆的预定导航路线和实际行驶路线，通过调度控制中心的处理得出预定导航路线轨迹序列和实际行驶路线轨迹序列，并发送相应的控制指令和提示信息至作业车辆的车辆运行控制模块和车辆语音提示模块，其中车辆运行控制模块根据调度控制中心发送的控制指令对作业车辆的运行进行控制，车辆语音提示模块对所述调度控制中心发送的告警提示信息进行语音播报；从而保障作业车辆在处于无人驾驶模式时能够自动行驶以及在遇到道路较窄或障碍物时能够及时停车，以免发生安全事故，提高了作业车辆行驶的效率，减少了人力劳动。

附图说明

图1为本发明中基于电子地图的港口作业车辆调度系统的结构示意图；

图2为本发明中基于电子地图的港口作业车辆调度方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于电子地图的港口作业车辆调度系统，包括：作业车辆、远程控制终端、调度控制中心以及全球卫星定位模块；

所述作业车辆用于在港口装卸和运输货物，所述作业车辆适用于无人驾驶或人工驾驶，其中当人工驾驶时，可以随时切换为无人驾驶，即通过所述作业车辆设置的人机交互界面进行切换，即切换为远程遥控终端控制；所述作业车辆设置有车载监控摄像头，用于对所述作业车辆的运行情况进行实时监控，并将获取的实时视频图像传输至所述调度控制中心；所述作业车辆还设置有车辆运行控制模块和车辆语音提示模块，其中所述车辆运行控制模块用于根据所述调度控制中心发送的控制指令对作业车辆的运行进行控制，所述车辆语音提示模块用于对所述调度控制中心发送的告警提示信息进行语音播报；需要说明的是，作业车辆还安装有与全球卫星定位模块无线连接的定位装置，根据作业车辆编号，即可打开定位装置，使得全球卫星定位模块对作业车辆的实际行驶路线进行定位；

所述远程控制终端用于工作人员对所述作业车辆的运行进行远程调度、监控以及管理；其中工作人员通过远程控制终端发送调度信息至调度控制中心；其中调度信息包括车辆编号、车辆开启指令、车辆行驶速度以及作业车辆的起始点地址和终止点地址；远程控制终端可以为智能手机、平板或计算机；

所述调度控制中心用于对所述远程控制终端和作业车辆之间传输的信息进行存储、处理以及输出控制指令；所述调度控制中心包括信息存储单元和信息处理单元；所述信息存储单元存储有调度信息、实时视频图像信息以及作业车辆的预定导航路线信息和实际行驶路线信息；所述信息处理单元用于对存储单元存储的信息进行处理；

具体地，信息处理单元对调度信息、实时视频图像信息以及作业车辆的预定导航路线信息和实际行驶路线信息的处理过程如下：

步骤S01：信息处理单元从信息存储单元提取调度信息和实时视频图像信息；

步骤S02：信息处理单元根据调度信息将作业车辆编号标记为N，根据映射关系，将编号为N的作业车辆的车辆运行控制模块与调度控制中心无线连接，当调度信息为启动以及以速度V行驶的指示信息时，信息处理单元根据控制映射关系，发送启动以及以速度V行驶的控制指令至作业车辆；

对应编号的作业车辆的车辆运行控制模块控制作业车辆启动，并以速度V行驶；其中车辆运行控制模块还设置有车辆速度检测单元，用于对当前作业车辆的实际行驶速度进行检测；若实际行驶速度小于速度V，则车辆运行控制模块控制作业车辆逐渐加速至速度V，并保存速度V匀速行驶；若实际行驶速度等于速度V，则车辆运行控制模块控制作业车辆保持速度V匀速行驶；若实际行驶速度大于速度V，则车辆运行控制模块控制作业车辆逐渐减速至速度V，并保存速度V匀速行驶；

步骤S03：信息处理单元根据调度信息中的作业车辆的起始点地址、终止点地址以及作业车辆编号，从全球卫星定位模块获取预定导航路线和当前作业车辆的实际行驶路线，并发送至远程控制终端，工作人员通过屏幕查看作业车辆的预定导航路线和实际行驶路线；

信息处理单元根据预定导航路线生成预定导航路线轨迹序列{MP1,MP2…MPj}，其中j表示预定导航路线轨迹序号；MPj包括导航路线的中心轨迹坐标点Qj以及方向向量

其中中心轨迹坐标点Qj位于宽度为W的导航路线道路中心，方向向量

为导航路线的方向，则在宽度为W的道路上经过Qj点且与方向向量

平行的任何一条直线或弯曲道路的切线都为作业车辆行驶的路径；

信息处理单元发送预定导航路线轨迹序列至车辆运行控制模块，车辆运行控制模块控制作业车辆以相应方向行驶；

步骤S04：信息处理单元根据作业车辆的实际行驶路线生成实际行驶轨迹序列{LR1,LR2…LRi}，其中i表示作业车辆实际行驶轨迹的序号；采用大地坐标系，对作业车辆的最小外接长方体的八个顶点进行标定，即LRi＝{(X1,Y1,Z1),(X2,Y2,Z2),…(X8,Y8,Z8)},需要说明的是，八个顶点坐标是随着作业车辆的轨迹运动随时变化的；

将(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)标记为作业车辆在前进方向上的两个顶点，则根据

计算出作业车辆在前进方向上的最大宽度Di，其中θ为两顶点之间的连线与地面夹角；

若W≤Di时，则信息处理单元发出前方地面较窄，禁止通行的提示信息至车辆运行控制模块以及车辆语音提示模块；

车辆运行控制模块控制作业车辆暂停，同时车辆语音提示模块发出“前方道路较窄，禁止通行”的提示语音；当作业车辆有人但采用无人驾驶的选项时，可通过提示语音及时停车；

若W＞Di时，则信息处理单元不作提示；

步骤S05：信息处理单元将获取的视频图像转化为数字图像，对数字图像进行预处理，包括对数字图像进行平面检测和平面分割，获取仅含地面的数字图像；

当检测到与地面不同的物体时，通过万物智能识别技术对物体进行生命体征识别，信息处理单元将该物体在视野中的最高点标记为F点，根据相机坐标系与大地坐标系的换算关系以及欧式距离公式，将F点到地面的竖直距离标记为H，设置阈值Hs；

若H＜Hs，且当前物体无生命体征，则信息处理单元不作处理；需要说明的是，一般为道路上的废弃塑料袋或其他无生命体征且高度远低于轮胎的物体；

若H＜Hs或H≥Hs，且当前物体有生命体征，则信息处理单元发出前方有障碍物，禁止通行的提示信息至车辆运行控制模块以及车辆语音提示模块；

车辆运行控制模块控制作业车辆暂停，同时车辆语音提示模块发出“前方障碍物，禁止通行”的提示语音；当作业车辆有人但采用无人驾驶的选项时，可通过提示语音及时停车。

如图2所示，基于电子地图的港口作业车辆调度方法，包括以下步骤：

步骤一：工作人员使用身份信息登录远程控制终端，通过远程控制终端发送调度信息至调度控制中心，根据调度信息中的作业车辆的编号查询港口对应的作业车辆，通过映射关系，将调度控制中心与对应编号的作业车辆的车辆运行控制模块无线连接；

步骤二：车辆运行控制模块根据调度控制中心的速度控制指令控制当前作业车辆行驶；

步骤三：调度控制中心根据起始点地址、终止点地址以及作业车辆编号，从全球卫星定位模块获取预定导航路线和当前作业车辆的实际行驶路线，并发送至远程控制终端供工作人员实时查看，以及生成预定导航路线轨迹序列和实际行驶路线轨迹序列；

步骤四：车辆运行控制模块根据预定导航路线轨迹序列沿着道路的切线方向行驶；

步骤五：调度控制中心通过预定导航路线轨迹序列和实际行驶路线轨迹序列判断车身宽度是否大于前方道路宽度，若无，则调度控制中心发送禁止通行的控制指令至车辆运行控制模块和辆语音提示模块，从而控制作业车辆及时停车；

步骤六：调度控制中心还通过车辆实际行驶的监控视频图像，对作业车辆前方道路是否有障碍物进行判断，若有，则调度控制中心发送禁止通行的控制指令至车辆运行控制模块和辆语音提示模块，从而控制作业车辆及时停车。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (6)

1.基于电子地图的港口作业车辆调度系统，其特征在于，包括：作业车辆、远程控制终端、调度控制中心以及全球卫星定位模块，且作业车辆、远程控制终端、调度控制中心以及全球卫星定位模块之间信息交互；

所述作业车辆包括人机交互界面、车载监控摄像头、车辆运行控制模块、车辆语音提示模块以及定位装置；工作人员通过人机交互界面将当前作业车辆切换为无人驾驶模式；车载监控摄像头用于对所述作业车辆的运行情况进行实时监控；车辆运行控制模块用于根据所述调度控制中心发送的控制指令对作业车辆的运行进行控制；车辆语音提示模块用于对所述调度控制中心发送的告警提示信息进行语音播报；定位装置与全球卫星定位模块无线连接，使得所述全球卫星定位模块对作业车辆的实际行驶路线进行定位；

所述远程控制终端用于工作人员对所述作业车辆的运行进行远程调度、监控以及管理；其中工作人员通过远程控制终端发送调度信息至调度控制中心；

所述调度控制中心用于对所述远程控制终端和作业车辆之间传输的信息进行存储、处理以及输出控制指令；所述调度控制中心包括信息存储单元和信息处理单元；

所述全球卫星定位模块用于根据作业车辆的起始点地址、终止点地址以及作业车辆编号生成作业车辆的预定导航路线和实际行驶路线。

2.根据权利要求1所述的基于电子地图的港口作业车辆调度系统，其特征在于，所述信息处理单元对调度信息的处理过程如下：

从信息处理单元获取调度信息，根据映射关系，将编号为N的作业车辆的车辆运行控制模块与调度控制中心无线连接，根据调度信息，发送启动以及以速度V行驶的控制指令至作业车辆；

根据预定导航路线生成预定导航路线轨迹序列{MP1,MP2…MPj}，其中j表示预定导航路线轨迹序号；发送预定导航路线轨迹序列至车辆运行控制模块，车辆运行控制模块控制作业车辆以相应方向行驶；

根据作业车辆的实际行驶路线生成实际行驶轨迹序列{LR1,LR2…LRi}，其中i表示作业车辆实际行驶轨迹的序号；采用大地坐标系，对作业车辆的最小外接长方体的八个顶点进行标定，即LRi＝{(X1,Y1,Z1),(X2,Y2,Z2),…(X8,Y8,Z8)}；

将(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)标记为作业车辆在前进方向上的两个顶点，则根据

计算出作业车辆在前进方向上的最大宽度Di，其中θ为两顶点之间的连线与地面夹角；

若W≤Di时，则信息处理单元发出前方地面较窄，禁止通行的提示信息至车辆运行控制模块以及车辆语音提示模块。

3.根据权利要求1所述的基于电子地图的港口作业车辆调度系统，其特征在于，所述信息处理单元对实时视频图像信息的处理过程如下：将获取的视频图像转化为数字图像，对数字图像进行预处理，包括对数字图像进行平面检测和平面分割，获取仅含地面的数字图像；

当检测到与地面不同的物体时，通过万物智能识别技术对物体进行生命体征识别，将该物体在视野中的最高点标记为F点，根据相机坐标系与大地坐标系的换算关系以及欧式距离公式，将F点到地面的竖直距离标记为H，设置阈值Hs；

若H＜Hs，且当前物体无生命体征，则信息处理单元不作处理；

若H＜Hs或H≥Hs，且当前物体有生命体征，则信息处理单元发出前方有障碍物，禁止通行的提示信息至车辆运行控制模块以及车辆语音提示模块。

4.根据权利要求2所述的基于电子地图的港口作业车辆调度系统，其特征在于，车辆运行控制模块控制作业车辆启动，并以速度V行驶；车辆运行控制模块还设置有车辆速度检测单元，用于对当前作业车辆的实际行驶速度进行检测；通过检测的实际速度与速度V比较控制作业车辆的行驶。

5.根据权利要求2所述的基于电子地图的港口作业车辆调度系统，其特征在于，MPj包括导航路线的中心轨迹坐标点Qj以及方向向量

其中中心轨迹坐标点Qj位于宽度为W的导航路线道路中心，方向向量

为导航路线的方向，则在宽度为W的道路上经过Qj点且与方向向量

平行的任何一条直线或弯曲道路的切线都为作业车辆行驶的路径。

6.基于电子地图的港口作业车辆调度方法，根据权利要求1-5任意一项所述的基于电子地图的港口作业车辆调度系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：工作人员登录远程控制终端，发送调度信息至调度控制中心，通过映射关系，将调度控制中心与对应编号的作业车辆的车辆运行控制模块无线连接；

步骤二：车辆运行控制模块根据调度控制中心的速度控制指令控制当前作业车辆行驶；

步骤三：调度控制中心根据起始点地址、终止点地址以及作业车辆编号，从全球卫星定位模块获取预定导航路线和实际行驶路线，生成预定导航路线轨迹序列和实际行驶路线轨迹序列；

步骤四：车辆运行控制模块根据预定导航路线轨迹序列沿着道路的切线方向行驶；

步骤五：调度控制中心通过预定导航路线轨迹序列和实际行驶路线轨迹序列判断车身宽度是否大于前方道路宽度，从而控制作业车辆及时停车；

步骤六：调度控制中心通过实时视频图像，对作业车辆前方道路是否有障碍物进行判断，从而控制作业车辆及时停车。

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