CN117647969A - 无人运输设备的作业位置引导装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明一实施例，公开了一种用于将无人运输设备引导至作业位置的作业位置引导装置，其包括：基准位置确定单元，基于位于作业位置的起重机的位置确定基准位置；实时位置检测单元，检测所述无人运输设备的实时位置；误差数据获取单元，获取所述基准位置与所述实时位置之间的误差数据；引导命令生成单元，基于所述误差数据，生成用于将所述无人运输设备引导至所述作业位置的引导命令。
Description
技术领域
本发明涉及一种在港口行驶的无人运输设备的作业位置引导装置。
这项研究得到了海洋水产部资助的韩国海洋科学技术振兴院(KIMST)的支持(20220583)。
背景技术
堆场牵引车是在集装箱码头内牵引堆场底盘(Yard Chassis)而在码头和集装箱堆场之间运输和装载集装箱的设备。
最近，正在开发联网自动驾驶港口运输设备(CAYT,Connected Autonomous YardTractor)，通过将自动驾驶技术结合于堆场牵引车，可以以无人状态将集装箱运输到所需的位置。
传统情况下，通过附着在设施上的电子屏显示纵向基准距离误差，以引导堆场牵引车的作业位置。
然而，将自动驾驶技术结合在堆场牵引车进行无人操作时，需要能够通过V2X(车用无线通信技术)通信将无人堆场牵引车引导至正确位置的技术。
此外，还需要一种不仅可以计算纵向基准的距离误差，还可以计算旋转角度误差的技术。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的一实施例要解决的技术问题包括将无人运输设备引导至工作位置的正确位置。
本发明要解决的技术问题并不局限于上述的技术问题，本发明所属技术领域的普通技术人员通过下面的记载可以清楚理解其他未言及的技术问题。
解决问题的技术方案
为解决上述技术问题，根据本发明的一方面的用于将无人运输设备引导至作业位置的作业位置引导装置可以包括：基准位置确定单元，基于位于所述作业位置的起重机的位置确定基准位置；实时位置检测单元，检测所述无人运输设备的实时位置；误差数据获取单元，获取所述基准位置与所述实时位置之间的误差数据；引导命令生成单元，基于所述误差数据，生成用于将所述无人运输设备引导至所述作业位置的引导命令。
其中，所述无人运输设备包括：接收单元，从所述引导命令生成单元接收所述引导命令，所述接收单元可以通过V2X通信接收所述引导命令。
其中，所述无人运输设备可以包括：设置单元，基于所述引导命令设置所述无人运输设备的姿势与行驶方向。
其中，所述实时位置检测单元可以包括：激光扫描仪，安装在外部的岸边起重机和堆场起重机。
其中，所述基准位置确定单元可以接收所述无人运输设备的集装箱的卸载位置，并基于所述卸载位置确定所述作业位置。
其中，所述基准位置确定单元可以基于所述作业位置中包括的所述起重机下端所包括的多个车道位置获取所述基准位置的坐标值。
其中，所述实时位置检测单元检测所述无人运输设备的实时位置，并获取为实时位置的坐标值，所述误差数据获取单元可以获取所述基准位置的坐标值与所述实时位置的坐标值之间的误差数据。
其中，所述误差数据获取单元可以计算所述基准位置与所述实时位置之间的纵向、横向以及旋转角度的误差。
其中，所述引导命令生成单元在所述误差数据在预设的误差允许范围内时，判断所述无人运输设备位于所述基准位置内，在超出所述误差范围时，可以生成用于移动所述无人运输设备的位置的所述引导命令。
其中，所述引导命令生成单元可以在存在来自使用增强现实(AR)或虚拟现实(VR)服务的外部终端的参与请求时接受，并基于所述引导命令生成所述AR或VR服务，传输至所述外部终端。
发明的效果
如上所述，根据本发明的实施例及各个方面，可以通过V2X通信将无人运输设备引导至工作位置的正确位置。
应当理解，本发明的效果不限于上述效果，而是包括能够从本发明的说明或权利要求书中记载的本发明的结构而推断出的所有效果。
附图说明
图1是示出本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置的框图。
图2是举例示出本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置中每种集装箱规格的基准位置的图。
图3是举例示出本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置中获取基准位置坐标值的过程的图。
图4是示出通过本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置执行的作业位置引导方法的流程图。
图5a和图5b是用于说明应用了本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置的控制系统的结构关系的附图。
附图标记说明
10:作业位置引导装置；
100:基准位置确定单元；
200:实时位置检测单元；
300:误差数据获取单元；
400:引导命令生成单元。
具体实施方式
接下来参照附图对本发明进行说明。但是本发明可以以各种不同的形式实施，因此并非限于在此说明的实施例。为了在附图中清楚地描述本发明而省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中对相似的部分赋予相似的附图标记。
在整篇说明书中，当提及一个部件与另一个部件“连接(相连、接触、结合)”时，它不仅包括“直接连接”，而且还可以包括通过介于其间的另一个部件“间接连接”的情况。此外，当提及一个部件“包括”另一个部件时，这并非排除其它技术特征而是还包括其它技术特征，除非另有说明。
本说明书中所使用的术语仅用于说明具体实施例，并非用于限制本发明。除非上下文另有明确规定，否则单数表达包括复数表达。在本说明书中，应当理解，“包括”或“具有”等用语是指存在说明书中记载的特征、数字、步骤、操作、技术特征、部件或它们的组合，但并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、技术特征、部件或它们的组合的存在以及附加可能性。
接下来参照附图来详细说明本发明的实施例。
本发明一实施例涉及无人运输设备的作业位置引导装置。
图1是示出本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置的框图。
参考图1，根据本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置10包括基准位置确定单元100、实时位置检测单元200、误差数据获取单元300和引导命令生成单元400。
根据本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置10是可以从港口码头的控制系统接收作业位置信息，并将无人运输设备引导至作业位置的装置。
其中，无人运输设备可以包括联网自动驾驶港口运输设备(CAYT,ConnectedAutonomous Yard Tractor)。
基准位置确定单元100从港口码头的控制系统20接收作业位置信息，基于位于作业位置的起重机的位置确定基准位置。
在本发明的一实施例中，作业位置可以是港口中的CAYT基于卸载设备执行集装箱装卸作业的位置，可以包括用于充电和替换电池的位置。
此外，基准位置是指定位停车地点中的至少一个接触点，以便CAYT能够准确地位于工作位置，在本发明的一实施例中，基准位置可以获取为与接触点对应的坐标值。
将在图3详细说明基准位置确定单元100确定基准位置的过程。
实时位置检测单元200检测无人运输设备的实时位置。
根据本发明的一实施例,实时位置检测单元200可以包括设置在外部的岸边起重机和堆场起重机的激光扫描仪。
具体地，使用采用SICK传感器的2D激光扫描仪(Laser Scanner)方式在二维平面空间中识别无人运输设备并自动识别行进方向，并获取基于终点的纵向数据、横向数据和旋转误差数据。
在本发明的一实施例中，描述了激光扫描仪设置在外部的岸边起重机和堆场起重机，但也可以设置在可以识别无人运输设备的各种港口设施上。
误差数据获取单元300获取基准位置与实时位置之间的误差数据。
具体地，实时位置检测单元200检测无人运输设备的实时位置并获取为实时位置的坐标值，误差数据获取单元300获取基准位置的坐标值与实时位置坐标值之间的误差数据。
根据本发明的一实施例的误差数据获取单元300计算基准位置与实时位置之间的纵向、横向和旋转角度的误差。
引导命令生成单元400基于误差数据生成用于将无人运输设备引导至作业位置的引导命令。
其中，生成引导命令是为了将无人运输设备的位置移动至抵消基准位置与实时位置之间的纵向、横向和旋转角度的误差的方向。
具体地，当误差数据在预设的误差允许范围内时，引导命令生成单元400判断无人运输设备位于基准位置内，当超出误差允许范围时，则生成用于移动无人运输设备的位置的引导命令。
根据本发明的一实施例的无人运输设备30包括接收单元31和设置单元32。
接收单元31从引导命令生成单元接收引导命令。
根据本发明的一实施例，接收单元31可以通过V2X通信接收引导命令。
具体地，无人运输设备30配备有支持V2X(车用无线通信技术，Vehicle to X)通信的通信接口，可以通过V2X通信从位于无人运输设备周围的设施或车辆接收信号信息。
V2X的X代表一切(everything)，换言之，代表基础设施(Infra)/车辆(Vehicle)/移动(Nomadic)等，指代可以应用于车辆的所有类型的通信方式，作为一般术语代表用于实现“车网联结(Connected Vehicle)”或“联网汽车(Networked Vehicle)”的具体通信技术。目前，V2X通信大致可分为车辆与基础设施之间(Vehicle to Infrastructure，V2I)、车辆之间(Vehicle to Vehicle，V2V)以及车辆与移动设备之间(Vehicle to Nomadicdevices，V2N)这三类通信，预计最近将增加其他类型的通信类别。
设置单元32基于引导命令设置无人运输设备的姿势与行驶方向。
根据本发明的一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置中执行的步骤可以在各个处理器中实现，也可以在一个处理器中集成实现。
图2举例示出本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置中每种集装箱规格的基准位置。
港口起重机的吊具吊住集装箱来升降无人运输设备30的集装箱。
因此，无人运输设备30需要准确位于吊具的位置，根据本发明的一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置可以按照集装箱的规格不同地确定与吊具结合的基准位置。
图2的a示出40英尺(ft)的集装箱，第一基准位置P1可以是位于四个角的中心点的装载孔(hole)。
图2的b示出两个20英尺的集装箱的组合，第二基准位置P2与第三基准位置P3可以分别是位于两个集装箱各自的四个角的中心点的装载孔(hole)。
图2的c示出根据20英尺集装箱在底盘(Chassis)上的装货位置的基准位置，可以分别包括位于前部的第四基准位置P4，位置中间部分的第五基准位置P5和位于后部的第六基准位置P6。
根据本发明的一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置中，当基准位置设置单元100按照集装箱规格设置基准位置时，实时位置检测单元200检测无人运输设备的实时位置并获取为实时位置的坐标值，误差数据获取单元300获取基准位置的坐标值与实时位置的坐标值之间的误差数据。
然后，引导命令生成单元400基于误差数据生成用于将无人运输设备引导至作业位置的引导命令。
因此，在吊具移动自由度受限的情况下，可以控制无人运输设备以使集装箱底盘的中心点与吊具的中心点在虚拟线上一致。
图3举例示出本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置中获取基准位置坐标值的过程。
根据本发明的一实施例的基准位置确定单元100接收无人运输设备30的集装箱的卸载位置，基于卸载位置确定作业位置。
在本发明的一实施例中，作业位置可以是港口中的CAYT基于卸载设备执行集装箱装卸作业的位置。
参考图3，基准位置确定单元100可以以车道为基准将车辆的停车位置确定为作业位置。
例如，可以基于堆场起重机(QC，Quay Crane)下方三个车道确定车辆的底盘(Chassis)停车位置。其中，QC下方车道数平均由5～8个构成。
之后，基于作业位置中包括的起重机下方包括的多个车道的位置，获取基准位置的坐标值。
因此，可以获取作业位置的四个角的坐标值(x1,y1)、(x1,y2)、(x2,y1)、(x2,y2)与位于四个角的中心点的第一基准位置P1的坐标值，作为基准位置的坐标值。
此外，根据底盘上集装箱卸载位置，基于工作位置的四个角的坐标值(x1,y1)、(x1,y2)、(x2,y1)、(x2,y2)，可以获取位于前部的第四基准位置P4、位于中间部分的第五基准位置P5和位于后部的第六基准位置P6，分别作为基准位置的坐标值。
另外，实时位置检测单元200使用激光扫描仪检测无人运输设备的实时位置获取为实时位置的坐标值。
参考图3，可以获取无人运输设备30所处区域的四个角A1、A2、A3、A4点的坐标值，作为实时位置的坐标值。
因此，可以根据底盘上集装箱卸载位置使无人运输设备30所处区域的虚拟线与作业区域的虚拟线一致。
之后，误差数据获取单元300获取基准位置的坐标值与实时位置的坐标值之间的误差数据，计算基准位置与实时位置之间的纵向、横向和旋转角度的误差。
图4是示出通过本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置执行的作业位置引导方法的流程图。
参考图4，通过无人运输设备的作业位置引导装置执行的作业位置引导方法在步骤S110中确定底盘上集装箱卸载位置。
具体地，确定装货和卸货的中心点，底盘上集装箱卸载位置可以包括图3的前部(Front)、中间(Middle)、后部(Rear)点(Point)。
在步骤S120中确定底盘对准基准坐标，即基准位置的坐标值，作为底盘基准停车位置的基准。
基准坐标(base coordinates)＝{(bx1,by1),(bx1,by2),(bx2,by1),(bx2,by2)}
在步骤S130中计算底盘的当前坐标，即实时位置的坐标值。
底盘当前坐标(current chassis coordinates)＝{(cx1,cy1),(cx1,cy2),(cx2,cy1),(cx2,xy2)}
在步骤S140中，计算底盘对准基准坐标与底盘的当前坐标之间的误差，计算车辆控制基准。
其中，车辆控制项目包括前进(Forward)、后退(Backward)和旋转(Steering)中至少一个，车辆控制基准包括操作单位、移动距离和旋转角度中的至少一个。
例如，(S,+0.5°),(F,150mm),((S,-0.2°),(F,250mm)
若步骤S150中，误差数据在预设的误差允许范围内时，则判断无人运输设备在基准位置内。
在步骤S160中，误差数据超过误差允许范围时，则生成用于移动无人运输设备的位置的引导命令。
此外，根据误差允许范围，可以在移动吊具和移动无人运输设备中，选择所需时间和费用较少的方案来控制进行移动。
图5a和图5b是用于说明应用了本发明一实施例的无人运输设备的作业位置引导装置的控制系统的结构关系的附图。
图5a示出了应用联网自动驾驶港口运输设备的结构，图5b示出了应用有人卡车的结构。
参考图5a和图5b，在准备步骤中，控制系统注册行驶路径基础信息(节点-链路)，从码头操作系统(TOS)接收用于集装箱卸载的运输作业请求。
此外，控制系统使用“行驶路径基础信息”搜索行驶路径，并将其结果传达至运输设备。
之后，运输设备分析从控制系统接收的行驶路径信息，细分用于车辆控制的操作控制，并使用操作控制细分信息来控制车辆行驶(前进/后退，左转/右转)。
运输设备定期报告当前车辆位置和操作信息，并显示在LED电子屏上。
当运输设备位于底盘定位系统(Chassis Positioning System，下文中简称为“CPS”)操作范围内时，控制系统可以请求卸载设备的CPS操作。
此外，卸载设备的CPS在CPS操作范围内识别运输设备时，执行CPS操作。
卸载设备的CPS识别基于目标坐标的底盘当前位置坐标，计算基于目的地的底盘坐标误差并将相应信息传递至运输设备。
运输设备使用基于目的地的底盘坐标误差来精确控制车辆移动。
运输设备判断是否到达目的地，当未到达时，分支处理车辆行驶控制，当到达目的地时则进行完成报告。
控制系统通过目的地到达完成报告来向码头操作系统进行运输作业的完成报告。
有人卡车司机通过附着在运输设备的LED电子板，识别并判断运输设备的当前操作状态和计划操作。
如图5b所示，若使用信息终端时，接收当前车辆位置和操作信息并在信息终端显示相关信息。
具体地，引导命令生成单元在存在来自使用增强现实(AR)或虚拟现实(VR)服务的外部终端的参与请求时接受，并基于引导命令生成AR或VR服务传输至外部终端。
根据本发明一实施例，提供一种记录用于在计算机中执行的应用程序计算机可读记录介质，用于执行在无人运输设备的作业位置引导装置中执行的作业位置引导方法。
这种计算机可读介质可以包括单独或组合的程序指令、数据文件、数据结构等。记录在记录介质上的程序指令可以是为本发明专门设计和配置的，也可以是计算机软件领域的技术人员已知和可用的。计算机可读记录介质的示例包括硬盘、软盘和磁带等磁介质(magnetic media)，只读光盘(CD-ROM)和数字通用光盘(DVD)等光学介质(opticalmedia)，软盘(floptical disk)等磁光(magneto-optical media)介质，以及专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。程序指令的示例不仅包括诸如由编译程序生成的机器语言代码，还包括可以由计算机使用解释程序等而执行的高级语言代码。上述硬件设备可以配置为作为一个以上的软件模块来操作以执行本发明的操作，反之亦然。
上述对本发明的描述仅为示例，本发明所属领域的普通技术人员将理解，在不改变本发明的技术精神或本质特征的情况下，可以容易地修改为其他具体形式。因此，应理解以上描述的实施例在所有方面都是示例性的而非限定性的。例如，描述为单一类型的各技术特征可以分散实施，类似地，描述为分散式的技术特征也可以组合形式实现。
本发明的范围由所附权利要求书表示，凡从权利要求书及其等同物推出的所有变更或修改均应理解为包含在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种作业位置引导装置，用于将无人运输设备引导至作业位置，其特征在于，包括：
基准位置确定单元，根据所述无人运输设备的集装箱规格和数量，确定与位于所述作业位置的起重机的吊具结合的至少一个基准位置；
实时位置检测单元，检测所述无人运输设备的实时位置；
误差数据获取单元，获取所述基准位置与所述实时位置之间的误差数据；
引导命令生成单元，基于所述误差数据，生成用于将所述无人运输设备引导至所述作业位置的引导命令，
所述基准位置确定单元基于所述作业位置中包括的所述起重机下端所包括的多个车道位置，求所述作业位置的坐标值，并基于所述作业位置的坐标值，获取所述至少一个基准位置的坐标值。
2.根据权利要求1所述的作业位置引导装置，其特征在于，
所述无人运输设备包括：
接收单元，从所述引导命令生成单元接收所述引导命令，
所述接收单元通过V2X通信接收所述引导命令。
3.根据权利要求1所述的作业位置引导装置，其特征在于，
所述无人运输设备包括：
设置单元，基于所述引导命令设置所述无人运输设备的姿势与行驶方向。
4.根据权利要求1所述的作业位置引导装置，其特征在于，
所述实时位置检测单元包括：
激光扫描仪，安装在外部的岸边起重机和堆场起重机。
5.根据权利要求1所述的作业位置引导装置，其特征在于，
所述基准位置确定单元接收所述无人运输设备的集装箱的卸载位置，并基于所述卸载位置确定所述作业位置。
6.根据权利要求1所述的作业位置引导装置，其特征在于，
所述实时位置检测单元检测所述无人运输设备的实时位置，并获取为实时位置的坐标值，
所述误差数据获取单元获取所述基准位置的坐标值与所述实时位置的坐标值之间的误差数据。
7.根据权利要求6所述的作业位置引导装置，其特征在于，
所述误差数据获取单元计算所述基准位置与所述实时位置之间的纵向、横向以及旋转角度的误差。
8.根据权利要求1所述的作业位置引导装置，其特征在于，
所述引导命令生成单元在所述误差数据在预设的误差允许范围内时，判断所述无人运输设备位于所述基准位置内，在超出所述误差允许范围时，生成用于移动所述无人运输设备的位置的所述引导命令。
9.根据权利要求1所述的作业位置引导装置，其特征在于，
所述引导命令生成单元在存在来自使用增强现实(AR)或虚拟现实(VR)服务的外部终端的参与请求时接受，并基于所述引导命令生成所述AR或VR服务，传输至所述外部终端。
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