DE102010052034A1 - Method and device for geo-referenced location determination of containers in the loading area of container cranes - Google Patents
Method and device for geo-referenced location determination of containers in the loading area of container cranes Download PDFInfo
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- B66C13/18—Control systems or devices
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Abstract
Verfahren zur georeferenzierten Ortsbestimmung von Containern, insbesondere im Ladebereich von Container-Kränen, wobei eine satellitengestützte Ortsbestimmung des Container-Kranes und des die Container aufnehmenden und absetzenden Transport-Fahrzeuges erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der absoluten Lagekoordinaten der im Satelliten-Empfangsschatten befindlichen Container in einem ersten Verfahrensschritt eine Entfernungsmessung zwischen mindestens einem Messpunkt an dem Transport-Fahrzeug und einem oder mehreren Messpunkten am Container-Kran stattfindet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt die durch satellitengestützte Ortsbestimmung gewonnenen Lagekoordinaten des Container-Kranes in Bezug zu den durch die Entfernungsmessung gewonnen, relativen Koordinaten des Transport-Fahrzeuges gesetzt werden und dass in einem dritten Verfahrensschritt aus den absoluten Kran-Koordinaten und den relativen Lagekoordinaten des Transport-Fahrzeuges die absolute Lageposition des Transport-Fahrzeuges und/oder die des unter dem Transport-Fahrzeug befindlichen Containers ermittelt werden.Method for geo-referenced location determination of containers, in particular in the loading area of container cranes, wherein a satellite-based location determination of the container crane and the container receiving and depositing transport vehicle takes place, characterized in that for detecting the absolute position coordinates located in the satellite reception shadow Container in a first method step, a distance measurement between at least one measuring point on the transport vehicle and one or more measuring points on the container crane takes place, that in a second method step obtained by satellite-based location determination position coordinates of the container crane in relation to those obtained by the distance measurement , Relative coordinates of the transport vehicle are set and that in a third method step from the absolute crane coordinates and the relative position coordinates of the transport vehicle, the absolute position of the position Transport vehicle and / or the container located under the transport vehicle can be determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur georeferenzierten Ortsbestimmung von Containern, insbesondere im Ladebereich von Container-Kränen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for geo-referenced location determination of containers, in particular in the loading area of container cranes according to the preamble of
Beim Entladen von Containerschiffen mit Hilfe von Container-Kränen und einem unter dem Container-Kran operierenden Transport-Fahrzeug ist es bekannt, die aktuelle Position des Container-Kranes mit einem GPS-gestützten System zu ermitteln.When unloading container ships using container cranes and operating under the container crane transport vehicle, it is known to determine the current position of the container crane with a GPS-based system.
Ferner ist es bekannt, auch den Transport-Fahrzeugen, mit dem die Container aus dem Ladebereich oder in den Ladebereich des Container-Kranes gebracht werden, mit einer GPS-gestützten Ortsbestimmung zu versehen.Furthermore, it is also known to provide the transport vehicles with which the containers are brought out of the loading area or into the loading area of the container crane with a GPS-supported location determination.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass, wenn ein solches Transport-Fahrzeug im durch Satellitenempfang bedingten Empfangsschatten des Container-Kranes operiert, das kranseitige GPS-System vom GPS-Satellitenempfang abgeschirmt wird, so dass für die im Empfangsschatten des Container-Kranes operierenden Transportfahrzeuge keine GPS-Ortsbestimmung vorgenommen werden kann.However, it has been found that when such a transport vehicle operates in satellite reception-conditioned reception shadow of the container crane, the crane-side GPS system is shielded from the GPS satellite reception, so that for the operating in the receiving shadow of the container crane transport vehicles no GPS location can be made.
Aus diesem Grund ist es nicht möglich, eine genaue Lokalisierung der im Ladebereich des Container-Kranes angeordneten Container zu bewerkstelligen.For this reason, it is not possible to accomplish a precise localization of the container arranged in the loading area of the container crane.
Bisher hat man sich dadurch beholfen, dass eine Bedienungsperson per Funk dem Bedienungsmann am Container-Kran die Anweisung gab, welchen Container er wohin befördern soll, um eine lagenrichtige Zuordnung der Container auf dem Ladeplatz zu erreichen. In anderen Fällen wurden Prozesse definiert, die eine Annahme über den Ort des Containers mit hoher Wahrscheinlichkeit treffen konnten.So far, it has been remedied that an operator by radio to the operator on the container crane gave the instruction which container he should carry to where to achieve a correct assignment of the container on the loading place. In other cases, processes have been defined that could make an assumption about the location of the container with high probability.
Beim Entladen von Containern von Schiffen, die am Kai liegen, ist es bekannt, die an dem Container angeordnete OCR-lesbare Information auszulesen und einem Hafenverwaltungs-Programm einzuspeisen. Auf diese Weise ist in Verbindung mit den GPS-Koordinaten des Container-Kranes bekannt, welcher Container – entsprechend seinem OCR-lesbaren Etikett – aktuell gerade entladen wird.When unloading containers from ships that are on the dock, it is known to read the arranged on the container OCR-readable information and feed a port management program. In this way, it is known in connection with the GPS coordinates of the container crane which container - according to its OCR-readable label - is currently being unloaded.
Sobald aber der Container von dem Container-Kran erfasst und auf den an Land befindlichen Lade- oder Entladeplatz verbracht wird, ist es nicht mehr möglich, die aktuelle georeferenzierte Position im Lade- oder Entladebereich des Container-Kranes zu erfassen, weil dieser Bereich vom Container-Kran selbst gegen einen satellitengestützten Empfang von GPS-Signalen in unerwünschter Weise abgeschirmt wird.However, as soon as the container is picked up by the container crane and transferred to the on-land loading or unloading station, it is no longer possible to detect the current georeferenced position in the loading or unloading area of the container crane because this area is off the container Crane itself is shielded against satellite-based reception of GPS signals in an undesirable manner.
Auf diese Weise kommt es beim Laden und Entladen von Containern mit Hilfe von Container-Kränen zu Verwechslungen dergestalt, dass die im Lade- oder Entladebereich vorhandenen Container nicht mehr genau lokalisiert werden können und deshalb der falsche Container an den falschen Ort gebracht wird.In this way, when loading and unloading containers with the help of container cranes to confusion in such a way that the existing in the loading or unloading container can not be accurately located and therefore the wrong container is moved to the wrong place.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass auch eine genaue Ortsbestimmung von im Lade- oder Entladebereich von Container-Kränen befindlichen Containern vorgenommen werden kann.The invention is therefore based on the object, a method and an apparatus of the type mentioned in such a way that an accurate location of located in the loading or unloading of container cranes containers can be made.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.To solve the problem, the invention is characterized by the technical teaching of
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass nun anstatt der im Empfangsschatten von Container-Kränen versagenden GPS-Lokalisierung des Transport-Fahrzeuges nunmehr eine Abstandsbestimmung des Transportfahrzeuges zu festgelegten Fixpunkten des Kranes vollzogen wird.An essential feature of the invention is that now instead of the failing in the receiving shadow of container cranes GPS localization of the transport vehicle now a determination of the distance of the transport vehicle to fixed points of the crane is completed.
Damit wird eine relative Lagenbestimmung (Positionsbestimmung) des im Kranbereich operierenden Transport-Fahrzeuges im Bezug zum Kran erzeugt.This generates a relative position determination (position determination) of the transport vehicle operating in the crane area in relation to the crane.
Nachdem die GPS-Koordinaten des Kranes bekannt sind, ist es durch Verrechnung der relativen Entfernung des Transport-Fahrzeuges zu den festgelegten Fixmarken des Kranes und seinen GPS-Koordinaten nunmehr möglich, die absolute Lage des Transportfahrzeuges auch im Empfangsschatten des Kranes zu bestimmen.After the GPS coordinates of the crane are known, it is now possible to determine the absolute position of the transport vehicle in the receiving shadow of the crane by offsetting the relative distance of the transport vehicle to the specified fixed marks of the crane and its GPS coordinates.
Unter dem Begriff „Empfangsschatten” wird verstanden, dass die Ausleger oder Ladebrücken oder sonstige Teile des Container-Kranes das unter dem Kran operierende Transport-Fahrzeug so abdecken, dass das GPS-System des Transport-Fahrzeuges die Signale von himmelsgestützt operierenden GPS-Satelliten nicht mehr empfangen und auswerten kann.The term "receiving shadow" is understood to mean that the outriggers or loading bridges or other parts of the container crane cover the transport vehicle operating under the crane so that the GPS system of the transport vehicle does not transmit the signals from the sky-based GPS satellites can receive and evaluate more.
Hier setzt die Erfindung ein, die stattdessen vorsieht, dass eine relative Entfernungsmessung des Transport-Fahrzeuges in Bezug zu der bekannten Position des Kranes stattfindet und dass diese relativen Koordinaten in Verbindung mit den absoluten Positionskoordinaten des Container-Kranes so verrechnet werden, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt die genaue Position des Transport-Fahrzeuges unter dem Kran zu ermitteln ist.This is where the invention begins, which instead provides that a relative distance measurement of the transport vehicle takes place in relation to the known position of the crane and that these relative coordinates are calculated in relation to the absolute position coordinates of the container crane such that they can be added to any one Time to determine the exact position of the transport vehicle under the crane.
Nachdem das Transport-Fahrzeug entweder nur einen einfachen Lang-Container (40 Fuß) oder zwei Kurz-Container (zu je 20 Fuß) aufnehmen oder absetzen kann, ist durch die nunmehr mögliche absolute Ortsbestimmung des Transport-Fahrzeuges zu jedem beliebigen Zeitpunkt möglich, die Position des gerade von dem Container-Kran aufgenommenen Lang-Containers oder der zwei von ihnen aufgenommenen Kurz-Container zu bestimmen. After the transport vehicle either only a simple long-container (40 feet) or two short containers (20 feet each) can take or drop, is possible by the now possible absolute location of the transport vehicle at any time, the Determine the position of the long container currently being picked up by the container crane or the two short containers it has picked up.
Damit ist es erstmals möglich, über das Hafenverwaltungs-Programm die Container zu lokalisieren, die im Lade- oder Entladebereich des Kranes angeordnet sind und demzufolge eine genaue Lagenbestimmung mit absoluten Positions-Koordinaten vorzunehmen.This makes it possible for the first time to locate the containers via the port management program, which are arranged in the loading or unloading area of the crane and therefore make an exact position determination with absolute position coordinates.
Damit wird ein Irrtum über den Standort des Containers ausgeschlossen, und es kommt nicht mehr vor, dass ein solcher Container am falschen Ort zur falschen Zeit positioniert wird.This eliminates an error about the location of the container, and it no longer happens that such a container is positioned in the wrong place at the wrong time.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich somit der wesentliche Vorteil, dass durch eine einfache Entfernungsmessung der relativen Koordinaten des Transport-Fahrzeuges damit auch der vom Transportfahrzeug erfasste Container in absoluten georeferenzierten Koordinaten bestimmt werden kann und somit seine absolute Position in X-Y- und gegebenenfalls Z-Richtung auf der Aufstellfläche ermittelt werden kann.With the given technical teaching, there is thus the essential advantage that by a simple distance measurement of the relative coordinates of the transport vehicle and thus the container detected by the transport vehicle can be determined in absolute geo-referenced coordinates and thus its absolute position in XY- and possibly Z- Direction can be determined on the footprint.
Statt der hier als Beispiel angegebenen kartesischen Koordinaten können auch die bekannten Geo-Koordinaten verwendet werden.Instead of the Cartesian coordinates given here as an example, the known geo coordinates can also be used.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Entfernungsmessung durch eine drahtlose Kommunikation erfolgt.In a particularly preferred embodiment of the present invention, provision is made for the distance measurement according to the invention to be carried out by wireless communication.
Zu diesem Zweck ist am Transportfahrzeug ein Transponder angeordnet, der mit einem über eine drahtlose Kommunikation arbeitenden Entfernungsmessgerät arbeitet. Die Entfernungsmessung erfolgt in diesem Fall beispielhaft über eine Funkbake und einen Transponder.For this purpose, a transponder is arranged on the transport vehicle, which operates with a distance measuring device operating via a wireless communication. The distance measurement takes place in this case, for example via a radio beacon and a transponder.
Dieses über eine drahtlose Kommunikation arbeitende Entfernungsmessgerät sendet in regelmäßigen Intervallen Funkimpulse aus, die von kranseitig angeordneten Empfängern aufgenommen und wieder zurückgesendet werden. Die Laufzeit dieses Impulses wird erfasst, und über die Laufzeitmessung wird die genaue Entfernung in allen zwei oder drei Raumebenen bestimmt.This distance-measuring device operating via a wireless communication transmits radio pulses at regular intervals, which are picked up by receivers arranged on the crane and sent back again. The duration of this pulse is recorded, and the runtime measurement determines the exact distance in all two or three spatial planes.
Hierbei wird es bevorzugt, wenn am Kran mindestens drei an unterschiedlichen Stellen angeordnete Funkbaken vorhanden sind, welche den empfangenen Impuls zurücksenden.In this case, it is preferred if at least three radio beacons arranged at different locations are present on the crane, which transmit back the received pulse.
Denkbar ist auch eine Variante, bei dem das Entfernungsmessgerät am Transportfahrzeug angebracht ist und seine Entfernung zu Transpondern misst, die als Funkbaken z. B. an den Beinen des Kranes befestigt sind.Also conceivable is a variant in which the distance measuring device is attached to the transport vehicle and measures its distance to transponders, which are used as radio beacons z. B. are attached to the legs of the crane.
In einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass statt der drahtlosen Kommunikation zur Entfernungsmessung eine optische Entfernungsmessung (z. B. über Laser) stattfindet.In another embodiment of the present invention, it may also be provided that, instead of the wireless communication for distance measurement, optical distance measurement (for example via laser) takes place.
In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Entfernungsmessung über Ultraschall erfolgt.In a third embodiment of the invention, it is provided that the distance measurement takes place via ultrasound.
Daneben werden auch andere Meßprinzipien für die Entfernungsmessung als erfindungswesentlich angesehen:
Time-of-Flight-Messung (das ist eine Funkmessung)
Time difference of arrival
RSSI (received signal strength indicator)
UWB (ultra wideband technology)
Und der gleichen mehr.In addition, other measuring principles for the distance measurement are considered to be essential to the invention:
Time-of-flight measurement (this is a radio measurement)
Time difference of arrival
RSSI (received signal strength indicator)
UWB (ultra wideband technology)
And the same more.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, dass die Position des Transport-Fahrzeuges mit dem daran angehängten Container (oder Doppel-Container) nur im Empfangsschatten des Container-Kranes stattfindet. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Entfernungsmessung in Bezug auf zwei im Abstand voneinander angeordneten und eventuell mit getrennt operierenden Container-Kränen erfolgt.Of course, the present invention is not limited to the fact that the position of the transport vehicle with the attached container (or double container) takes place only in the receiving shadow of the container crane. In another embodiment of the invention, it is provided that the distance measurement takes place with respect to two spaced apart and possibly with separately operating container cranes.
Auch kann die Entfernungsmessung auch außerhalb des GPS-Empfangsschattens in Richtung nur auf einen Kran stattfinden.The distance measurement can also take place outside the GPS receiving shadow in the direction of only one crane.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signale des Transport-Fahrzeuges über funkgestützte Technik weiter verarbeitet werden. Dies bedeutet, dass am Transport-Fahrzeug ein Transponder (Tag) angeordnet ist, der mit einem bevorzugt ortsfest angeordneten Leser (Reader) arbeitet. Der Leser muss jedoch nicht ortsfest sein. Und die Funkbake kann mit dem Leser zusammen ein Gerät bilden.According to a particular feature of the invention, it is provided that the signals of the transport vehicle are further processed via radio-based technology. This means that a transponder (tag) is arranged on the transport vehicle, which works with a preferably fixedly arranged reader. However, the reader does not have to be stationary. And the beacon can together with the reader form a device.
Ebenso kann es in einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass auch am Container-Kran ein oder mehrere Transponder angeordnet sind, die mit einem ortsfesten Lesegerät kommunizieren. In diesem Fall wird die Entfernungsmessung zwischen Kran und einem weiteren bekannten Punkt durchgeführt, welcher dann als Referenzpunkt dient.Likewise, it may be provided in a development that also on the container crane one or more transponders are arranged, which communicate with a stationary reading device. In this case, the distance measurement between crane and another known point is performed, which then serves as a reference point.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. The subject of the present invention results not only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims with each other.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and features disclosed in the documents, including the abstract, in particular the spatial design shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention insofar as they are novel individually or in combination with respect to the prior art.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings showing only one embodiment. Here are from the drawings and their description further features essential to the invention and advantages of the invention.
Es zeigen:Show it:
In
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Laufkatze
Zu diesem Zweck ist ein Container-Lager
Zur Feststellung der absoluten Lage des Kranes
Sobald sich der Container-Kran
Das Transport-Fahrzeug
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass wegen der Abschattung des Transport-Fahrzeuges
Jeder Kranfixpunkt ist als Funkbake
Der Entfernungssensor
Der Transponder
Wie
Diese absolute Position des Kranes wird einem Rechner
Daraus ergibt sich also ein sogenannter Floating Reference Point
Das Ergebnis sind die absoluten Ortskoordinaten des gerade vom Transport-Fahrzeug aufgenommenen oder abgesetzten oder mit diesen mitgeführten Container.The result is the absolute location coordinates of the container just taken up by the transport vehicle or dropped off or carried along with it.
Wie die
Wenn sich gemäß
Denkbar sind auch Varianten, in denen z. B. die Position des Transport-Fahrzeuges
Zu jedem beliebigen Zeitpunkt ist somit die absolute Ortsposition der vom Transport-Fahrzeug aufgenommenen oder abgesetzten Container möglich, auch wenn das Transport-Fahrzeug im GPS-Empfangsschatten des Container-Krans
Die
Ebenso ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, eine Entfernungsmessung über Funkbaken durchzuführen, die an zwei im Abstand voneinander angeordneten Container-Kränen
Es reicht auch aus, wenn das Transport-Fahrzeug
Im allgemeinen Teil der Beschreibung wurde bereits schon darauf hingewiesen, dass es zwar bevorzugt wird, die Entfernungsmessung über ein RFID-basiertes System mit Funkbaken durchzuführen.It has already been pointed out in the general part of the description that although it is preferred to carry out the distance measurement via an RFID-based system with radio beacons.
Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Statt einer solchen mit einer drahtlasen Kommunikation arbeitenden Entfernungsmessung können auch Ultraschall-Entfernungsmessungen, optische oder lasergestützte Entfernungsmessungen vorgenommen werden.However, the invention is not limited thereto. Instead of such a distance measurement working with a wire-bubble communication, it is also possible to carry out ultrasonic distance measurements, optical or laser-based distance measurements.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- ContainerContainer
- 22
- Schiffship
- 33
- Lagerflächestorage area
- 44
- Kranbrückecrane bridge
- 55
- Container-KranContainer crane
- 66
- Laufkatzetrolley
- 77
- Pfeilrichtungarrow
- 88th
- Container-LagerContainer storage
- 99
- Transport-FahrzeugTransport Vehicle
- 1010
- Greifvorrichtunggripping device
- 1111
- Hubeinrichtunglifting device
- 1212
- ContainerContainer
- 1313
- Reiheline
- 1414
- Reiheline
- 1515
- Reiheline
- 1616
- 1717
- Empfangsschattenreception shadow
- 1818
- Satellitsatellite
- 1919
- Sendestrahltransmission beam
- 2020
- GPS-EmpfängerGPS receiver
- 2121
- Datenformatdata format
- 2222
- Ausgabeoutput
- 2323
- Transpondertransponder
- 2424
- Lesegerätreader
- 2525
- Datenübertragungdata transfer
- 2626
- EntfernungssensorDistance sensor
- 2727
- Messstrahlmeasuring beam
- 2828
- Funkbakeradiobeacon
- 2929
- Funkbakeradiobeacon
- 3030
- Kranfußcrane base
- 3131
- RechenblockRechenblock
- 3232
- Rechnercomputer
- 3333
- RechenblockRechenblock
- 3434
- relative Koordinatenrelative coordinates
- 3535
- Ausgabeoutput
- 3636
- RechenblockRechenblock
- 3737
- RechenblockRechenblock
Claims (8)
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