[發明專利]基于模板匹配的港口無人集卡起重機精確對位系統及方法

有效

• 申請號: 201910707315.2
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110356976B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 郭林棟;張天雷;何貝;鄭思儀
• 申請（專利權）人: 北京主線科技有限公司
• 主分類號: B66C13/40
• 分類號: B66C13/40;B66C13/48
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

1.一種基于模板匹配的港口無人集卡起重機精確對位系統，其特征在于，所述系統包括安裝在集卡上的精確定位裝置、對位計算機以及無人集卡控制器；

所述精確定位裝置，與所述無人集卡控制器連接，用于實時采集當前集卡的點云觀測數據；

所述對位計算機，與所述無人集卡控制器連接，用于基于預設的起重機特征模板與所述點云觀測數據進行匹配，得到對應的起重機特征模板；獲取外部港口作業調度系統向目標作業集卡發送的目標作業信號，將所述目標作業信號轉換為所述對應的起重機特征模板下的集卡目標位置；通過擴展卡爾曼濾波方法對點云觀測數據和集卡目標位置進行融合定位，得到集卡實際位置與集卡目標位置之間的誤差的對位結果；并將所述對位結果反饋給無人集卡控制器；

所述無人集卡控制器，用于根據所述對位結果中的集卡實際位置與集卡目標位置之間的誤差將集卡與起重機進行精確對位。

2.如權利要求1所述的基于模板匹配的港口無人集卡起重機精確對位系統，其特征在于，所述精確定位裝置包括激光雷達、慣性測量裝置以及里程表傳感器；

所述激光雷達，通過支架水平安裝于集卡頂部的中間位置，與所述對位計算機連接，用于探測在當前集卡下起重機的位置點云，將所述位置點云傳輸至所述對位計算機；

所述慣性測量裝置，設置在集卡內部，與所述對位計算機連接，用于采集當前集卡的慣性信息，將所述慣性信息傳輸至所述對位計算機；

所述里程表傳感器，設置在集卡內部，與所述對位計算機連接，用于采集當前集卡的里程信息，將所述里程信息傳輸至所述對位計算機。

3.如權利要求1所述的基于模板匹配的港口無人集卡起重機精確對位系統，其特征在于，所述系統還包括外部智能碼頭TOS系統；

所述外部智能碼頭TOS系統，與每個所述對位計算機連接，用于通過TOS指令控制每個所述對位計算機運行。

4.一種基于模板匹配的港口無人集卡起重機精確對位方法，其特征在于，所述方法包括：

通過精確定位裝置實時采集當前集卡的點云觀測數據；

基于預設的起重機特征模板與所述點云觀測數據進行匹配，得到對應的起重機特征模板和集卡在對應的起重機特征模板下的虛擬位置；

獲取外部港口作業調度系統向目標作業集卡發送的目標作業信號，將所述目標作業信號轉換為所述起重機特征模板下的集卡目標位置；

通過擴展卡爾曼濾波方法對點云觀測數據和集卡目標位置進行融合定位，得到集卡實際位置與集卡目標位置之間的誤差的對位結果；

根據所述對位結果中的集卡實際位置與集卡目標位置之間的誤差將集卡與起重機進行精確對位。

5.如權利要求4所述的基于模板匹配的港口無人集卡起重機精確對位方法，其特征在于，所述通過精確定位裝置實時采集當前集卡的點云觀測數據，包括：

通過精確定位裝置中的激光雷達、慣性測量裝置以及里程表傳感器實時采集當前集卡的點云觀測數據。

6.如權利要求4所述的基于模板匹配的港口無人集卡起重機精確對位方法，其特征在于，所述通過擴展卡爾曼濾波方法對點云觀測數據和集卡目標位置進行融合定位，得到集卡實際位置與集卡目標位置之間的誤差的對位結果，包括：

通過擴展卡爾曼濾波方法將虛擬位置與點云觀測數據中的慣性信息和里程信息進行融合，將點云匹配結果濾波器的觀測值更新，將慣性信息與里程信息結合集卡的運動模型作為濾波器狀態預測，融合得到濾波后的起重機坐標系下的集卡實際位置；

將所述集卡實際位置轉換為與集卡目標位置之間的誤差的對位結果。