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原文传递基于多传感器融合定位的港口作业系统

专利名称：	基于多传感器融合定位的港口作业系统
摘要：	本发明涉及基于多传感器融合定位的港口作业系统，包括沿作业场区车道一侧均匀布置多组地面定位基站，利用UWB定位模块获取携带车载定位标签的运输设备在车道上的位置信息；根据车载定位标签的IMU传感器模块获取的运输设备位置，得到运输设备相对于地面定位基站的位移偏移量，作为校正值修正UWB定位模块获取的运输设备位置信息，并发送给数据服务器；第一监控系统分别获取由港口转运至作业场区期间的集装箱位置信息和吊装中的集装箱信息并发送给数据服务器；第二监控系统获取运输设备信息和所运输的集装箱信息并发送给数据服务器；数据服务器根据作业所需的贝位位置信息和运输设备在车道上的位置信息，引导运输设备行进至指定区域实现装卸作业。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东大学
发明人：	陈桂友;郭宇恒
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-13T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-13T00:00:00+0800
申请号：	CN202211109545.7
公开号：	CN115469268A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	闫圣娟
分类号：	G01S5/02;G01S5/06;G01C21/16;G01C21/18;H04W4/08;G06Q10/08;G06Q50/28;G;H;G01;H04;G06;G01S;G01C;H04W;G06Q;G01S5;G01C21;H04W4;G06Q10;G06Q50;G01S5/02;G01S5/06;G01C21/16;G01C21/18;H04W4/08;G06Q10/08;G06Q50/28
申请人地址：	250061 山东省济南市历下区经十路17923号
主权项：	1.基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：包括：地面定位基站，沿作业场区车道一侧均匀布置多组，利用UWB定位模块获取车载定位标签到达地面定位基站的时间差和相邻两基站之间的距离，得到携带车载定位标签的运输设备在车道上的位置信息；根据车载定位标签的IMU传感器模块获取的运输设备位置，得到运输设备相对于地面定位基站的位移偏移量，作为校正值修正UWB定位模块获取的运输设备位置信息，并发送给数据服务器；监控系统，具有至少两组，第一监控系统位于集装箱区域，分别获取由港口转运至作业场区期间的集装箱位置信息，和吊装中的集装箱信息并发送给数据服务器；第二监控系统位于作业场区车道末端，获取运输设备信息和所运输的集装箱信息并发送给数据服务器；数据服务器，根据作业所需的贝位位置信息和运输设备在车道上的位置信息，引导携带车载定位标签的运输设备运行至指定位置实现装卸作业，作业期间通过监控系统获取的信息实现作业监测。 2.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：所述车载定位标签包括连接在一起的UWB定位模块、IMU传感器模块、通讯模块和电源模块。 3.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：所述地面定位基站包括连接在一起的UWB定位模块、通讯模块、激光校准系统和电源模块。 4.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：所述地面定位基站之间的时间保持同步。 5.如权利要求2所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：所述车载定位标签的UWB定位模块和每一个地面定位基站的UWB定位模块通信，获取车载定位标签到达每一个地面定位基站的时间差，并根据相邻两地面定位基站之间的距离，得到携带车载定位标签的运输设备在车道上的位置信息。 6.如权利要求2所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：所述IMU传感器模块具有加速度计和陀螺仪，分别获取运输设备的加速度和角速度，转换为位置、速度和姿态后发送给数据服务器。 7.如权利要求5所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：所述UWB定位模块和IMU传感器模块获取的车辆位置分别为x1和x2，在作业场区内同一位置多次测量后，设车辆定位标签在作业车道内的x轴位置估计值为满足下式： k为卡尔曼增益，范围在0到1之间；对卡尔曼增益求导，得到估计值方差的最小值，即得到车载定位标签相对于地面定位基站的位置偏移量，利用位置偏移量将运输设备的实时位置更新在对应的地面定位基站处。 8.如权利要求7所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：所述卡尔曼增益k使估计值的标准差最小，估计值方差满足下式：对k求导，令导数值为0，得到取极值时的卡尔曼增益k。 9.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：所述监控系统根据获取的集装箱位置信息和集装箱信息，发送给数据服务器，具体为：以四维数组(X，Y，H，N)形成的分布网格表示集装箱在作业场区中的位置信息，X为横向位置坐标，Y为纵向位置坐标，H为集装箱的高度，N为作业场区的编号；其中，第一排第一列集装箱横向位置和纵向位置为(1，1)，距离地面最近一层的集装箱H坐标为1，N＝1，2，3，4，5；监控系统识别集装箱信息和位置信息，将集装箱信息与对应位置信息的四维数组存入数据服务器，利用吊装设备执行集装箱装入时，根据被吊装的集装箱信息找到对应的位置信息清除，形成作业信息并保存至数据服务器。 10.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统，其特征在于：还具有司机端，接收数据服务器发来的引导指令，使运输设备运行至指定位置实现装卸作业。