[发明专利]一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法

说明书

本发明公开了一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，标定激光雷达与GPS\INS模块；激光雷达扫描整个集装箱堆场环境，根据GPS数据与点云数据对堆场环境进行建模；根据集装箱高度信息对堆场模型进行分割得到多个子点云；利用欧式距离和点云法向量作为判据对各个子点云进行聚类；利用先验集装箱尺寸信息对各个聚类进行投影、分割和匹配，结合GPS数据可以得到堆场环境内集装箱的扫描定位信息。本发明能够识别出港口环境中的集装箱并给出集装箱的绝对定位信息，从而为实现港口自动化的任务调度、自动抓箱等操作提供必要依据。

技术领域

本发明涉及一种集装箱识别定位方法，特别是一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法。

背景技术

如何进行集装箱的检测、定位和自动抓取成为了实现港口自动化一个重要的命题。在现有的港口自动化系统中，通常需要人工远程监控干预，提前将吊具移动至集装箱上方或者是提前获取集装箱的位置，不能实现港口自动化的任务调度和无人操作。在现有的集装箱识别系统中，部分使用相机检测集装箱的轮廓或是锁孔位置，该种方法通常只能给出集装箱的相对坐标值，而且受光照等环境影响较大。在部分使用激光雷达的系统中，通常需要人工将集装箱运输至指定位置，只能识别固定区域的集装箱，工作效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，可以自动识别堆场范围内的集装箱并得到绝对定位信息。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：标定激光雷达与GPS\INS模块，得到雷达坐标系与站心坐标系的转换矩阵T_ls；

步骤二：港机带动集装箱吊具围绕集装箱堆场环境一周，获取堆场的点云建模；

步骤三：根据先验集装箱高度信息和先验地面高度信息将堆场模型分割成多个子点云；

步骤四：用欧式距离和点云法向量作为判据分别对各个子点云进行聚类；

步骤五：根据先验集装箱尺寸信息分别对各个聚类进行投影、分割和匹配；

步骤六：根据GPS数据得到堆场范围内集装箱的扫描定位信息。

进一步地，所述步骤一中的激光雷达和GPS\INS模块安装在集装箱吊具下方，激光雷达用于获取点云数据，GPS\INS模块用于输出站心坐标系与大地坐标系的转换关系。

进一步地，所述步骤二具体为

2.1获取多帧时间同步的点云数据和GPS\INS模块输出的对应站心坐标系到大地坐标系的转换矩阵

2.2通过转换矩阵T_ls可以将转换到站心坐标系下，记为然后再通过可以将转换到大地坐标系下，记为

为不同时刻下雷达坐标系下点云数据构成的数据集；

为不同时刻下站心坐标系下点云数据构成的数据集；

为不同时刻下大地坐标系下点云数据构成的数据集；

为不同时刻下GPS站心坐标系到大地坐标系的转换矩阵，当i＝j时和代表两者的时间同步；

T_ls是雷达坐标系到GPS站心坐标系的转换矩阵，为常值，由标定结果给出；

2.3将所有点云进行融合得到pCg，再使用体素栅格降采样法减少pCg的点云数量，得到堆场点云建模