[发明专利]基于道钉的港口无人集卡高精度对准方法及其对准系统

说明书

本申请公开了一种基于道钉的港口无人集卡高精度对准方法及其对准系统，对准方法包括：获取当前港口的区域后铺设道钉；对所铺设的道钉进行粗提取后再利用定位和预设结果进行细提取，获取道钉的单帧检测结果；获取多帧数据作为候选帧，形成位姿变换矩阵后将候选帧的所有道钉检测结果均变换到当前帧的局部坐标系下；基于融合算法将历史道钉检测结果和当前道钉检测结果融合后得到偏移量的估计结果，并投影到行进方向作为位置结果输出。本申请所提出的高精度对准方法，可以满足无人驾驶在港口全自动化运输中的精度要求，对准频率不低于10HZ，对准误差不高于±3cm，对准成功率不低于99.99％；满足港口真实作业需求，安全且稳定。

技术领域

本申请涉及港口自动化运输智能驾驶技术领域，尤其涉及一种基于道钉的港口无人集卡高精度对准方法及其对准系统。

背景技术

无人驾驶在港口全自动化水平运输领域有着举足轻重的作用，它可以在阴晴雨雪、7×24小时等各种工况下完成无人作业。打造无人集卡的水平化运输，可以解决“人口红利”消失带来的招聘和管理难题，还能显著减少港口的生产事故。在港口无人驾驶技术落地的过程中，除了要解决无人驾驶本身的关键难题外，还需要完成无人集卡和装卸设备的精确对准，进而保证正常作业。在堆场、码头面以及堆高机场地的作业过程中，都要求无人集卡的对准误差控制在±5cm以内。

业界常见的方案是在大桥上增加引导装置(CPS，crane positioning system)，也就是在这些装卸设备上安装相机、激光雷达等传感器，通过自动辨识集卡头、挂车或者集装箱，来反算集卡的相对位置，用于引导集卡的微动。这对于有人集卡而言，是显著有效的；但对于无人集卡存在以下问题：

1)装卸设备的辨识数据需要光缆或者无线回传到云端才可以计算，然后再通过无线反传给车端，存在的延时影响精确控制；

2)CPS的辨识和计算的频率无法满足无人驾驶精确对准的要求；

3)装卸设备通过钢丝绳来控制吊具，但因为重量和环境的原因，通常会有晃动，这对于最终定位结果的结算是有极大影响的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种基于道钉的港口无人集卡高精度对准系统及其对准方法。

本申请实施例第一方面提供了一种基于道钉的港口无人集卡高精度对准方法，包括：

获取当前港口的区域后铺设道钉；

基于道钉的反射率特性和高度的先验知识对所铺设的道钉进行粗提取后再利用定位和预设结果进行细提取，获取道钉的单帧检测结果；

获取多帧数据作为候选帧，估计候选帧和当前帧的位置变化差异数据，形成位姿变换矩阵后将候选帧的所有道钉检测结果均变换到当前帧的局部坐标系下；

基于融合算法将历史道钉检测结果和当前道钉检测结果融合后得到偏移量的估计结果，并投影到行进方向作为位置结果输出实现反算无人集卡的位置。

进一步地，铺设道钉具体包括：以等间距方式在港口区域内的堆场中进行铺设。

进一步地，基于道钉的反射率特性和高度的先验知识对所铺设的道钉进行粗提取后再利用定位和预设结果进行细提取，获取道钉的单帧检测结果具体包括：

基于反射率特性，筛选超过预设阈值的道钉候选点；

基于所有道钉在铺设时所记录的精确位置，以约束距离阈值对上述道钉候选点进行二次过滤；

对二次过滤后的所有道钉的候选点构成的点云进行聚类，设定最大的类内距离阈值，得到多个点云簇后，用每个点云簇内包含的点云位置的中值来代表每个道钉的检测结果。

进一步地，获取多帧数据作为候选帧，估计候选帧和当前帧的位置变化差异数据，形成位姿变换矩阵后将候选帧的所有道钉检测结果均变换到当前帧的局部坐标系下具体包括：