[发明专利]自动化集装箱岸桥远程操控小车路径规划方法

说明书

本发明公开了一种自动化集装箱岸桥远程操控小车路径规划方法。该方法采用小波变换算法对带有高频噪声的集卡定位激光测距仪信息进行三层分解去噪后重构，获得精确的集卡激光测距仪回波信号并计算出回波信号的准确到达时刻，采用最小二乘法提取轮船集装箱轮廓扫描信息获得集装箱轮廓表面三维信息，并把处理后的有效信息送入系统主控PLC中实现数据融合以驱动小车沿可避开障碍物的安全路径运行，并驱动吊具自动定位集装箱。

技术领域

本发明涉及自动化集装箱岸桥远程操控中工作机构自动运行的智能控制方 法，具体涉及一种自动化集装箱岸桥远程操控小车运行路径规划方法。

背景技术

集装箱码头大规模的全自动化改造和新建，极大地促进了自动化和半自动化 集装箱岸桥的研究使用，而自动化岸桥的远程操控模式也彻底颠覆了司机在车载 司机室操控岸桥的传统模式。

传统的集装箱码头装卸作业模式是由岸桥司机在岸桥司机室人工控制集装 箱的起吊，该作业模式下，岸桥装卸集装箱过程中小车运行轨迹及吊具的着箱、 避碰完全取决于岸桥司机对周围环境的主观判断及司机的经验和操作习惯，经验 丰富的司机能较好地发挥主观能动性，从而保证小车带动吊具运行过程中的有效 避开障碍物和着箱定位的精确性。

但是采用远程操控工作模式的自动化集装箱岸桥为了减轻司机的劳动强度、 提高作业效率，采用了多对多远程控制技术，实现岸桥的自动化操作，司机在办 公区域的操控室工作，且一名司机操控多台岸桥，仅在需要的时候如岸桥与船舶 及集卡交互时进行人工干预，在这种操作模式下司机的主观能动性及个人经验在 对吊具的避碰、着箱的精确性方面发挥的作用非常有限，因而自动化岸桥远程操 控中如何在人工有限的辅助下保证小车沿安全、无障碍的路径运行及吊具如何精 确定位集装箱就是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明针对远程操控模式下自动化集装箱岸桥的自动装卸操作，建立一种基 于多传感器检测及信息融合的小车安全路径智能规划方法。

采用远程操控工作模式的自动化集装箱岸桥在传统岸桥电控系统的基础上 加装了各类传感装置、监控设备、服务器等。其中一个2D激光测距仪安装在与 岸桥门腿垂直的桁架上实现集卡定位，两个3D激光扫描仪安装在小车车架上， 用以实现轮船中集装箱轮廓扫描。在集装箱装卸操作中，岸桥各工作机构的运行 包括小车运行至正确位置、吊具着箱等工作都是自动完成的，这种工作模式下司 机一人需要操控对台岸桥，因而只在吊具与船舶及集卡交互时施以辅助，并不对 小车运行路径规划及吊具对箱工作做过多干涉，需要系统智能规划能力及精确定 位能力。

本发明提出一种基于多传感器信号分析及融合的智能方法实现小车运行路 径的合理规划及吊具的精确定位，达到保证小车机构运行过程中的安全、减小运 行能耗、提高装卸效率的目的。该方法采用小波变换算法及最小二乘法分别对集 卡定位信息及轮船集装箱轮廓扫描信息进行实时处理，并把有效信息送入系统主 控PLC中实现数据融合驱动小车沿可避开障碍物的安全有效路径运行及吊具精 确定位集装箱。本发明自动化集装箱岸桥远程操控小车运行路径规划方法包括如 下步骤：

步骤一、采用小波变换算法求取集卡定位系统中激光测距仪回波信号的准确 到达时刻；

小波变换算法是将原始的信号f(t)展开形成以一簇小波基函数也称母函数 的加权和形式。设其中为基小波，j 称为拉伸因子，k为平移因子。是小波经过平移，拉伸，缩放之后的信号。 对于任意连续函数f(t)∈L²(R)，可以将其进行小波变换，小波变换公式为：

其中j,k称为尺度因子。

但是由于集卡定位系统中处理的信号在计算时需要实现离散化，所以需要对 连续小波变换中的平移系数和尺度系数进行离散化操作，在离散条件下，小波母 函数的定义式为：