一種鏟車與物料關聯性裝載行為的識別方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及貨物運輸，特別是一種鏟車與物料關聯性裝載行為的識別方法。
【背景技術】
[0002] 目前，貨場的物料基本實現了分類堆放，不同區域存放著型號規格不同的物料。貨 車進入貨場裝載物料時，貨場一般采用鏟車作為物料裝載設備，但這種物料裝載方式主要 是通過工作人員人為管理，后續監控管理同樣依賴工作人員，存在管理漏洞。
[0003] 該物料裝載方式過于依賴工作人員，離不開人工干預，容易產生以下主要問題： (1)鏟車司機對所需物料存放地點記憶錯誤，裝錯物料；（2)鏟車司機為獲取個人利益故意 裝錯物料，以好充次。這些有意或無意的錯裝現象屢屢發生，給貨場業主帶來了巨大的損 失。
[0004] 通過衛星定位技術獲取鏟車的運動軌跡并對其進行分析，可有效遏制物料錯裝現 象，但利用北斗或GPS單點定位，定位精度過低，無法得到鏟車有效的運動軌跡。通過建立 北斗高精度地基增強基站，北斗定位精度可達亞米級甚至厘米級，為獲取精確的鏟車運動 軌跡并對其裝載行為進行分析提供技術保障。
[0005] 北斗高精度差分定位定向技術可實時采集鏟車在貨場運行的高精度位置和方位 信息，通過提取鏟車的運動特征并對其進行分析，可對鏟車的裝載行為進行識別，這種識別 方法可有效限制貨場物料錯裝的現象，可切實保障貨場及業主的經濟效益。但至今未見有 一種鏟車與物料關聯性裝載行為識別技術的公開報導。
【發明內容】
[0006] 針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種鏟車與物料 關聯性裝載行為的識別方法，可有效解決對鏟車的裝載行為進行識別，防止貨場物料錯裝 現象的問題。
[0007] 本發明解決的技術方案是，包括以下步驟：
[0008] (1)、建立計算機識別算法所需要的物料邊界坐標：包括物料區域中心點的絕對經 煒度坐標、物料的最大半徑區域；
[0009] (2)、建立鏟車位置、航向與相關物料的關聯性模型：包括構建鏟車位置、航向與相 關物料關聯性模型，計算鏟車指向物料中心的角度，通過鏟車指向物料中心的角度，判斷鏟 車與物料的相關性；
[0010] (3)、根據鏟車的運動軌跡，獲取鏟車運動的基本行為特征：鏟車逐漸接近物料區 域的特征，鏟車在物料區域鏟裝物料的特征，鏟車逐漸遠離物料區域的特征，鏟車將物料裝 入貨車的特征；
[0011] (4)、通過對鏟車運動的基本行為特征分析，實現對鏟車裝載行為的識別。
[0012] 本發明方法簡單，易操作使用，準確可靠，效果好，通過提取鏟車的運動特征并對 其進行分析，可對鏟車的裝載行為進行識別，有效限制貨場物料錯裝的現象，切實保障貨場 及業主的經濟利益，經濟和社會效益巨大。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明的流程圖。
[0014] 圖2是本發明的鏟車裝載行為識別算法流程圖。
[0015] 圖3是本發明系統結構框圖。
[0016] 圖4是本發明鏟車指向物料中心的角度示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 以下結合附圖和具體情況對本發明的【具體實施方式】作詳細說明。
[0018] 由圖1-4所示，本發明鏟車與物料關聯性裝載行為的識別方法是利用北斗衛星定 位系統、高精度地基增強基站、監控中心和車載電腦組成的系統（如圖3所示），包括下列步 驟：
[0019] 步驟1、建立計算機識別算法所需要的物料邊界坐標：
[0020] (1)建立物料區域中心點的絕對經煒度坐標：
[0021] 物料1的區域中心點P1的經煒坐標為：x p Y1，記為P1G1, Y1);
[0022] 物料2的區域中心點P2的經煒坐標為：X 2, Y2，記為P2 (X2, Y2);
[0023] ......
[0024] 物料η的區域中心點Pn的經煒坐標為：X n，Yn，記為Pn (Xn，Yn);
[0025] (2)建立物料的最大半徑區域：
[0026] 物料1的最大區域半徑：R1;
[0027] 物料2的最大區域半徑：R2;
[0028] ......
[0029] 物料η的最大區域半徑：Rn;
[0030] 步驟2、建立鏟車位置、航向與相關物料的關聯性模型，方法是：
[0031] (1)、構建鏟車位置、航向與相關物料關聯性模型的理論依據：
[0032] β角模型：以鏟車所處位置坐標點指向物料中心坐標點為中間線，向兩個方向各 偏離45°角的90°扇形范圍；
[0033] 鏟車位置與物料具有關聯性需滿足的條件：
[0034] Α、鏟車裝載物料時的位置與物料中心之間的距離小于物料的最大區域半徑：
[0035] 即 D〈Rn
[0036] 物料中心點Pn坐標：X n，Yn，寫為Pn (Xn，Yn)
[0037] 鏟車位置O :X，Y，寫為0(Χ，Υ)
[0038] 鏟車與物料中心點之間的距離
[0039] Rn:物料η的最大區域半徑；
[0040] B、鏟車方位指向物料：
[0041] 艮P a e β
[0042] α :鏟車的實際方位角；
[0043] β :-個扇形范圍角；
[0044] (2)、計算|產車指向物料中心的角度
[0045] 鏟車實際方位角α為〇- 360° ;
[0046] 通過北斗衛星定位系統得到鏟車的位置，以正北方向為0°角，鏟車指向物料中心 的角度為P (見圖4所示）：
[0047]
[0048] (3)、通過鏟車指向物料中心的角度Ρ，判斷鏟車與物料的相關性：
[0049] 根據β角理論：
[0050]
[0051]
[0052] 當奶< a < %，則鏟車指向物料區域或稱鏟車與物料具有關聯性；
[0053] 步驟3、根據鏟車的運動軌跡，獲取鏟車運動的基本行為特征：
[0054] 鏟車在時間t時的位置為O (X (t)，Y⑴）；
[0055] 鏟車在時間t時的運動速度為V (t);
[0056] V1:鏟車在鏟裝或卸載物料時的速度為V1，當速度不大于VJt，鏟車處于靜止狀 態；
[0057] 鏟車在時間t時與物料中心之間的距離為D (t);
[0058] 物料的最大區域半徑為R ;
[0059] 當鏟車逐漸接近物料區域為特征1 :
[0060] 特征 1 條件是：（l)X(t+l)辛 X(t)或 Y(t+1)辛 Y(t)或 V(t)>V1;
[0061] (2)D(t+l)<D(t)；
[0062] 鏟車在物料區域鏟裝物料為特征2 :
[0063] 特征2條件是：（1)0彡V(t)彡V1;
[0064] (2)D(t)<R ；
[0065] (3 s* φχ< α <φ2·,
[0066] 鏟車逐漸遠離物料區域為特征3 :
[0067] 特征 3 條件是：（l)X(t+l)辛 X(t)或 Y(t+1)辛 Y(t)或 V(t)>V1;
[0068] (2)D(t+l)>D(t)；
[0069] 鏟車將物料裝入貨車為特征4 :
[0070] 特征4條件是：（1)0彡V(t)彡V1;
[0071] (2)D(t)>R ；
[0072] 步驟4、通過對鏟車運動的基本行為特征分析，實現對鏟車裝載行為的識別，方法 是：
[0073] 司機上車后首先檢查車身并確認周圍的安全狀況，接著啟動鏟車向目標物料區域 行駛；監控中心實時檢測鏟車的當前狀態，根據特征1-4,首先判斷鏟車的位置、運動速度 及鏟車與目標物料中心點的距離，當滿足特征1條件，為鏟車逐漸接近物料區域；當滿足特 征2條件，為鏟車在物料區域鏟裝物料；當滿足特征3條件，為鏟車逐漸遠離物料區域；當 滿足特征4條件，為鏟車將物料裝入貨車，從而實現對鏟車裝載行為的識別；也就是說，若 鏟車處于運動狀態且與逐漸接近目標物料，可視為鏟車在向目標物料區域前進；其次檢測 當前鏟車速度是否可視為靜止狀態，檢測鏟車是否位于物料的最大區域半徑內，檢測鏟車 的方向角是否在角模型范圍內，若在范圍內，為鏟車在目標物料區域裝載物料；接著檢測鏟 車是否處于運動狀態，是否逐漸遠離目標物料區域；最后檢測鏟車當前速度是否可視為靜 止狀態，鏟車是否位于物料的最大半徑區域外，是否鏟車在向貨車卸載物料；通過對特征 1-4的判斷，完成鏟車的一次裝載行為的作業流程，得出鏟車的整個裝載行為，通過數次循 環，鏟車完成整個裝載行為；即通過對鏟車運動的基本行為特征判斷，從而實現對鏟車裝載 行為的識別（見圖1、2所示）。
[0074] 以上為鏟車的一次裝載行為的作業流程，可得出鏟車的整個裝載行為即特 征~-特征4過程的循環往復。通過這個過程的數次循環，鏟車完成整個裝載行為。即通 過對鏟車運動的基本行為特征分析，最終完成對鏟車裝載行為的識別。這個裝載行為識別 的流程如圖2所示。
[0075] 下面結合具體實例說明本發明的具體實施過程與效果。搭建本發明應用的具體