一种机车运行方向的判断方法及其装置与流程

本发明涉及机车运行方向的判断方法及其装置。

背景技术：

现在工程机械领域，项目越来越庞大，单靠人为管理显得越来越费力。大型工程机械项目大都已经使用自动化平台管理，从而提高工程管理效率。而工程机械项目管理中，涉及对工程机车进行定位跟踪管理，达到最优化的任务分配和调度。在机车的跟踪过程中，判断机车的前进、后退是其中的一项任务之一。以往的方案中，都是通过判断车轮的转向，达实现对机车的前进后退的识别。此方法利用在车轮或者其动力连接的地方，加装个额外的传感器设备(光栅传感器、霍尔传感器等)，然后监测车轮的转向，达到判断机车前进后退效果。

以上的技术方案，最大的缺点是要在车轮上添加额外传感器设备。机车上对应的零部件结构，早就已经成型。此时再加焊上额外的传感器部件。对机车上的一些结构、功能、美观等方面，或者或少会造成影响。传感器连接在钢性的车轮等连接处，势必跟随车轮一起，接受比较频繁无规律的振动，如果工艺处理不好，传感器很容易脱落或者由于振动而损坏。此外，从用户心理上，也不太愿意添加额外的设备，会带来额外成本的添加。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供机车运行方向的判断方法及其装置，其能解决。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种机车运行方向的判断方法，包括如下步骤：

S1、判断罗盘是否校正，如果是执行S2，否则对罗盘进行校正后执行S2；

S2、获取车头与罗盘的夹角Δ；

S3、获取车头的航向角β，以及罗盘的偏转角α；

S4、判断|α-β|是否等于Δ，如果是则判断车头为前进；否则判断|α-β|是否等于|180°-Δ|，如果是则判断车头为后退，否则结束流程。

作为优选，S1中罗盘校正为：机车向左或向右绕圈行驶，直到罗盘完成校正。

作为优选，S2具体包括：在机车直线向前/后行驶时，定时获取罗盘偏转角α_i和车头的航向角β_i，直到获取到N个偏转角α_i和N个航向角β_i，根据公式计算得到夹角Δ。

一种机车运行方向的判断装置，包括：

第一判断模块，用于判断罗盘是否校正，如果是执行第一获取模块，否则对罗盘进行校正后执行第一获取模块；

第一获取模块，用于获取车头与罗盘的夹角Δ；

第二获取模块，用于获取车头的航向角β，以及罗盘的偏转角α；

第二判断模块，用于判断|α-β|是否等于Δ，如果是则判断车头为前进；否则判断|α-β|是否等于|180°-Δ|，如果是则判断车头为后退，否则结束流程。

作为优选，第一获取模块具体包括：在机车直线向前/后行驶时，定时获取罗盘偏转角α_i和车头的航向角β_i，直到获取到N个偏转角α_i和N个航向角β_i，根据公式计算得到夹角Δ。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：不改机车车轮或周边的部件下，实现车前进后退的判断。在机车调度系统定位硬件设备的基础上，添加一个电子罗盘，利用GNSS技术和电子罗盘技术的结合，实现判断机车的前进后退。

附图说明

图1为本发明的判断方法的流程图；

图2为本发明的机车在前进时的航向角β、偏转角α和夹角Δ的关系示意图；

图3为本发明的机车在后退时的航向角β、偏转角α和夹角Δ的关系示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

本发明的目的，在于不改机车车轮或周边的部件下，实现车前进后退的判断。在机车调度系统定位硬件设备的基础上，添加一个电子罗盘，利用GNSS技术和电子罗盘技术的结合，达到判断机车的前进后退的目的。由于电子罗盘是添加在原有的调度系统GNSS定位设备里面，不会更改机车结构。相对以前方便、实用多了，符合用户要求的一个设备就能实现多个功能的需求，不用再添加外置传感器。

一种机车运行方向的判断方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤101、判断罗盘是否校正，如果是执行步骤102，否则对罗盘进行校正后执行步骤102；具体的，罗盘校正为：机车向左或向右绕圈行驶，罗盘会根据机车的绕圈行驶自动完成校正，直到罗盘完成校正，机车则停止绕圈行驶。

步骤102、获取车头与罗盘的夹角Δ。具体的，夹角Δ的获取方法包括如下步骤：

机车直线向正前/后向行驶，定时获取罗盘偏转角α和车头的航向角β，直到获取到N个偏转角α_i和N个航向角β_i，根据公式计算得到夹角Δ；其中N为预设数量。例如，设定每一秒获取依次罗盘偏转角α_i和车头的航向角β_i，设定总共获取20个偏转角α_i和20个航向角β_i，然后将每一对偏转角α_i和航向角β_i求差，再求二十对差的平均值，得到最终的夹角Δ。在本实施例中，正前向为正北向。

如图2所示，在本实施例中，车头的航向角β为正北向沿顺时针到车头的移动方向的夹角；罗盘的偏转角α为罗盘从正北向偏转的角度。

步骤103、获取车头的航向角β，以及罗盘的偏转角α。

步骤104、判断|α-β|是否等于Δ，如果是则判断车头为前进；否则判断|α-β|是否等于|180°-Δ|，如果是则判断车头为后退，否则结束流程。

当机车的车头指向一个地理方向前进时，车头的方向是不变的，所以机车上的电子罗盘显示的结果是α是固定的，此时航向角β也可以从GNSS的定位信息里面得出来。

那么就可以得出机车车头与罗盘偏离的夹角Δ，此夹角为固定角度，如果不改动电子罗盘所在的设备在机车上的安装方向时，永远是这个夹角Δ，符合公式：Δ＝|α-β|。

当机车的车头指向一个地理方向前进、后退、右左平移时，事实上车子是不可能车头沿着一个方向左右平移的，只有前进后退。由于车头的方向是不变的，所以机车上的电子罗盘显示的结果还是不变的。如图3所示，当机车后退时，航向角β′和前进时的航向角β相差180°，而此时的夹角Δ′和偏转角α以及航向角β′的关系式为：Δ′＝|α-β′|＝|180°-Δ|。

利用此方法，机车前进时车头与罗盘的零偏固定夹角Δ，往后再将航向角与罗盘显示夹角的差值与Δ进行对比，如果在Δ的误差范围内，则认为机车是前进的；如果是在Δ的补角范围内，则认为机车是后退。

本发明具备以下特点：

1、GNSS定位航向与电子罗盘的结合。以往的方案是监测车轮形式来实现判断机车前进后退，技术上虽然合理可靠，但在安装上相对麻烦。现行的技术使用GNSS定位航向与电子罗盘方位角的差值进行判断，数据读取从GNSS模块和电子罗盘模块中得来，方便高效。

2、电子模块集成化。可将电子罗盘模块集成原有的GNSS设备里面，不添加额外的设备。

3、简化安装。以往的方案必须在车轮等动力装置上进行改造添加设备，由于各种方面的限制，费时费力。不用考虑安装判断前进后退的传感器，因为已经集成在原有的GNSS定位设备里面了。

4、减少不确定因素的损坏。集成化的特点就是减少外来因素对外部器件的损坏。以前方案使用外部传感器，存在连接线损坏、传感器振动助脱落、传感器老化、碰撞损坏等。现在做集成在一起，免去了这些方面的顾虑，提高产品稳定性和可靠性。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。