姿态检测方法及姿态检测系统与流程

本发明涉及姿态检测技术领域，具体而言，涉及一种姿态检测方法及姿态检测系统。

背景技术

目前港口码头轮胎吊整车的姿态，包括主梁、小车、大车横梁，各机构之间的姿态往往会相互的影响。目前港口码头设备智能化、自动化程度的不断提高，要想更好的控制设备，需要提高整车姿态的检测精准度。

目前整车的姿态检测主要是对大车姿态的检测，一种方法是采用安装在大车轮胎附近的磁钉传感器，另外的方法是基建复杂的格雷母线和激光测距仪方案。

磁钉方案，其数据易受大车轮胎胎压、前后轮不同步挤压、场地不平度等因素的影响，且磁钉数据只能反应大车横梁在堆场基点坐标系中的绝对坐标。格雷母线方案，需在设备旁边建立格雷母线的安装支架，周期长，费用高，设计复杂。

两种方法都无法准确的确定整车姿态。

技术实现要素：

本发明提供了一种姿态检测方法，改善现有技术的不足，其能够较为准确的确定整车姿态，提高整车的初始定位精度，减少了基建和采购成本。

本发明还提供了一种姿态检测系统，通过该系统，可以较为准确的确定整车姿态。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的实施例提供了一种姿态检测方法，其包括：

接收第一预设位置的绝对坐标信号，接收第二预设位置的姿态角数据信号；

对所述第一预设位置的绝对坐标信号和所述第二预设位置的姿态角数据信号进行计算处理，并输出待测件上第一待测位置的坐标。

具体的，该姿态检测方法能够较为准确的确定整车姿态，提高整车的初始定位精度，减少了基建和采购成本。

可选的，所述待测件为轮胎吊，所述轮胎吊的主梁对角线分别安装有第一gps移动站和第二gps移动站；

所述轮胎吊的柔性腿安装有第一角度传感器，所述轮胎吊的后横梁上安装有第二角度传感器；

所述接收第一预设位置的绝对坐标信号包括：接收控制器发送的第一预设位置的绝对坐标信号；

所述接收第二预设位置的姿态角数据信号包括：接收所述第一角度传感器检测到的所述柔性腿的姿态角数据信号以及接收所述第二角度传感器检测到的所述后横梁的姿态角数据信号。

可选的，所述第一预设位置的绝对坐标信号为控制器根据gps基站、所述第一gps移动站和所述第二gps移动站的gps信号和差分数据信号处理获取的。

可选的，所述接收第二预设位置的姿态角数据信号包括：

接收所述第一角度传感器发送的所述柔性腿的偏航角γ3以及接收所述第二角度传感器发送的所述后横梁的仰角β2。

可选的，所述第一预设位置为根据所述第一gps移动站和所述第二gps移动站的绝对坐标所确定的主梁中点；所述待测件的第一待测位置为所述柔性腿与所述后横梁的连接点j2；

所述对所述第一预设位置的绝对坐标信号和所述第二预设位置的姿态角数据信号进行计算处理，并输出待测件上第一待测位置的坐标包括：

根据所述主梁中点的绝对坐标信号o、所述γ3和所述β2计算得到所述j2的坐标。

可选的，所述根据所述主梁中点的绝对坐标信号o、所述γ3和所述β2计算得到所述j2的坐标包括：

采用仿射变换转移原理，根据绝对坐标o、所述γ3和所述β2计算得到所述j2。

可选的，所述柔性腿的姿态角数据信号和所述后横梁的姿态角数据信号为采用高通滤波方法滤波处理后的信号。

本发明的实施例还提供了一种姿态检测系统，其包括：

gps基站；

至少一个gps移动站，所述gps移动站用于安装于待测件上；

无线电台，所述无线电台用于接收所述gps基站和所述gps移动站的gps信号和差分数据；

控制器，所述控制器用于接收所述gps信号和所述差分数据，且进行坐标转换，得到所述gps移动站的绝对坐标；

至少一个角度传感器，所述角度传感器用于安装于所述待测件的安装位置上，所述角度传感器用于检测所述安装位置的姿态角数据；

处理器，所述处理器用于根据所述gps移动站的绝对坐标和所述安装位置的姿态角数据计算所述待测件上预设位置的绝对坐标。

可选的，所述待测件为轮胎吊，所述轮胎吊的主梁对角线分别安装有两个所述gps移动站，两个所述gps移动站分别为第一gps移动站和第二gps移动站。

可选的，所述角度传感器包括第一角度传感器和第二角度传感器；

所述轮胎吊的柔性腿安装有所述第一角度传感器，且所述第一角度传感器临近所述主梁设置；

所述轮胎吊的后横梁上安装有所述第二角度传感器，且所述第二角度传感器临近所述柔性腿设置。

可选的，所述角度传感器还包括第三角度传感器，所述轮胎吊的前横梁安装有第三角度传感器。

可选的，所述姿态检测系统还包括高通滤波器，所述高通滤波器用于对所述角度传感器的检测信号的谐波进行滤波处理。

与现有的技术相比，本发明实施例的有益效果包括，例如：

该姿态检测方法能够较为准确的确定整车姿态，提高整车的初始定位精度，减少了基建和采购成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的姿态检测方法的示意图；

图2为本发明实施例提供的轮胎吊第一视角下的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的轮胎吊第二视角下的结构示意图；

图4为图3所示a处的局部放大图；

图5为本发明实施例提供的姿态检测系统的框图；

图6为本发明实施例提供的姿态检测装置的结构示意图。

图标：11-gps基站；13-第一gps移动站；15-第二gps移动站；17-无线电台；19-控制器；21-第一角度传感器；23-第二角度传感器；25-第三角度传感器；27-处理器；29-高通滤波器；200-轮胎吊；201-主梁；203-柔性腿；205-刚性腿；207-前横梁；209-后横梁；211-轮胎；301-接收模块；302-处理模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参考图1，图1示出了本实施例提供了一种姿态检测方法，其包括：

s101、接收第一预设位置的绝对坐标信号，接收第二预设位置的姿态角数据信号。

s102、对第一预设位置的绝对坐标信号和第二预设位置的姿态角数据信号进行计算处理，并输出待测件上第一待测位置的坐标。

一般的，可以通过gps移动站获取第一预设位置的的绝对坐标信号，也可以通过gps移动站和gps基站共同获取第一预设位置的绝对坐标信号。

一般的，可以通过一般的角度传感器直接检测姿态角数据，其中姿态角数据包括偏航角γ、滚转角α以及俯仰角β，当然了，也可以选用罗盘仪、陀螺仪等来进行检测。

若待测件为刚性结构，则仅需要通过获取第一预设位置的的绝对坐标信号，通过计算即可得到第一待测位置的坐标；若待测件既有刚性结构，也有柔性结构，则还需要获取姿态角数据信号，才能计算得到第一待测位置的坐标。

具体的，该姿态检测方法能够较为准确的确定整车姿态，提高整车的初始定位精度，减少了基建和采购成本。

结合图2和图3，本实施例中，待测件为轮胎吊200，轮胎吊200的主梁201对角线分别安装有第一gps移动站13和第二gps移动站15。

轮胎吊200的柔性腿203安装有第一角度传感器21，轮胎吊200的后横梁209上安装有第二角度传感器23。

相应地，上述接收第一预设位置的绝对坐标信号包括：接收控制器19发送的第一预设位置的绝对坐标信号。

上述接收第二预设位置的姿态角数据信号包括：接收第一角度传感器21检测到的柔性腿203的姿态角数据信号以及接收第二角度传感器23检测到的后横梁209的姿态角数据信号。

本实施例中，通过两个gps移动站，可以降低误差，尽可能准确的检测出第一预设位置的绝对坐标。具体实施时，gps移动站的数量不做限定，可以为一个、两个、三个或更多个。

角度传感器的数量也不做限定，可以为一个、两个、三个或者更多个。同时，一般有些结构不便于安装gps移动站时，通过角度传感器可以提高检测精准度。

同时需要说明的是，具体实施时，待测件也可以为其他类型的结构，比如行车。

本实施例中，第一预设位置的绝对坐标信号为控制器根据gps基站11、第一gps移动站13和第二gps移动站15的gps信号和差分数据信号处理获取的。

通过双dgps定位，可以进一步提高检测的精准度。

本实施例中，接收第二预设位置的姿态角数据信号包括：

接收第一角度传感器21发送的柔性腿203的偏航角γ3以及接收第二角度传感器23发送的后横梁209的仰角β2。

本实施例中，第一预设位置为根据第一gps移动站13和第二gps移动站15的绝对坐标所确定的主梁201中点；待测件的第一待测位置为柔性腿203与后横梁209的连接点j2；

对第一预设位置的绝对坐标信号和第二预设位置的姿态角数据信号进行计算处理，并输出待测件上第一待测位置的坐标包括：

根据主梁201中点的绝对坐标信号o、γ3和β2计算得到j2的坐标。

请参考图3和图4，本实施例中，根据主梁201中点的绝对坐标信号o、γ3和β2计算得到j2的坐标包括：

采用仿射变换转移原理，根据绝对坐标o、γ3和β2计算得到j2。

具体的计算方式如下：

绝对坐标o点到所述主梁201和所述柔性腿203的铰接点的向量为所述主梁201与所述柔性腿203的铰接点到o1点的向量为o1点到j2点的向量为j2点到o2点的向量为oo1向量为o1o2向量为其中，o1点为位于所述柔性腿203上的角度传感器的安装点，o2点为位于所述第二角度传感器23的安装点；

根据仿射变换转移原理，o1点和o2点都是由所述绝对坐标o点经过转移和旋转变换后得到，w1i＝r0i+r1i；w2i＝r2i+r3i；其中：

由仿射变换的旋转理论得：其中，是张量旋转矩阵，是在坐标系o1x1y1z1的向量，是旋转后得到；是在坐标系o2x2y2z2的向量，是旋转后得到，o1x1y1z1是以所述第一角度传感器21所处的位置为中心建立的坐标系，o2x2y2z2是以第二角度传感器23所处的位置为中心建立的坐标系，o1x1y1x1的坐标系和o2x2y2z2的坐标系中的x轴和y轴所在的平面与水平面平行；

所述第一角度传感器21的安装点紧靠所述主梁201与所述柔性腿203的铰接点，所述第二角度传感器23的安装点紧靠所述后横梁209与所述柔性腿203的铰接点，根据公式：

r2i＝r0i+r1i+(roo′r′2)i＝r0i+(roo′r′2)i；

r4i＝r0i+r1i+(roo′r′2)i+r3i+(roo″r″4)i＝r0i+(roo′r′2)i+(roo″r″4)i；

式中旋转矩阵

r0i＝0；r3i＝0。

后横梁209与柔性腿203的铰接点j2的坐标如下：

j2＝(r″4r″oo)i+r3i＝r2i；

这样就求出j2在绝对坐标o中的坐标。

本实施例中，柔性腿203的姿态角数据信号和后横梁209的姿态角数据信号为采用高通滤波方法滤波处理后的信号。

同时，需要说明的是，图2和图3中的轮胎吊200的前横梁207上还安装有第三传感器，通过上述方式还可以计算得到前横梁207与刚性腿205的铰接点的坐标。

同时，图2和图3中的轮胎吊200均具有四个轮胎211。

采用上述方法，角度传感器的精度范围为0.1-1度，角度传感器+双dgps的技术组合可以实现对轮胎吊200整车的姿态检测。

实施例2

请参考图5，并结合图2-图4，本实施例提供了一种姿态检测系统，其包括：

gps基站11；

至少一个gps移动站，gps移动站用于安装于待测件上；

无线电台17，无线电台17用于接收gps基站11和gps移动站的gps信号和差分数据；

控制器19，控制器19用于接收gps信号和差分数据，且进行坐标转换，得到gps移动站的绝对坐标；

至少一个角度传感器，角度传感器用于安装于待测件的安装位置上，角度传感器用于检测安装位置的姿态角数据；

处理器27，处理器27用于根据gps移动站的绝对坐标和安装位置的姿态角数据计算待测件上预设位置的绝对坐标。

本实施例中通过双dgps定位，可以进一步提高检测的精准度。当然了，也可以不采用gps基站11，而直接将gps移动站安装在主梁201上。或者仅安装一个gps移动站在主梁201的中点上。

需要说明的是，控制器19与无线电台17连接，用以接收无线电台17收到的gps信号和差分数据，这种连接可以是通过电线实现的电连接，也可以是无线通信连接。

本实施例中，待测件为轮胎吊200，轮胎吊200的主梁201对角线分别安装有两个gps移动站，两个gps移动站分别为第一gps移动站13和第二gps移动站15。

通过两个gps移动站可以降低误差，提高检测的精准度。

本实施例中，角度传感器包括第一角度传感器21和第二角度传感器23；

轮胎吊200的柔性腿203安装有第一角度传感器21，且第一角度传感器21临近主梁201设置；

轮胎吊200的后横梁209上安装有第二角度传感器23，且第二角度传感器23临近柔性腿203设置。

本实施例中，角度传感器还包括第三角度传感器25，轮胎吊200的前横梁207安装有第三角度传感器25。

本实施例中，姿态检测系统还包括高通滤波器29，高通滤波器29用于对角度传感器的检测信号的谐波进行滤波处理。

实施例3

请参考图6，图6中示出了本实施例提供的姿态检测装置的示意图，该姿态检测装置包括：

接收模块301：用于接收第一预设位置的绝对坐标信号，接收第二预设位置的姿态角数据信号；

处理模块302：用于对第一预设位置的绝对坐标信号和第二预设位置的姿态角数据信号进行计算处理，并输出待测件上第一待测位置的坐标。

进一步的，接收模块301用于接收控制器发送的第一预设位置的绝对坐标信号；以及接收第一角度传感器检测到的柔性腿的姿态角数据信号以及接收第二角度传感器检测到的后横梁的姿态角数据信号。

进一步的，接收模块301用于接收第一角度传感器发送的柔性腿的偏航角γ3以及接收第二角度传感器发送的后横梁的仰角β2。

进一步的，处理模块302用于根据主梁中点的绝对坐标信号o、γ3和β2计算得到j2的坐标。

进一步的，处理模块302用于采用仿射变换转移原理，根据绝对坐标o、γ3和β2计算得到j2。

综上所述，本发明提供了一种姿态检测方法，该姿态检测方法能够较为准确的确定整车姿态，提高整车的初始定位精度，减少了基建和采购成本。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。