(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211109545.7 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 陈桂友　郭宇恒　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 闫圣娟 (51)Int.Cl. G01S 5/02(2010.01) G01S 5/06(2006.01) G01C 21/16(2006.01) G01C 21/18(2006.01) H04W 4/08(2009.01)G06Q 10/08(2012.01) G06Q 50/28(2012.01) (54)发明名称 基于多传感器融合定位的港口作业系统 (57)摘要 本发明涉及基于多传感器融合定位的港口 作业系统， 包括沿作业场区车道 一侧均匀布置多 组地面定位基站， 利用UWB定位模块获取携带车 载定位标签的运输设备在车道上的位置信息； 根 据车载定位标签的IMU传感器模块获取的运输设 备位置， 得到运输设备相对于地面定位基站的位 移偏移量， 作为校正值修正UWB定位模块获取的 运输设备位置信息， 并发送给数据服务器； 第一 监控系统分别获取由港口转运至作业场区期间 的集装箱位置信息和吊装中的集装箱信息并发 送给数据服务器； 第二监控系统获取运输设备信 息和所运输的集装箱信息并发送给数据服务器； 数据服务器根据作业所需的贝位位置信息和运 输设备在车道上的位置信息， 引导运输设备行进 至指定区域实现装卸作业。 权利要求书2页 说明书11页 附图9页 CN 115469268 A 2022.12.13 CN 115469268 A 1.基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特 征在于： 包括： 地面定位基站， 沿作业场区车道一侧均匀布置多组， 利用UWB定位模块获取车载定位标 签到达地面定位基站的时间差和相邻两基站之 间的距离， 得到携带车载定位标签的运输设 备在车道上的位置信息； 根据车载定位标签的IMU传感器模块 获取的运输 设备位置， 得到运 输设备相对于地面定位基站的位移偏移量， 作为校正值修正UWB定位模块获取的运输设备 位置信息， 并发送给 数据服务器； 监控系统， 具有至少两组， 第 一监控系统位于集装箱区域， 分别获取由港口转运至作业 场区期间的集装箱位置信息， 和吊装中的集装箱信息并发送给数据服务器； 第二监控系统 位于作业场区车道末端， 获取运输设备信息和所运输的集装箱信息并发送给 数据服务器； 数据服务器， 根据作业所需的贝位位置信息和运输设备在车道上的位置信息， 引导携 带车载定位标签的运输 设备运行至指 定位置实现装卸作业， 作业期间通过监控系统获取的 信息实现作业 监测。 2.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 所述车载 定位标签包括连接在一 起的UWB定位模块、 IMU传感器模块、 通讯模块和电源 模块。 3.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 所述地面 定位基站包括连接在一 起的UWB定位模块、 通讯模块、 激光校准系统和电源 模块。 4.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 所述地面 定位基站之间的时间保持同步。 5.如权利要求2所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 所述车载 定位标签的UWB定位模块和每一个地面定位基站的UWB定位模块通信， 获取车载定位标签到 达每一个地面定位基站的时间差， 并根据相邻两地面定位基站之间的距离， 得到携带车载 定位标签的运输设备在车道上的位置信息 。 6.如权利要求2所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 所述IMU 传感器模块具有加速度计和陀螺仪， 分别获取运输 设备的加速度和角速度， 转换为位置、 速 度和姿态后发送给 数据服务器。 7.如权利要求5所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 所述UWB 定位模块和IMU传感器模块获取的车辆 位置分别为x1和x2， 在作业场区内同一位置多次测量 后， 设车辆 定位标签在作业车道内的x轴位置估计值 为 满足下式： k为卡尔曼增益， 范围在0到1之间； 对卡尔曼增益求导， 得到估计值方差的最小值， 即得 到车载定位标签相对于地面定位基站的位置偏移 量， 利用位置偏移 量将运输设备的实时位 置更新在对应的地 面定位基站处。 8.如权利要求7所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 所述卡尔 曼增益k使估计值 的标准差 最小， 估计值方差 满足下式： 对k求导， 令导数值 为0， 得到取极值时的卡尔曼增益 k。 9.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 所述监控权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115469268 A 2系统根据获取的集装箱位置信息和集装箱信息， 发送给 数据服务器， 具体为： 以四维数组(X， Y， H， N)形成的分布网格表示集装箱在作 业场区中的位置信息， X为横向 位置坐标， Y为纵向位置坐标， H为集装箱的高度， N为作业场区的编号； 其中， 第一排第一列 集装箱横向位置和纵向位置为(1， 1)， 距离地面最近一层的集装箱H坐标为1， N＝1， 2， 3， 4， 5； 监控系统识别集装箱信 息和位置信 息， 将集装箱信 息与对应位置信 息的四维数组存入 数据服务器， 利用吊装设备执行集装箱装入时， 根据被吊装的集装箱信息找到对应的位置 信息清除， 形成作业信息并保存至数据服 务器。 10.如权利要求1所述的基于多传感器融合定位的港口作业系统， 其特征在于： 还具有 司机端， 接收数据服 务器发来的引导指令， 使运输设备运行至指定位置实现装卸作业。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115469268 A 3