一种国际贸易港口用系统的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种国际贸易港口用系统的控制方法，包括控制单元、信号塔、转运起重机、信号塔通讯单元、转运起重机通讯单元、转运车、转运车标签；控制单元确定转移起重机的位置，使得附加在转移起重机上的移动读取器可以与信号塔的读取器进行通信，该控制单元利用来自包括固定读取器和移动读取器的所有读取的信息，并基于矩阵最小二乘法拟合方法，采用频域一维矩阵算法得到实时到达角估计，利用正交频分复用技术高分辨率估计进行建模，并利用相邻子载波相位差的特性提高估计性能，将估计值输入一个加权最小二乘估计器来实现高精度的实时定位，可避免集装箱堆对转运车标签的干扰，提高转运车位置估计的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种国际贸易港口用系统的控制方法
本专利技术涉及经贸物流领域，具体涉及一种国际贸易港口用系统的控制方法。
技术介绍
近年来，随着国际贸易吞吐量的增加，物流终端的吞吐量已经成为一个重要的问题。港口码头是地面运输和其他船舶的连接点，作为物流过程的一部分，所有的集装箱都存放在货场。在集装箱货场中，转运起重机和货场转运车等港口设备用于集装箱的装运、卸货和运输。集装箱货物通常临时存储在港口，由港口统一调配管理集装箱。货物吞吐量是评价物流终端的一个重要因素。因此，有效地管理港口集装箱是非常重要的。实时的货物跟踪信息是物流终端管理的基本要素。现有的基于无线通信的资产跟踪系统通过测量接收设备和目标发送设备之间的距离来实时估计目标的位置。跟踪系统由跟踪标签、接收无线信号的读取器和跟踪估计控制单元组成。标签被附加到转运车上，通过与通讯单元的读取器的通信产生位置估计。跟踪估计控制单元计算目标的位置或从发射标记设备接收到的信息。在港口环境中，大多数标签都附着在货场的牵引车上，因此很难与足够多的读取器进行交流。另外，转运车跟踪系统采用2.4GHz射频无线通信，通信范围超过300m。该系统适合于端口终端环境，因为通信带宽较宽，但是当无线信号被金属材料反射和散射时，基于信号到达时间确定距离的方法具有较大的测量误差值。此外，当无线标记无法与其他读取器通信时，就无法向服务器提供足够的信息；另外，由于物流终端中堆叠了大量的集装箱，集装箱往往由金属材料制成，影响通讯信号的传输，因此，导致跟踪精度值大大降低。
技术实现思路
r>本专利技术提供了一种国际贸易港口用控制方法，解决了现有技术的港口货场由于信号塔的低密度布局和集装箱堆的障碍，转运车标签很难与足够数量的读取器进行通信等问题。本专利技术的一种国际贸易港口用系统的控制方法，其中，所述系统包括控制单元、信号塔、转运起重机、信号塔通讯单元、转运起重机通讯单元、转运车、转运车标签；其中，信号塔通讯单元设置在信号塔的顶部，信号塔固定安装在港口货场的特定位置；转运起重机通讯单元设置在转运起重机的顶部，转运起重机在港口货场内移动转运集装箱；转运车在港口货场内的集装箱堆间穿梭移动，转运车标签设置在转运车上；其中，信号塔通讯单元通过传输路径R1与转运起重机通讯单元之间传输数据；信号塔通讯单元、转运起重机通讯单元通过传输路径R2与转运车标签之间传输数据；其中，控制方法包括以下步骤：S1：控制单元向信号塔通讯单元发送信息，确定信号塔通讯单元的位置坐标；S2：转运起重机通讯单元向信号塔通讯单元发送信标消息，然后信号塔通讯单元向转运起重机通讯单元发送确认消息；S3：转运起重机通讯单元执行测距，测量其与信号塔通讯单元之间的距离，然后转运起重机通讯单元将距离信息发送给控制单元；S4：控制单元使用所述距离信息和信号塔通讯单元的位置坐标来计算移转运起重机通讯单元的位置坐标；S5：转运车标签向信号塔通讯单元和转运起重机通讯单元分别发送信标消息；信号塔通讯单元和转运起重机通讯单元向转运车标签发送确认消息；步骤S6：转运车标签执行测距，测量转运车标签分别到信号塔通讯单元和转运起重机通讯单元的距离，确定转运车的位置；步骤S7：转运车标签将测量的转运车的位置信息发送到控制单元。由于设置在转运车上的转运车标签很难与固定的信号塔通讯单元进行通信，然而起重机通讯单元却可以实现与转运车标签之间的通信，因此即便在转运车与信号塔之间被集装箱堆遮蔽时，也可借助起重机通讯单元估计转运车的实时位置。优选的，信号塔通讯单元和转运起重机通讯单元内设置读码器实现与转运车标签的通讯。优选的，所述信号塔的数目为4个以上，转运起重机的数目为2个以上。这是由于用于定位转运车的位置的三边计算方法需要与至少三个通讯单元的读码器进行通信来估计转运车标签的位置。三边计算法需要使用至少三个读取器，并且转运车标签与读取器之间至少有三个距离来计算位置。控制单元持续使用标签的位置来跟踪港口货物。其中，在步骤S6中，为了测量标签和读取器之间的距离，需要测信号到达时间TOA和信号到达角度AOA。当标签向读码器发送无线信号，读码器接收到信号后，使用信号的传播速度值以及信号到达时间TOA和信号到达角度AOA来计算距离。D＝VRF*f(TOA，AOA)(1)其中，f(TOA，AOA)为信号到达时间TOA和信号到达角度AOA构成的函数。优选的，读码器与转运车标签之间基于IEEE802.15.4a无线通信。信号的传播速度等于光速，信号在33纳秒内即可传输1米的距离。因此，为了获得准确的距离值，有必要对信号进行精确测量。通过将IEEE802.15.4a物理层应用到设备中来测量精确的传播时间。IEEE802.15.4a标准使用了线性调频扩频技，可以使引起测距误差的多径信号问题最小化。本专利技术的一种国际贸易港口用系统的控制方法，通过使用附加在转运起重机上的附加读取器来增加标签读取器接收信息的可能性，转移起重机具有移动性，控制单元在估计标签位置之前先估计转运起重机的位置，由于转运起重机必须跨在集装箱堆的顶部，所以在集装箱堆上方转移起重机可以不受干扰地与信号塔读取器进行通信，控制单元确定转移起重机的位置，使得附加在转移起重机上的移动读取器可以与信号塔的读取器进行通信，该控制单元利用来自包括固定读取器和移动读取器的所有读取的信息分层次地估计转运车标签的位置，避免了集装箱堆对转运车标签的干扰；另外基于矩阵最小二乘法拟合方法，采用频域一维矩阵算法得到实时到达角估计，利用正交频分复用技术高分辨率估计进行建模，并利用相邻子载波相位差的特性提高估计性能，将估计值输入一个加权最小二乘估计器来实现高精度的实时定位，提高了转运车位置估计的准确性。附图说明图1是本专利技术的一种国际贸易港口用系统的控制方法流程图。图2是本专利技术的一种国际贸易港口用系统的示意图。图3是本专利技术的转运车线性阵列接收机接收多径信号示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。如图1所示，本专利技术的一种国际贸易港口用系统的控制方法，其中，所述系统包括控制单元、信号塔1、转运起重机2、信号塔通讯单元3、转运起重机通讯单元4、转运车5、转运车标签6；其中，信号塔通讯单元3设置在信号塔的顶部，信号塔1固定安装在港口货场的特定位置；转运起重机通讯单元4设置在转运起重机2的顶部，转运起重机2在港口货场内移动转运集装箱；转运车5在港口货场内的集装箱堆7间穿梭移动，转运车标签6设置在转运车5上；其中，信号塔通讯单元3通过传输路径R1与转运起重机通讯单元4之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种国际贸易港口用系统的控制方法，其中，所述系统包括控制单元、信号塔(1)、转运起重机(2)、信号塔通讯单元(3)、转运起重机通讯单元(4)、转运车(5)、转运车标签(6)；其特征在于：/n其中，信号塔通讯单元(3)设置在信号塔的顶部，信号塔(1)固定安装在港口货场的特定位置；转运起重机通讯单元(4)设置在转运起重机(2)的顶部，转运起重机(2)在港口货场内移动转运集装箱；转运车(5)在港口货场内的集装箱堆(7)间穿梭移动，转运车标签(6)设置在转运车(5)上；其中，信号塔通讯单元(3)通过传输路径(R1)与转运起重机通讯单元4之间传输数据；信号塔通讯单元(3)、转运起重机通讯单元(4)通过传输路径(R2)与转运车标签(6)之间传输数据；其中，控制方法包括以下步骤：/n步骤S1：控制单元向信号塔通讯单元(3)发送信息，确定信号塔通讯单元(3)的位置坐标；/n步骤S2：转运起重机通讯单元(4)向信号塔通讯单元(3)发送信标消息，然后信号塔通讯单元(3)向转运起重机通讯单元(4)发送确认消息；/n步骤S3：转运起重机通讯单元(4)执行测距，测量其与信号塔通讯单元(3)之间的距离，然后转运起重机通讯单元(4)将距离信息发送给控制单元；/n步骤S4：控制单元使用所述距离信息和信号塔通讯单元(3)的位置坐标来计算移转运起重机通讯单元(4)的位置坐标；/n步骤S5：转运车标签(6)向信号塔通讯单元(3)和转运起重机通讯单元(4)分别发送信标消息；信号塔通讯单元(3)和转运起重机通讯单元(4)向转运车标签(6)发送确认消息；/n步骤S6：转运车标签(6)执行测距，测量转运车标签(6)分别到信号塔通讯单元(3)和转运起重机通讯单元(4)的距离，确定转运车(5)的位置；/n步骤S7：转运车标签(6)将测量的转运车(5)的位置信息发送到控制单元；/n其中步骤S6使用信号的传播速度值以及信号到达时间T...

【技术特征摘要】
1.一种国际贸易港口用系统的控制方法，其中，所述系统包括控制单元、信号塔(1)、转运起重机(2)、信号塔通讯单元(3)、转运起重机通讯单元(4)、转运车(5)、转运车标签(6)；其特征在于：
其中，信号塔通讯单元(3)设置在信号塔的顶部，信号塔(1)固定安装在港口货场的特定位置；转运起重机通讯单元(4)设置在转运起重机(2)的顶部，转运起重机(2)在港口货场内移动转运集装箱；转运车(5)在港口货场内的集装箱堆(7)间穿梭移动，转运车标签(6)设置在转运车(5)上；其中，信号塔通讯单元(3)通过传输路径(R1)与转运起重机通讯单元4之间传输数据；信号塔通讯单元(3)、转运起重机通讯单元(4)通过传输路径(R2)与转运车标签(6)之间传输数据；其中，控制方法包括以下步骤：
步骤S1：控制单元向信号塔通讯单元(3)发送信息，确定信号塔通讯单元(3)的位置坐标；
步骤S2：转运起重机通讯单元(4)向信号塔通讯单元(3)发送信标消息，然后信号塔通讯单元(3)向转运起重机通讯单元(4)发送确认消息；
步骤S3：转运起重机通讯单元(4)执行测距，测量其与信号塔通讯单元(3)之间的距离，然后转运起重机通讯单元(4)将距离信息发送给控制单元；
步骤S4：控制单元使用所述距离信息和信号塔通讯单元(3)的位置坐标来计算移转运起重机通讯单元(4)的位置坐标；
步骤S5：转运车标签(6)向信号塔通讯单元(3)和转运起重机通讯单元(4)分别发送信标消息；信号塔通讯单元(3)和转运起重机通讯单元(4)向转运车标签(6)发送确认消息；
步骤S6：转运车标签(6)执行测距，测量转运车标签(6)分别到信号塔通讯单元(3)和转运起重机通讯单元(4)的距离，确定转运车(5)的位置；
步骤S7：转运车标签(6)将测量的转运车(5)的位置信息发送到控制单元；
其中步骤S6使用信号的传播速度值以及信号到达时间TOA和信号到达角度AOA来计算距离；
D＝VRF*f(TOA，AOA)(1)
其中，f(TOA，AOA)为信号到达时间TOA和信号到达角度AOA构成的函数；步骤S6具体包括：
步骤S61：信道频率响应的最小二乘估计：
使用接收信标数据中正交频分复用技术中的帧的前导来测量传输信道信息，则第k个正交频分复用技术子载波和第m个阵列接收机阵元上信道频率响应的最小二乘估计可以表示为：



其中，γp，τp和θp分别表示第p条路径上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，
申请(专利权)人：吉林工程技术师范学院，
类型：发明
国别省市：吉林;22