【技术实现步骤摘要】
一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法
本专利技术涉及一种集装箱识别定位方法，特别是一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法。
技术介绍
如何进行集装箱的检测、定位和自动抓取成为了实现港口自动化一个重要的命题。在现有的港口自动化系统中，通常需要人工远程监控干预，提前将吊具移动至集装箱上方或者是提前获取集装箱的位置，不能实现港口自动化的任务调度和无人操作。在现有的集装箱识别系统中，部分使用相机检测集装箱的轮廓或是锁孔位置，该种方法通常只能给出集装箱的相对坐标值，而且受光照等环境影响较大。在部分使用激光雷达的系统中，通常需要人工将集装箱运输至指定位置，只能识别固定区域的集装箱，工作效率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，可以自动识别堆场范围内的集装箱并得到绝对定位信息。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：标定激光雷达与GPS\I...
【技术保护点】
1.一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，其特征在于包含以下步骤：/n步骤一：标定激光雷达与GPS\INS模块，得到雷达坐标系与站心坐标系的转换矩阵T
【技术特征摘要】
1.一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：标定激光雷达与GPS\INS模块，得到雷达坐标系与站心坐标系的转换矩阵Tls；
步骤二：港机带动集装箱吊具围绕集装箱堆场环境一周，获取堆场的点云建模；
步骤三：根据先验集装箱高度信息和先验地面高度信息将堆场模型分割成多个子点云；
步骤四：用欧式距离和点云法向量作为判据分别对各个子点云进行聚类；
步骤五：根据先验集装箱尺寸信息分别对各个聚类进行投影、分割和匹配；
步骤六：根据GPS数据得到堆场范围内集装箱的扫描定位信息。
2.按照权利要求1所述的一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，其特征在于：所述步骤一中的激光雷达和GPS\INS模块安装在集装箱吊具下方，激光雷达用于获取点云数据，GPS\INS模块用于输出站心坐标系与大地坐标系的转换关系。
3.按照权利要求1所述的一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，其特征在于：所述步骤二具体为
2.1获取多帧时间同步的点云数据和GPS\INS模块输出的对应站心坐标系到大地坐标系的转换矩阵{Tigs}；
2.2通过转换矩阵Tls可以将转换到站心坐标系下，记为然后再通过{Tigs}可以将转换到大地坐标系下，记为
为不同时刻下雷达坐标系下点云数据构成的数据集；
为不同时刻下站心坐标系下点云数据构成的数据集；
为不同时刻下大地坐标系下点云数据构成的数据集；
{Tigs}为不同时刻下GPS站心坐标系到大地坐标系的转换矩阵，当i＝j时和Tjgs代表两者的时间同步；
Tls是雷达坐标系到GPS站心坐标系的转换矩阵，为常值，由标定结果给出；
2.3将所有点云进行融合得到PCg，再使用体素栅格降采样法减少PCg的点云数量，得到堆场点云建模
为大地坐标系下整个点云数据集叠加融合的点云数据；
为经过VoxelGrid降采样后的点云数据；
leaf为VoxelGrid算法的过滤参数；
VoxelGrid方法将点云划分为以leaf为长宽高的多个矩体，每个矩体中若包含有点，则以他们的质心作为所有点的代替点，达到降采样的效果。
4.按照权利要求3所述的一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，其特征在于：所述步骤三具体为根据先验集装箱高度信息和先验地面高度信息hg，将分割为多个子点云
为经过分割后的子点云集合；
P为中一点，Pz代表该点的Z坐标；
hg为地面的GPS高度信息；
为集装箱可能的堆叠高度的集合。
5.按照权利要求4所述的一种结合GPS\INS的集装箱识别定位方法，其特征在于：所述步骤四具体为
4.1将点云使用KDTree结构保存为PCkd，同时计算点云中所有点的法向量；
4.2从点云中随机选取并标记一点，建立队列D；
4.3以某一距离阈值Td和角度阈值θd，在PCkd中寻找到队列首点Phead距离小于Td同时法向量夹角小于θd的点Pk，将所有满足条件同时未标记的点加入到队列中并标记，同时将队首点移出；
mark(Pk)＝1代表标记点Pk，mark(Pk)＝＝0代表Pk点未标记；
Td代表距离阈值，θd代表角度阈值；
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文锋，姜明峰，罗米，汤冯炜，吕金秋，
申请(专利权)人：南通润邦重机有限公司，无锡卡尔曼导航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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