CN114355890A - 一种无人机车对位校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种无人机车对位校准方法及装置。所述无人机车对位校准方法包括：对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。通过获取机车的瞬时速度，通过瞬时速度的变化来判断机车是否发生晃动，并对瞬时速度进行积分获取当前速度，当前速度能够作为机车控制的参考指标，实现预估距离与对位距离的匹配，在无人机车的控制过程中，考虑晃动的影响，提高机车的对位精度。

Description

一种无人机车对位校准方法及装置

技术领域

本申请涉及工业控制技术领域，特别是涉及一种无人机车对位校准方法及装置。

背景技术

轨道交通运输在物流运输中起到关键作用，尤其应用在铁路、工业园区、码头等场景中，承载的物料特性不同，影响物料在机车加减速过程中的惯性，可能出现机车与承载物料与机车之间的晃动，进而会影响机车整体的速度或者加速度，不利于对机车位移进行准确地定位，导致机车无人驾驶过程中存在较大的系统误差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种无人机车对位校准方法及装置，改善物料晃动对机车控制的影响。

一方面，提供一种无人机车对位校准方法，所述无人机车对位校准方法包括：

对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；

通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；

通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。

在其中一个实施例中，通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动的步骤包括：

判断所述瞬时速度是否发生信号阶跃，当发生信号阶跃时，则判定所述机车发生晃动，当没发生信号阶跃时，则判定所述机车没发生晃动。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车的步骤包括：

进行第一刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝((v-(a0×Δt))²/(2a1))+(((2v-(a0×Δt))/2)×Δt1)

其中，s为预估距离，v为当前速度，v₀为瞬时速度，a0为滑行减速度，a1为第一刹车的加速度，Δt1为刹车延迟，t2为当前时间，t1为其中一个晃动周期的开始时间，Δt为积分时间。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车的步骤还包括：

进行第二刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝(v²)/(2a2)

其中，s为预估距离，v为当前速度，a2为第二刹车的加速度。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车的步骤包括：

当所述瞬时速度大于第一速度阈值时，进行第三刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝((v+(a4×Δt))²)/(2a3))+(((2v+(a4×Δt))/2)×Δt1)

其中，s为预估距离，v为当前速度，v0为瞬时速度，a4为当前加速度，a3为第三刹车的加速度，Δt1为刹车延迟，t2为当前时间，t1为其中一个晃动周期的开始时间，Δt为积分时间。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车还包括：

通过第一速度阈值和第一加速度阈值来确定刹车距离；

当所述机车的所述对位距离与所述刹车距离匹配时，对所述机车进行刹车。

在其中一个实施例中，通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配的步骤还包括：

当所述预估距离小于所述对位距离时，对所述机车进行空挡滑行。

另一方面，提供了一种无人机车对位校准装置，所述无人机车对位校准装置包括：

刹车模块，用于对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；

处理模块，用于通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；

对位模块，用于通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。

再一方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；

通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；

通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。

又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；

通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；

通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。

上述一种无人机车对位校准方法及装置，通过获取机车的瞬时速度，通过瞬时速度的变化来判断机车是否发生晃动，并对瞬时速度进行积分获取当前速度，当前速度能够作为机车控制的参考指标，实现预估距离与对位距离的匹配，在无人机车的控制过程中，考虑晃动对机车速度以及加速度的影响，提高机车的对位精度。

附图说明

图1为一个实施例中无人机车对位校准方法的流程示意图；

图2为一个实施例中晃动的示意图；

图3为一个实施例中信号阶跃的示意图

图4为一个实施例中无人机车对位校准装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在机车控制中，需要考虑机车加减速过程中，机车承载物料的惯用作用产生的晃动，以及晃动对机车实际速度以及加速度的影响，否则不利于实现无人机车的精确控制。为此，本发明提供了一种无人机车对位校准方法，如图1所示，所述无人机车对位校准方法包括：

S1:对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；

S2:通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；

S3:通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。

通过获取机车的瞬时速度，通过瞬时速度的变化来判断机车是否发生晃动，并对瞬时速度进行积分获取当前速度，当前速度能够作为机车控制的参考指标，实现预估距离与对位距离的匹配，在无人机车的控制过程中，考虑晃动对机车速度以及加速度的影响，提高机车的对位精度。

如图2所示，当机车发生晃动时，机车速度会发生波动，在图2中，纵坐标为机车速度，横坐标为时间，波动中的机车速度不利于反应出当前机车的实际状态，更不利于依据波动的机车速度对机车的刹车以及预估距离进行控制，否则将会产生较大的对位偏差。在一些实施例中，通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动的步骤包括：

判断所述瞬时速度是否发生信号阶跃，当发生信号阶跃时，则判定所述机车发生晃动，当没发生信号阶跃时，则判定所述机车没发生晃动。如图3所示，在图3中，纵坐标表示瞬时速度，横坐标表示时间，当瞬时速度发生信号阶跃现象时，瞬时速度会突然变大然后迅速变小，则表明机车承载的物料由于惯性作用对机车产生作用力，该作用力导致瞬时速度的突然改变。

为了能够对发生晃动的机车进行控制，满足在机车发生晃动情况下精确的对位，需要获取能够反映出机车速度的参考指标，并依据该参考指标拟合出精确性高、可靠性强的预估距离，在一些实施例中，对机车进行刹车的步骤包括：

进行第一刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝((v-(a0×Δt))²/(2a1))+(((2v-(a0×Δt))/2)×Δt1)

其中，s为预估距离，v为当前速度，v₀为瞬时速度，a0为滑行减速度，a1为第一刹车的加速度，Δt1为刹车延迟，t2为当前时间，t1为其中一个晃动周期的开始时间，Δt为积分时间，该积分时间可为一个或者多个晃动周期，还可以是t2-t1，还考虑了从刹车信号反馈到作用的刹车延迟。通过对瞬时速度进行积分，作为晃动期间的机车速度的参考指标，能够对无人机车的对位进行精度校准。一般地，机车的运行过程包括：起步的加速阶段、稳定的巡航阶段、多级减速阶段、刹车阶段以及对位阶段。通过多级减速之后，机车会处于一个较低的速度运行状态下，以便于对机车的预估距离进行控制，随后对机车进行第一刹车，进入刹车阶段，当进行第一刹车出现晃动时，通过瞬时速度获取当前速度，并通过当前速度确定预估距离，使得预估距离能够在一个合理的能够匹配对位距离的范围内，避免预估距离与对位距离差距较大，不利于无人机车对位的精确控制。

在刹车阶段，通过不断地将预估距离与对位距离进行对比，进而实现预估距离与对位距离的匹配，为了实现更加精确对位控制的目的，还可以在第一刹车之后，进行第二刹车，在一些实施例中，对机车进行刹车的步骤还包括：

进行第二刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝(v²)/(2a2)

其中，s为预估距离，v为当前速度，a2为第二刹车的加速度。通过第二刹车的加速度对机车进行减速控制。

由于实际工况的复杂性，在无人机车的控制过程中，还要考虑多级减速阶段机车速度仍然过高的情况，在其中一个实施例中，对机车进行刹车的步骤包括：

当所述当前速度大于第一速度阈值时，进行第三刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝((v+(a4×Δt))²/(2a3))+(((2v+(a4×Δt))/2)×Δt)

其中，s为预估距离，v为当前速度，a0为滑行减速度，a4为当前加速度，a3为第三刹车的加速度，Δt1为刹车延迟，t2为当前时间，t1为其中一个晃动周期的开始时间，Δt为积分时间。在机车的当前速度大于第一速度阈值时，需要较大刹车的加速度，来满足制动力需求，以避免机车冲撞特定的工位，造成损失。

在实际工况条件下，经过多级减速，机车的速度处于较低的运行状态，通过预估距离与定位距离的匹配控制，实时地校正和调整刹车的加速度，使得机车的对位精度达到5厘米级别，能够满足复杂的工况要求。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车还包括：

通过第一速度阈值和第一加速度阈值来确定刹车距离；

当所述机车的所述对位距离与所述刹车距离匹配时，对所述机车进行刹车。在无人机车的对位控制中，可以设定刹车阶段开始刹车的时间节点，以便于在保障刹车平稳的过程中，满足刹车距离精确控制的要求，例如，可根据对不同类型、不同载重的机车设定刹车阶段的第一速度阈值和第一加速度阈值，来满足刹车时机车运行的平稳性，满足机车承载物料的惯性要求，进而通过第一速度和第一加速度来计算获取刹车阶段的制动距离，避免刹车阶段的制动距离较短的情况发生，进而当需要对机车进行对位控制时，通过第一速度阈值和第一加速度阈值来满足机车的刹车的加速度控制，还可以通过刹车距离来确定开始刹车的时间节点，提高机车对位控制的精度要求。

为了避免刹车加速度较大，导致机车的预估距离较小，不能满足预估距离与对位距离的匹配要求，在其中一个实施例中，通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配的步骤包括：

当所述预估距离小于所述对位距离时，对所述机车进行空挡滑行。机车通过空挡滑行，受到的制动力源自于机车与轨道的摩擦力，因此，机车能够在较小阻力或者减速加速度的条件下朝向特定的位置靠近，经过刹车的加速度控制后，避免机车不能达到特定的工位的情况发生。

如图4所示，本发明实施例还提供一种无人机车对位校准装置，该装置包括：

刹车模块，用于对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；

处理模块，用于通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；

对位模块，用于通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。

在其中一个实施例中，通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动的步骤包括：

判断所述瞬时速度是否发生信号阶跃，当发生信号阶跃时，则判定所述机车发生晃动，当没发生信号阶跃时，则判定所述机车没发生晃动。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车的步骤包括：

进行第一刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝((v-(a0×Δt))²/(2a1))+(((2v-(a0×Δt))/2)×Δt1)

其中，s为预估距离，v为当前速度，v₀为瞬时速度，a0为滑行减速度，a1为第一刹车的加速度，Δt1为刹车延迟，t2为当前时间，t1为其中一个晃动周期的开始时间，Δt为积分时间。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车的步骤还包括：

进行第二刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝(v²)/(2a2)

其中，s为预估距离，v为当前速度，a2为第二刹车的加速度。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车的步骤包括：

当所述瞬时速度大于第一速度阈值时，进行第三刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝((v+(a4×Δt))²)/(2a3))+(((2v+(a4×Δt))/2)×Δt1)

其中，s为预估距离，v为当前速度，v0为瞬时速度，a4为当前加速度，a3为第三刹车的加速度，Δt1为刹车延迟，t2为当前时间，t1为其中一个晃动周期的开始时间，Δt为积分时间。

在其中一个实施例中，对机车进行刹车还包括：

通过第一速度阈值和第一加速度阈值来确定刹车距离；

当所述机车的所述对位距离与所述刹车距离匹配时，对所述机车进行刹车。

在其中一个实施例中，通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配的步骤还包括：

当所述预估距离小于所述对位距离时，对所述机车进行空挡滑行。

本发明实施例提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备执行一个或多个所述的方法。本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本发明实施例还提供一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得设备执行中一个或多个所述的方法。本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无人机车对位校准方法，其特征在于，包括：

对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；

通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；

通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。

2.根据权利要求1所述的无人机车对位校准方法，其特征在于，通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动的步骤包括：

判断所述瞬时速度是否发生信号阶跃，当发生信号阶跃时，则判定所述机车发生晃动，当没发生信号阶跃时，则判定所述机车没发生晃动。

3.根据权利要求1所述的无人机车对位校准方法，其特征在于，对机车进行刹车的步骤包括：

进行第一刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝((v-(a0×Δt))²/(2a1))+(((2v-(a0×Δt))/2)×Δt1)

其中，s为预估距离，v为当前速度，v₀为瞬时速度，a0为滑行减速度，a1为第一刹车的加速度，Δt1为刹车延迟，t2为当前时间，t1为其中一个晃动周期的开始时间，Δt为积分时间。

4.根据权利要求3所述的无人机车对位校准方法，其特征在于，对机车进行刹车的步骤还包括：

进行第二刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝(v²)/(2a2)

其中，s为预估距离，v为当前速度，a2为第二刹车的加速度。

5.根据权利要求1所述的无人机车对位校准方法，其特征在于，对机车进行刹车的步骤包括：

当所述瞬时速度大于第一速度阈值时，进行第三刹车，所述预估距离的数学表达为：

s＝((v+(a4×Δt))²)/(2a3))+(((2v+(a4×Δt))/2)×Δt1)

其中，s为预估距离，v为当前速度，v0为瞬时速度，a4为当前加速度，a3为第三刹车的加速度，Δt1为刹车延迟，t2为当前时间，t1为其中一个晃动周期的开始时间，Δt为积分时间。

6.根据权利要求1所述的无人机车对位校准方法，其特征在于，对机车进行刹车还包括：

通过第一速度阈值和第一加速度阈值来确定刹车距离；

当所述机车的所述对位距离与所述刹车距离匹配时，对所述机车进行刹车。

7.根据权利要求1所述的无人机车对位校准方法，其特征在于，通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配的步骤还包括：

当所述预估距离小于所述对位距离时，对所述机车进行空挡滑行。

8.一种无人机车对位校准装置，其特征在于，所述无人机车对位校准装置包括：

刹车模块，用于对机车进行刹车，获取所述机车的瞬时速度，并通过所述瞬时速度来确定机车是否发生晃动，当所述机车出现晃动时，通过对至少一个晃动周期内的所述瞬时速度进行积分，来获取当前速度；

处理模块，用于通过所述当前速度以及刹车的加速度获取机车的预估距离；

对位模块，用于通过调整所述刹车的加速度，来将所述预估距离与对位距离进行匹配，完成对位。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述无人机车对位校准方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述无人机车对位校准方法的步骤。

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