用于无人物流车的控制方法、监控设备及运输系统

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别涉及一种用于无人物流车的控制方法、监控设备及采用该控制方法的运输系统。

背景技术

无人物流服务主要是指使用无人物流车提供运输服务。由于无人物流车运输过程中无人跟随，缺少监管控制，无人物流车及货物会存在安全隐患问题。电子围栏是目前先进的周界防盗报警系统，可用于监管控制特定面积区域，该系统主要由电子围栏主机、前端配件、后端控制系统三大部分组成。然而，传统的电子围栏无法适应于行驶中的无人物流车，因此，如何保证无人物流车及货物安全尤为重要。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种方法简单、监控灵敏的适用于无人物流车的控制方法。

一种用于无人物流车的控制方法，依次包括以下步骤：步骤S1，规划设定一无人物流车的行驶路径，给无人物流车发送执行运货任务的指令和行驶路径；步骤S2，接收无人物流车的位置坐标，计算无人物流车的位置坐标到行驶路径的最短距离；步骤S3，判断无人物流车位置坐标到行驶路径的最短距离是否超出阈值，若否，重复步骤S3，若是，进入步骤S4；步骤S4，报警以通知监控人员进行处理。

一种用于无人物流车的监控设备，其特征在于，该监控设备包括：路径规划模块，用于规划设定无人物流车的行驶路径；第一通讯模块，用于给无人物流车发送执行运货任务的指令和行驶路径以及接收无人物流车的位置坐标信息；计算模块，用于计算无人物流车的位置坐标到行驶路径的最短距离；判断模块，用于判断无人物流车的位置坐标到行驶路径的最短距离是否超出阈值；报警模块，用于执行报警警示；以及中央处理模块，用于协调各模块工作，其中，当所述判断模块的判定结果为无人物流车到行驶路径的最短距离超出阈值时，使所述报警模块执行报警警示；当所述判断模块的判定结果为无人物流车到行驶路径的最短距离没有超出阈值时，使所述判断模块继续判断无人物流车的位置坐标到行驶路径的最短距离是否超出阈值。

一种无人物流车运输系统，该运输系统包括：一监控设备和至少一无人物流车，其特征在于，所述监控设备为上述的用于无人物流车的监控设备。

相对于现有技术，本发明提供的无人物流车的控制方法、监控设备及运输系统具有以下优点：一、采用行驶路径的线段作为无人物流车的电子围栏，监控无人物流车的行驶情况，确保在无人跟随的情况下无人物流车及货物的安全；二、计算无人物流车与行驶路径的最短距离时，先采用平面坐标计算pt的GPS坐标和投影点pt[m]的GPS坐标点位置再对两点进行经纬度计算，方法简便，用时少，使得监控更加灵敏。

附图说明

图1为本发明提供的用于无人物流车的控制方法的流程示意图。

图2为本发明提供的无人物流车的行驶示意图。

图3为本发明提供的无人物流车与行驶路径的GPS坐标位置示意图。

图4为本发明提供的用于无人物流车的监控设备的结构示意图。

图5为本发明提供的用于无人物流车的运输系统的结构示意图。

主要元件符号说明

监控设备 40

运输系统 50

路径规划模块 41

第一通讯模块 42

计算模块 43

判断模块 44

报警模块 45

中央处理模块 46

无人物流车 51

无人物流车行驶模块 52

第二通讯模块 53

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明提供的用于无人物流车的控制方法、监控设备以及运输系统作进一步详细说明。

请一并参阅图1及图2，本发明实施例提供的一种用于无人物流车的控制方法，其包括以下步骤：

S1，规划设定一无人物流车的行驶路径，给无人物流车发送执行运货任务的指令和行驶路径；

S2，接收无人物流车的位置坐标，计算无人物流车的位置坐标到行驶路径的最短距离；

S3，判断无人物流车位置坐标到行驶路径的最短距离是否超出阈值，若是，进入S4，若否，重复S3；

S4，报警以通知监控人员进行处理。

在步骤S1中，给所述无人物流车发送的运货指令是通过监控设备发出。所述监控设备在接到送货请求后，向无人物流车发送运货任务的指令。同时，所述监控设备会根据发货点和收货点的位置关系，规划无人物流车的行驶路径，结合路况拥堵情况、经过路口数量、预计行驶速度等因素设定一条最优路径为行驶路径。所述行驶路径为连接发货点和收货点的一个或多个线段。

在步骤S2中，由于无人物流车在行驶过程中，遇到紧急情况或根据路况会适当调整行驶路线，因此，无人物流车在行驶中的实际位置不会与监控设备提供的行驶路径完全一致，而会有一定偏差。所述监控设备收到无人物流车的位置信息后，会根据无人物流车的位置计算无人物流车与行驶路径的的位置偏差，即无人物流车的位置与行驶路径的最短距离。

请参阅图3，将所述行驶路径划分为由一系列数点pt[1]、pt[2]、pt[3]…pt[n]连接的线段，点pt[1]、pt[2]、pt[3]…pt[n]为在行驶路径上选取的的GPS坐标点；pt为无人物流车当前位置的GPS坐标点，pt[m]是pt到行驶路径的投影点，则点pt与点pt[m]之间的距离即为所述无人物流车的位置与行驶路径的最短距离。

所述无人物流车的位置与行驶路径的最短距离的计算方法，包括以下步骤：

S21，根据无人物流车的位置和行驶路径建立一平面坐标系；

S22，在所述行驶路径上选取GPS坐标点pt[1]、pt[2]、pt[3]…pt[n]，所述GPS坐标点pt[1]、pt[2]、pt[3]…pt[n]将行驶路径分成多条线段，相邻的两个点定义一条线段，得到n-1条线段。取其中任一线段pt[i]-pt[i+1]，即，相邻的点pt[i]和点pt[i+1]之间的线段。计算无人物流车的GPS坐标点pt到该线段pt[i]-pt[i+1]的端点pt[i]的距离distance(pt[i],pt)和到端点pt[i+1]的距离distance(pt[i+1],pt)之和：dis＝distance(pt[i],pt)+distance(pt[i+1],pt)。计算得到无人物流车的GPS坐标点pt分别到该n-1条线段的两个端点的距离和，选取dis值为最小值时对应的线段，即为距离无人物流车的GPS坐标点pt最近的线段pt[i]-pt[i+1]；

S23，计算无人物流车的GPS坐标点pt在最近的线段pt[i]-pt[i+1]上的投影点pt[m]；

S24，计算无人物流车的GPS坐标点pt到投影点pt[m]的经纬度距离。

在步骤S21中，由于地球是椭圆的，直接计算点到直线的实际距离时计算过程比较复杂。在此，将无人物流车的位置和行驶路径建立在一平面直角坐标系中，从而简化模型。

在步骤S22中，在行驶路径中，设定两坐标点之间的距离时采用distance(pt[i],pt[i+1])表示，pt[i]、pt[i+1]为两坐标点。在行驶路径中选取GPS坐标点时，当行驶路径出现拐点时，则选取发货点、收货点和所有拐点作为GPS坐标点。进一步，设定距离发货点最近的拐点为第一拐点，距离收货点最近的拐点为最后一拐点，在在发货点与第一拐点之间、收货点与最后一拐点之间、以及行驶路径中的相邻两拐点之间还可分别选取间隔距离相同的GPS坐标点，所述间隔距离的大小可根据路径长度进行调整。具体地，当相邻两拐点之间的行驶路径较长，如高速公路、市郊公路等，在行驶路径中选取的GPS坐标点，相邻的GPS坐标点之间的间隔距离较大；当相邻两拐点之间的行驶路径较短，如社区道路等，在行驶路径中选取的GPS坐标点，相邻的GPS坐标点之间的间隔距离较小。

当无人物流车的GPS坐标点pt到线段pt[i]-pt[i+1]的两端点的距离之和dis为最小值时，选取dis对应的i值，则该i值对应的线段pt[i]-pt[i+1]，即为无人物流车的GPS坐标点pt距离最近的线段，其中，1≤i

进一步，当无人物流车的GPS坐标点pt距离多个线段的dis值相等且均为最小值时，将该多个线段继续执行后续步骤，计算无人物流车的GPS坐标点pt到该多个线段中每个线段的经纬度距离，选择最小的经纬度距离为无人物流车的GPS坐标点pt与行驶路径的最短距离。

在步骤S23中，投影点pt[m]为无人物流车的GPS坐标点pt在线段pt[i]-pt[i+1]上的垂直投影点。具体地，投影点pt[m]的坐标的计算方法，包括以下步骤：

S231，计算线段pt[i]-pt[i+1]所在直线l的斜率k＝(pt[i+1].y-pt[i].y)/(pt[i+1].x-pt[i].x)，得到该直线l的方程y-pt[i].y＝k*(x-pt[i].x)；

S232，根据垂直两直线的斜率关系，计算得到线段pt-pt[m]所在直线q的斜率为-1/k，直线q的方程为y-pt.y＝-1/k*(x-pt.x)；

S233，联立方程组y-pt[i].y＝k*(x-pt[i].x)和y-pt.y＝-1/k*(x-pt.x)计算得到pt[m].x＝(k*pt[i].x+pt.x/k+pt.y–pt[i].y)/(1/k+k)；

S234，将pt[m].x带入方程y-pt.y＝-1/k*(x-pt.x)，计算得到pt[m].y，从而得到pt[m]的坐标即为(pt[m].x,pt[m].y)。

在步骤S24中，根据平面直角坐标系确定了所述无人物流车的GPS坐标点pt和投影点pt[m]的GPS坐标后，由于地球是椭圆的，无人物流车的GPS坐标点pt和投影点pt[m]的GPS坐标的经纬度不同，根据无人物流车和投影点所处的经纬度关系，计算得到pt的GPS坐标和pt[m]的GPS坐标之间的经纬度距离。该经纬度距离即为无人物流车的位置与行驶路径的最短距离。

在步骤S3中，将所述行驶路径作为电子围栏监控，当所述监控设备计算得到的最短距离超出阈值时，该监控设备会发出报警信号以通知后台监控人员进行处理；当所述监控设备计算得到的最短距离没有超出阈值时，该监控设备会继续重复执行S3的步骤，随着无人物流车的移动，继续判断无人物流车位置坐标到行驶路径的最短距离。所述阈值的范围为20米至30米。本实施例中，所述阈值为25米。

本发明提供的用于无人物流车的控制方法具有以下优点：一、采用行驶路径的线段作为无人物流车的电子围栏，使无人物流车严格按照规划路径行驶，确保在无人跟随的情况下无人物流车及货物的安全；二、计算无人物流车与行驶路径的最短距离时，先采用平面坐标计算pt的GPS坐标和投影点pt[m]的GPS坐标点位置再对两点进行经纬度计算，方法简便，用时少，监控过程更加灵敏。

请参阅图4，本发明实施例进一步提供一种采用上述无人物流车控制方法的监控设备40。所述监控设备40包括：路径规划模块41，第一通讯模块42，计算模块43，判断模块44、报警模块45以及中央处理模块46。所述路径规划模块41用于规划设定无人物流车的行驶路径；所述第一通讯模块42用于给无人物流车发送执行运货任务的指令和行驶路径以及接收无人物流车的位置坐标信息；所述计算模块43用于计算无人物流车的位置坐标到行驶路径的最短距离；所述判断模块44用于判断无人物流车的位置坐标到行驶路径的最短距离是否超出阈值；所述报警模块45用于执行报警警示；所述中央处理模块46用于协调各模块工作，其中，当所述判断模块44的判定结果为无人物流车到行驶路径的最短距离超出阈值时，使所述报警模块45执行报警警示；当所述判断模块44的判定结果为无人物流车到行驶路径的最短距离没有超出阈值时，使所述判断模块44继续判断无人物流车的位置坐标到行驶路径的最短距离是否超出阈值。

进一步，所述路径规划模块41会根据路况拥堵情况、路口数量、行驶速度等因素规划设定一条最优路径为行驶路径。所述计算模块43用于计算无人物流车的位置坐标到行驶路径的经纬度距离为最短距离。

请参阅图5，本发明实施例提供的一种用于无人物流车运输系统50，所述运输系统50包括：监控设备40和无人物流车51。所述监控设备40即为上述用于无人物流车控制方法的监控设备。所述无人物流车51上设置有无人物流车行驶模块52以及第二通讯模块53。所述无人物流车行驶模块52用于使无人物流车按照行驶路径行驶；所述第二通讯模块53用于发送无人物流车的位置坐标信息。

本发明提供的用于无人物流车的监控设备及运输系统具有以下优点：一、采用行驶路径的线段作为无人物流车的电子围栏，监控无人物流车的行驶情况，确保在无人跟随的情况下无人物流车及货物的安全；二、计算无人物流车与行驶路径的最短距离时，先采用平面坐标计算pt的GPS坐标和投影点pt[m]的GPS坐标点位置再对两点进行经纬度计算，方法简便，用时少，使得监控更加灵敏。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。