技术领域
[0001]本申请涉及5G通信技术领域,尤其涉及一种定位定姿方法、装置、设备、存储介质及其系统。
背景技术
[0002]在一些工业场景的作业过程中,需要对作业对象进行定位定姿,以便于对作业对象进行相应控制。当前的定位定姿方法及相关技术有采用光纤/串口通信有线供电的普通单点GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)实施定位再结合低精度惯性导航、网线/串口通信有线供电的GPS(Global Positioning System,全球定位系统)差分定位结合低精度惯性导航系统等,
[0003]但在实际的工业应用场景中,现有的定位定姿方案仍存在一些技术缺陷。例如,定位定姿精度有限,无法满足高精度定位定姿的业务场景需求,又比如有线供电、光纤/串口通信的方式无法在工业应用场景中进行大面积的部署,也还可能通过定位定姿即使获取到位姿数据,但由于数据串口的传输无法与实际工况中的控制系统进行无缝对接,可能会导致用于传输数据的网络系统部署变得更为复杂。
[0004]可见,对于定位定姿技术在实际工业场景中的应用而言,亟需一种能够克服现有技术上述技术缺陷的定位定姿解决方案。
发明内容
[0005]本申请提供一种定位定姿方法、装置、设备、存储介质及其系统,用于克服现有定位定姿精度无法满足工业的业务场景需求以及所采用的通信方式无法进行大面积部署、数据的传输使得网络系统部署变得更为复杂等技术缺陷。
[0006]第一方面,本申请提供定位定姿方法,包括:
[0007]获取双天线接收的第一观测数据,并基于5G模块对所述第一观测数据与传统位姿数据进行预设差分与基线运算,以得到第二观测数据,所述第二观测数据包括目标物体的三维坐标、所述目标物体的第一观测航向角以及所述传统位姿数据中的角度数据;
[0008]根据所述第一观测航向角以及所述传统位姿数据中的第二观测航向角进行预设修正运算,以得到所述目标物体的目标航向角;
[0009]将所述目标航向角以及所述传统位姿数据中的翻滚角和俯仰角确定为所述目标物体的姿态数据,并根据所述姿态数据以及所述目标物体的三维坐标对应的二维坐标生成所述目标物体的位姿数据。
[0010]在一种可能的设计中,在所述生成所述目标物体的位姿数据之后,还包括:
[0011]所述5G模块按照预设发送模式将所述目标物体的位姿数据发送至远程服务器,以使所述远程服务器根据所述目标物体的位姿数据生成任务处理策略;
[0012]所述远程服务器通过所述5G模块将所述任务处理策略发送至预设控制器,以使所述预设控制器对所述目标物体按照所述任务处理策略包含的相应任务进行装载工作,所述预设控制器配置于港口自动装载系统。
[0013]在一种可能的设计中,所述基于5G模块对所述第一观测数据与传统位姿数据进行预设差分与基线运算,以得到第二观测数据,包括:
[0014]基于所述5G模块获取所述传统位姿数据,所述传统位姿数据包括惯导模块对所述目标物体的位姿进行监测得到的测量数据;
[0015]对所述第一观测数据和所述传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算,并将运算结果确定为所述第二观测数据;
[0016]其中,所述预设差分与基线运算包括所述预设差分运算和所述预设基线向量运算。
[0017]在一种可能的设计中,所述基于所述5G模块获取所述传统位姿数据,包括:
[0018]对预设请求报文按照所述惯导模块所属导航系统的预设参数进行拆包,并将拆包后的预设请求报文按照所述5G模块的预设承载格式重新组包,以得到5G融合报文,所述预设请求报文用于请求获取所述传统位姿数据;
[0019]将所述5G融合报文通过5G网络发送至所述惯导模块,以获取所述惯导模块针对所述目标物体的测量数据。
[0020]在一种可能的设计中,所述对所述第一观测数据和所述传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算,包括:
[0021]对获取到的所述惯导模块的测量数据按照所述5G模块的所述预设承载格式进行组包;
[0022]将组包后的所述测量数据通过所述5G网络发送至差分运算模块,并将差分运算模块接收到的所述测量数据按照所述预设参数进行拆包;
[0023]利用所述差分运算模块对所述第一观测数据和拆包后的所述测量数据分别进行所述预设差分运算和所述预设基线向量运算。
[0024]在一种可能的设计中,所述根据所述第一观测航向角以及所述传统位姿数据中的第二观测航向角进行预设修正运算,包括:
[0025]对所述第一观测航向角和所述第二观测航向角进行预设滤波运算,以将所述预设滤波运算结果确定为所述目标航向角,所述预设修正运算包括所述预设滤波运算。
[0026]在一种可能的设计中,若预设时间间隔内所述预设滤波运算结果与所述第一观测航向角之间的差值均超过预设修正阈值,则重置所述预设滤波运算。
[0027]在一种可能的设计中,所述5G模块按照所述预设发送模式将所述目标物体的位姿数据发送至所述远程服务器,包括:
[0028]按照所述预设参数将所述目标物体的位姿数据封装为预设协议的数据包,并按照所述预设参对所述数据包进行拆包;
[0029]将拆包后的所述数据包按照所述5G模块的所述预设承载格式进行组包,以将组包后的所述数据包通过所述5G网络发送至所述远程服务器;
[0030]其中,所述预设发送模式包括所述预设参数、所述预设协议及所述预设承载格式。
[0031]在一种可能的设计中,所述预设承载格式包括非独立组网/独立组网(NSA/SA)承载格式;
[0032]所述预设协议包括消息队列遥测传输(MQTT)协议和/或串行通信(Modbus)协议。
[0033]在一种可能的设计中,所述任务处理策略包含的各任务包括远程监控任务、远程调度任务、装载容量与进度预测任务以及装载量统计任务中的至少一种。
[0034]第二方面,本申请提供一种定位定姿装置,包括:
[0035]第一处理模块,用于获取双天线接收的第一观测数据,并基于5G模块对所述第一观测数据与传统位姿数据进行预设差分与基线运算,以得到第二观测数据,所述第二观测数据包括目标物体的三维坐标、所述目标物体的第一观测航向角以及所述传统位姿数据中的角度数据;
[0036]第二处理模块,用于根据所述第一观测航向角以及所述传统位姿数据中的第二观测航向角进行预设修正运算,以得到所述目标物体的目标航向角;
[0037]第三处理模块,用于将所述目标航向角以及所述传统位姿数据中的翻滚角和俯仰角确定为所述目标物体的姿态数据,并根据所述姿态数据以及所述目标物体的三维坐标对应的二维坐标生成所述目标物体的位姿数据。
[0038]在一种可能的设计中,所述定位定姿装置,还包括:
[0039]第四处理模块,用于所述5G模块按照预设发送模式将所述目标物体的位姿数据发送至远程服务器,以使所述远程服务器根据所述目标物体的位姿数据生成任务处理策略;
[0040]第五处理模块,用于所述远程服务器通过所述5G模块将所述任务处理策略发送至预设控制器,以使所述预设控制器对所述目标物体按照所述任务处理策略包含的相应任务进行装载工作,所述预设控制器配置于港口自动装载系统。
[0041]在一种可能的设计中,所述第一处理模块,具体用于:
[0042]基于所述5G模块获取所述传统位姿数据,所述传统位姿数据包括惯导模块对所述目标物体的位姿进行监测得到的测量数据;
[0043]对所述第一观测数据和所述传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算,并将运算结果确定为所述第二观测数据;
[0044]其中,所述预设差分与基线运算包括所述预设差分运算和所述预设基线向量运算。
[0045]在一种可能的设计中,所述第一处理模块,还用于:
[0046]对预设请求报文按照所述惯导模块所属导航系统的预设参数进行拆包,并将拆包后的预设请求报文按照所述5G模块的预设承载格式重新组包,以得到5G融合报文,所述预设请求报文用于请求获取所述传统位姿数据;
[0047]将所述5G融合报文通过5G网络发送至所述惯导模块,以获取所述惯导模块针对所述目标物体的测量数据。
[0048]在一种可能的设计中,所述第一处理模块,还包括:处理子模块,所述处理子模块,用于:
[0049]对获取到的所述惯导模块的测量数据按照所述5G模块的所述预设承载格式进行组包;
[0050]将组包后的所述测量数据通过所述5G网络发送至差分运算模块,并将差分运算模块接收到的所述测量数据按照所述预设参数进行拆包;
[0051]利用所述差分运算模块对所述第一观测数据和拆包后的所述测量数据分别进行所述预设差分运算和所述预设基线向量运算。
[0052]在一种可能的设计中,所述第二处理模块,具体用于:
[0053]对所述第一观测航向角和所述第二观测航向角进行预设滤波运算,以将所述预设滤波运算结果确定为所述目标航向角,所述预设修正运算包括所述预设滤波运算。
[0054]在一种可能的设计中,所述第二处理模块,还用于:
[0055]若预设时间间隔内所述预设滤波运算结果与所述第一观测航向角之间的差值均超过预设修正阈值,则重置所述预设滤波运算。
[0056]在一种可能的设计中,所述第三处理模块,具体用于:
[0057]按照所述预设参数将所述目标物体的位姿数据封装为预设协议的数据包,并按照所述预设参对所述数据包进行拆包;
[0058]将拆包后的所述数据包按照所述5G模块的所述预设承载格式进行组包,以将组包后的所述数据包通过所述5G网络发送至所述远程服务器;
[0059]其中,所述预设发送模式包括所述预设参数、所述预设协议及所述预设承载格式。
[0060]在一种可能的设计中,所述预设承载格式包括非独立组网/独立组网(NSA/SA)承载格式;
[0061]所述预设协议包括消息队列遥测传输(MQTT)协议和/或串行通信(Modbus)协议。
[0062]在一种可能的设计中,所述任务处理策略包含的各任务包括远程监控任务、远程调度任务、装载容量与进度预测任务以及装载量统计任务中的至少一种。
[0063]第三方面,本申请提供一种电子设备,包括:
[0064]处理器;以及,
[0065]存储器,用于存储所述处理器的计算机程序;
[0066]其中,所述处理器配置为经由执行所述计算机程序来执行第一方面所提供的任意一种可能的定位定姿方法。
[0067]第四方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序用于执行第一方面所提供的任意一种可能的定位定姿方法。
[0068]第五方面,本申请还提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所提供的任意一种可能的定位定姿方法。
[0069]第六方面,本申请还提供一种基于5G的定位定姿系统,包括:配置有5G模块的差分惯性导航系统,所述差分惯性导航系统放置于目标物体表面且还包括:
[0070]惯导模块,用于对所述目标物体的位姿进行监测得到测量数据;
[0071]双天线,用于接收第一观测数据,所述第一观测数据为卫星数据;
[0072]所述5G模块,用于根据所述测量数据以及所述第一观测数据确定所述目标物体的位姿数据,并将所述位姿数据传输至远程服务器,使得所述远程服务器控制预设控制器对所述目标物体执行任务处理策略。
[0073]本申请提供一种定位定姿方法、装置、设备、存储介质及其系统。本申请提供的定位定姿方法首先获取双天线接收的第一观测数据,并基于5G模块对第一观测数据与传统位姿数据进行预设差分与基线运算,得到第二观测数据。然后根据第一观测航向角以及传统位姿数据中的第二观测航向角进行预设修正运算,以得到目标物体的目标航向角,再将目标航向角以及传统位姿数据中的翻滚角和俯仰角确定为目标物体的姿态数据,并根据姿态数据以及目标物体的三维坐标对应的二维坐标生成目标物体的位姿数据,实现对目标物体的定位定姿。本申请将5G模块配置于差分惯性导航系统以形成基于5G的定位定姿系统,实现5G与导航系统的融合,进而在位姿数据的得到过程中使得5G与差分惯性导航系统所监测到的传统位姿数据进行融合,有效提升定位定姿精度,使得所得到的目标物体的位姿数据满足工业应用中的业务场景需求。并且由于搭配5G模块实现定位定姿,无需进行有线、光纤/串口通信的大面积部署,并能够实现与目标物体控制系统的无缝对接,使得5G技术与定位定姿技术实现一体化,有效克服了工业应用场景中定位定姿所存在的技术缺陷。
附图说明
[0074]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0075]图1为本申请实施例提供的一种应用场景示意图;
[0076]图2为本申请实施例提供的一种定位定姿方法的流程示意图;
[0077]图3为本申请实施例提供的另一种定位定姿方法的流程示意图;
[0078]图4为本申请实施例提供的再一种定位定姿方法的流程示意图;
[0079]图5为本申请实施例提供的一种定位定姿装置的结构示意图;
[0080]图6为本申请实施例提供的另一种定位定姿装置的结构示意图;
[0081]图7为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0082]这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法和装置的例子。
[0083]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0084]在目前的工业应用场景中,现有的定位定姿方案仍存在一些技术缺陷。例如,定位定姿精度有限,无法满足高精度定位定姿的业务场景需求;有线供电、光纤/串口通信的方式无法在工业应用场景中进行大面积的部署;通过定位定姿即使获取到位姿数据,但由于数据串口的传输无法与实际工况中的控制系统进行无缝对接,可能会导致用于传输数据的网络系统部署变得更为复杂等等。
[0085]针对现有技术中存在的上述问题,本申请提供一种定位定姿方法、装置、设备、存储介质及其系统。本申请提供的定位定姿方法,将5G模块配置于差分惯性导航系统,在获取目标物体的位姿数据的过程中将5G技术与差分惯性导航系统所监测到的位姿数据进行有效融合,一方面提升定位定姿精度,另一方面利用5G技术的低时延、高传输率等优点可以克服现有技术中针对有线、串口的通信方式无法大面积部署以及通过串口进行数据传输无法与工业场景的控制系统进行无缝对接等问题,从而使得本申请提供的定位定姿方法,通过将5G技术与定位定姿技术进行一体化,以将该高精度的定位定姿方法应用于工业场景的自动化生产当中。
[0086]以下,对本申请实施例的示例性应用场景进行介绍。
[0087]图1为本申请实施例提供的一种应用场景示意图,如
图1所示,5G网络可以为导航系统11、远程服务器12以及自动装载系统13之间提供通信链路的介质,网络可以包括各种连接类型。导航系统11用于对目标物体进行定位定姿,以得到位姿数据。所得到的位姿数据可以通过5G网络传输至远程服务器12,远程服务器12用于根据目标物体的位姿数据生成自动装载系统13所需的任务处理策略,使得自动装载系统13可以对目标物体按照任务处理策略中的相应任务进行装载工作。其中,远程服务器12与自动装载系统13之间的信息交互也通过5G网络实现。将5G技术与导航系统11针对自动装载系统13的实际情况进行有效融合,以实现对工业应用场景中对目标物体的高精度定位定姿,工业应用场景可以为大型的自动化工业作业场景,例如港口作业场景等等,对此,本实施不作限定。
[0088]导航系统11可以为配置有5G模块以支持5G技术的各种差分惯性导航系统,例如北斗差分惯性导航系统等,对此,本实施例不作限定。远程服务器12也可以为服务器集群,
图1中以服务器集群为例示出。自动化装载系统13也可以为工业应用场景中的各种实际自动化作业系统,对此本实施例不作限定。
[0089]需要说明的是,上述应用场景仅仅是示意性的,本申请实施例提供的定位定姿方法、装置、设备、存储介质及其系统包括但不仅限于上述应用场景。
[0090]图2为本申请实施例提供的一种定位定姿方法的流程示意图。如
图2所示,本实施例提供的定位定姿方法,包括:
[0091]S101:获取双天线接收的第一观测数据,并基于5G模块对第一观测数据与传统位姿数据进行预设差分与基线运算,以得到第二观测数据。
[0092]其中,第二观测数据包括目标物体的三维坐标、目标物体的第一观测航向角以及传统位姿数据中的角度数据。
[0093]配置5G模块的差分惯性导航系统,即基于5G的定位定姿系统为双天线设计,即包括定位主天线和定姿副天线,将该双天线进行非一体分离式设计,以接收卫星数据,所获取到的卫星数据即为第一观测数据,该第一观测数据可以包括目标物体的天线观测位置数据以及天线所观测到的航向角、俯仰角以及翻滚角。
[0094]需要说明的是,基于5G的定位定姿系统可以被放置于目标物体的表面任意位置。当放置位置不同时,双天线的位置发生变化,进而通过不同的放置位置测量得到上述的利用天线所观测到的航向角、俯仰角以及翻滚角。
[0095]进一步地,基于5G模块对双天线接收的第一观测数据和传统位姿数据进行预设差分与基线运算,以得到第二观测数据。其中,传统位姿数据为基于5G的定位定姿系统中的惯导模块针对目标物体所监测到的测量数据,该测量数据中可以包括惯导模块测量到的航向角、翻滚角和俯仰角的角度数据以及位置数据。进行预设差分与基线运算的目的在于将双天线与惯导模块各自监测到的数据进行差分及基线运算,以提高监测数据的准确度,进而提高定位定姿精度。
[0096]进行预设差分与基线运算得到的第二观测数据包括有表示目标物体空间位置的三维坐标、表示目标物体航向角的第一观测航向角以及传统位姿数据中的角度数据,其中,该三维坐标为天线所测量得到的天线观测位置数据与惯导模块测量得到的位置数据经过预设差分与基线运算之后的运算结果。而第一观测航向角为天线观测得到的航向角与惯导模块测量得到的角度数据中的航向角经过预设差分与基线运算之后的运算结果。传统位姿数据中的角度数据包括惯导模块测量到的航向角、翻滚角和俯仰角。
[0097]例如,基于5G模块对第一观测数据与传统位姿数据进行预设差分与基线运算,以得到第二观测数据可能的实现方式,包括:
[0098]首先基于5G模块获取传统位姿数据,即基于5G模块利用惯导模块对目标物体的位姿进行监测得到的测量数据,将惯导模块对目标物体的位姿进行监测得到的测量数据定义为传统位姿数据。
[0099]然后对第一观测数据和传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算,并将运算结果确定为第二观测数据,预设差分与基线运算包括预设差分运算和预设基线向量运算。
[0100]其中,预设差分运算和预设基线向量运算分别可以利用支持对应运算功能的软件程序实现,对此,本实施例不作限定。
[0101]S102:根据第一观测航向角以及传统位姿数据中的第二观测航向角进行预设修正运算,以得到目标物体的目标航向角。
[0102]由于第一观测航向角与惯导模块测量到的航向角之间可能会存在误差,一般误差表现为±0.1度,而为了保证最终得到的定位定姿结果的高精度,因此,本步骤用于对经过预设差分与基线运算得到的第一观测航向角和传统位姿数据中的第二观测航向角这两个航向角,按照预设修正运算进行修正处理,将修正结果确定为目标物体的目标航向角,以得到数据精度更好的目标航向角。
[0103]例如,对第一观测航向角和第二观测航向角进行预设滤波运算,并将预设滤波运算结果确定为目标航向角,其中,预设修正运算包括预设滤波运算。具体地,预设滤波运算的过程是将第一观测航向角与第二观测航向角通过预设滤波运算进行滤波、平滑等处理,以得到两航向角的组合航向角,该组合航向角被定义为目标航向角。
[0104]其中,预设滤波运算也可以通过相应的软件程序得以实现,例如最小二乘法或卡尔曼滤波运算等。
[0105]需要说明的是,针对当前次的组合航向角与第一观测航向角各自对应值之间存在差异,假设两者之间的差值超过预设修正阈值,则表明天线可能存在异常,故而仍然将组合航向角确定为目标航向角。而若预设时间间隔内多次得到的组合航向角,即预设滤波运算结果,与第一观测航向角之间的差值均超过预设修正阈值,则重置预设滤波运算,例如重新进行预设滤波运算或者和/或对预设滤波运算进行更新,直到预设时间间隔内多次得到的预设滤波运算结果与第一观测航向角之间的差值存在未超过预设修正阈值。
[0106]S103:将目标航向角以及传统位姿数据中的翻滚角和俯仰角确定为目标物体的姿态数据,并根据姿态数据以及目标物体的三维坐标对应的二维坐标生成目标物体的位姿数据。
[0107]在得到目标航向角之后,将目标航向角以及传统位姿数据中的惯导系统测量到的翻滚角和俯仰角确定为目标物体的姿态数据,以通过该姿态数据对目标物体实现定姿。针对位置数据而言,则将目标物体的三维坐标进行坐标转换,得到三维坐标对应的二维坐标,以通过二维坐标对目标物体实现定位。进而根据姿态数据和三维坐标转换后得到的二维坐标生成目标物体的位姿数据,以利用位姿数据实现对目标物体的定位定姿。
[0108]将目标物体的三维坐标进行装换以得到对应的二维坐标的实现方式可以是利用任意的坐标系转换方式实现,例如可以将三维坐标作为实现坐标系转换的相应软件程序的输入数据,得到的输出数据即为三维坐标所对应的二维坐标。其中,坐标系的转换过程主要包括投影、伸缩、偏转等流程,具体地过程可以由所采用的坐标系转换的相应软件程序决定,对此,本实施例不作限定。
[0109]通过上述实施例的描述可知,配置5G模块的差分惯性导航系统构成基于5G的定位定姿系统,首先获取双天线接收的第一观测数据,然后基于5G模块对第一观测数据和传统位姿数据进行预设差分与基线运算,得到监测精度更好的第二观测数据。再进一步地,对第二观测数据中的第一观测航向角和惯导模块监测到的第二观测航向角进行修正处理,得到精度更好的目标航向角,进而将目标航向角以及惯导模块监测到的翻滚角和俯仰角确定为目标物体的姿态数据,实现对目标数据的定姿。并将目标物体的三维坐标转换为对应的二维坐标实现对目标物体的定位,从而根据姿态数据和转换得到的二维坐标生成目标物体的位姿数据,实现对目标物体的高精度定位定姿。另外,在对目标物体实现定位定姿的过程中,基于5G模块进行数据的传输和处理,无需进行有线、光纤/串口通信的大面积部署,并且不存在串口传输不兼容导致网络部署复杂的问题,将5G技术与定位定姿进行融合,实现一体化,有效克服工业应用场景中定位定姿所存在的技术缺陷。
[0110]在得到目标物体的位姿数据之后,为了利用位姿数据对目标物体进行有效控制,本申请实施例提供的定位定姿方法,还包括步骤S104和S105。
[0111]S104:5G模块按照预设发送模式将目标物体的位姿数据发送至远程服务器,以使远程服务器根据目标物体的位姿数据生成任务处理策略。
[0112]远程服务器为配置于控制中心台的相应服务器或服务器集群,用于根据目标物体的位姿数据对目标物体进行有效监管以及控制处理等操作。
[0113]具体地,5G模块会按照与远程服务器以及基于5G的定位定姿系统相兼容的数据传输模式,将所得到的目标物体的位姿数据发送至远程服务器,使得远程服务器以目标物体的位姿数据为参考数据,生成用于对目标物体执行相应处理任务的任务处理策略。其中,任务处理策略包含的各任务可以例如远程监控任务、远程调度任务、装载容量与进度预测任务以及装载量统计任务中的至少一种。
[0114]例如,利用5G模块中的MEC(Mobile Edge Computing,移动边缘计算)的本地分流,以自带本地局域网的特点对位姿数据获取目标物体位姿数据的基于5G的定位定姿系统处安全且高效地传输至远程服务器处,以为远程服务器的控制操作提供有力的数据参考,实现对目标物体的精准操控。
[0115]在一种可能的设计中,5G模块按照预设发送模式将目标物体的位姿数据发送至远程服务器,包括:
[0116]按照预设参数将目标物体的位姿数据封装为预设协议的数据包,并按照预设参对数据包进行拆包,再将拆包后的数据包按照5G模块的预设承载格式进行组包,以将组包后的数据包通过5G网络发送至远程服务器。其中,预设发送模式包括预设参数、预设协议及预设承载格式。
[0117]本步骤是通过5G模块将目标物体的位姿数据发送至远程服务器。由于5G模块自身以及基于5G的定位定姿系统的自身结构、功能等各方面的条件参数而言,则需要设置预设发送模式,以按照预设发送模式进行数据传输。其中,预设发送模式包括基于5G的定位定姿系统的预设参数、5G模块所支持的预设协议和预设承载格式。基于5G的定位定姿系统的预设参数由配置5G模块的差分惯性导航系统自身决定,对此,本实施例不作限定。而预设协议可以为5G模块支持的消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)协议和/或串行通信(Modbus)协议预设承载格式可以为5G模块支持的非独立组网/独立组网(Non-Standalone/Standalone,NSA/SA)承载格式。另外,位姿数据在传输过程中的拆包-组包是为了与匹配数据传输过程中的预设发送模式。
[0118]S105:远程服务器通过5G模块将任务处理策略发送至预设控制器,以使预设控制器对目标物体按照任务处理策略包含的相应任务进行装载工作。
[0119]其中,预设控制器配置于港口自动装载系统。
[0120]远程服务器根据目标物体的位姿数据生成任务处理策略之后,进一步将任务处理策略发送至预设控制器,预设控制器可以配置于港口自动装载系统等工业应用场景的自动化控制系统中,以使得预设控制器按照任务处理策略包含的相应任务对对应的目标物体执行相应装载等操作工作。
[0121]预设控制器可以为自动化操控系统中搭载的相应控制器,例如可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),用于执行任务处理策略中的相应任务。
[0122]需要说明的是,预设控制器对目标物体所执行的相应操作工作可以根据任务处理策略中的相应任务以及预设控制器的应用场景决定,对此,本实施例不作限定。
[0123]在生成目标物体的位姿数据之后,利用5G模块将目标物体的位姿数据发送至远程服务器,使得远程服务器根据目标物体的位姿数据生成任务处理策略。并进一步通过5G模块将任务处理策略发送至预设控制器,使得预设控制器按照任务处理策略包含的相应任务对目标物体执行相应操控动作,从而将基于5G的定位定姿系统应用于实际的相应工业应用场景,以通过其对目标物体进行定位定姿得到的位姿数据实现对目标物体的有利监控,以将定位定姿相应数据应用于实际的工业应用之中,实现对应用场景中作业对象的有利监控。
[0124]在一种可能的设计中,上述实施例中基于5G模块获取传统位姿数据可能的实现方式如
图3所示,
图3为本申请实施例提供的另一种定位定姿方法的流程示意图。如
图3所示,本实施例提供的定位定姿方法中基于5G模块获取传统位姿数据,包括:
[0125]S201:对预设请求报文按照惯导模块所属导航系统的预设参数进行拆包,并将拆包后的预设请求报文按照5G模块的预设承载格式重新组包,以得到5G融合报文。
[0126]其中,预设请求报文用于请求获取传统位姿数据。
[0127]传统位姿数据的获取需经由预设请求报文指示,即预设请求报文用于请求获取传统位姿数据。例如,惯导模块所属的导航系统为差分惯性导航系统,则预设请求报文可以为获取GNSS差分数据信号的相应报文,该GNSS差分数据用于表征惯导模块对目标物体的测量数据。
[0128]与利用5G模块将位姿数据发送至远程服务器相类似的原理,在通过5G模块向惯导模块发送预设报文请求的过程也需按照预设发送模式进行拆包-组包的处理。
[0129]例如,首先预设请求报文按照惯导模块所属导航系统的预设参数,即基于5G的定位定姿系统的预设参数,进行拆包处理,然后将拆包后的预设请求报文按照5G模块支持的预设承载格式进行重新组包,以从预设请求报文得到5G融合报文。可以理解的是,预设请求报文为远程服务器下发的以获取惯导模块测量数据的相应报文指令,需对该报文按照导航系统的预设参数进行拆包以及按照5G模块的预设承载格式进行组包,进而通过5G模块进行数据传输。
[0130]S202:将5G融合报文通过5G网络发送至惯导模块,以获取惯导模块针对目标物体的测量数据。
[0131]在得到5G融合报文之后,通过5G网络将5G融合报文传输至惯导模块,以指示惯导模块根据5G融合报文获取其针对目标物体的测量数据。其中,可以理解的是,5G融合报文被发送至惯导模块之后,还需对5G融合报文进行相反的拆包-组包过程以将5G融合报文还原为预设请求报文,进而使得惯导模块以预设请求报文为指示获取对于目标物体的测量数据,即传统位姿数据。
[0132]本实施例提供的定位定姿方法中,基于5G模块获取传统位姿数据的过程,首先对预设请求报文按照惯导模块所属导航系统的预设参数进行拆包,然后将拆包后的预设请求报文按照5G模块的预设承载格式重新组包,得到5G融合报文,再将5G融合报文通过5G网络发送至惯导模块,以获取惯导模块针对目标物体的测量数据。从而基于5G模块将预设报文请求发送至布置于目标物体处的惯导模块,基于5G模块中5G网络低时延、高传输等优点,保证预设报文请求的过程安全且高效,并防止数据传输过程中的恶意拦截、监听等情况发生,进而以保障对目标物体实现高精度定位定姿。
[0133]进一步地,在上述实施例中的对第一观测数据和传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算的过程中也是基于5G模块进行数据的传输,以将相应数据传输至进行5G模块中执行预设差分与基线运算的相应处理模块。可选地,上述实施例中对第一观测数据和传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算可能的实现方式如
图4所示。
图4为本申请实施例提供的再一种定位定姿方法的流程示意图。如
图4所示,本实施例,包括:
[0134]S301:对获取到的惯导模块的测量数据按照5G模块的预设承载格式进行组包。
[0135]S302:将组包后的测量数据通过5G网络发送至差分运算模块,并将差分运算模块接收到的测量数据按照预设参数进行拆包。
[0136]S303:利用差分运算模块对第一观测数据和拆包后的测量数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算。
[0137]本实施例是将惯导模块针对目标物体测量得到的测量数据,即传统位姿数据,基于5G模块安全且高效地发送至执行预设差分运算和预设基线向量运算的差分运算模块中,以使差分运算模块对第一观测数据和传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算这两种运算,以得到第二观测数据。
[0138]基于5G模块安全且高效地发送测量数据至差分运算模块中的组包-拆包过程与前述实施例中的组包-拆包过程相类似,详细过程可参考前述实施例,在此不再赘述。
[0139]差分运算模块可以为配置于5G模块专属进行预设差分与基线运算的相应处理模块。其中,5G模块的标准形态有别于CAT1等方式,比如管脚设计等,其中,系统电路设计中运算核心模块,例如差分运算模块,可以通过M.2,RMII接口与5G模块进行挂接处理。需要说明的是,5G模块中的各种子模块以及接口的具体内容以及设置,本实施例不作限定。
[0140]本实施例提供的定位定姿方法中,对第一观测数据和传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算时,首先对获取到的惯导模块的测量数据按照5G模块的预设承载格式进行组包,然后将组包后的测量数据通过5G网络发送至差分运算模块,并将差分运算模块接收到的测量数据按照预设参数进行拆包,再利用差分运算模块对第一观测数据和拆包后的测量数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算。基于5G模块将惯导模块的测量数据传输至配置于5G模块的差分运算模块中,利用5G模块中5G网络低时延、高传输等优点,保证惯导模块的测量数据在传输的过程中安全且高效,并防止传输过程中的恶意拦截、监听等情况发生,进而能够保障对目标物体实现高精度定位定姿。
[0141]下述为本申请装置实施例,可以用于执行本申请对应的方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节,请参照本申请对应的方法实施例。
[0142]图5为本申请实施例提供的一种定位定姿装置的结构示意图。如
图5所示,本实施例提供的定位定姿装置400,包括:
[0143]第一处理模块401,用于获取双天线接收的第一观测数据,并基于5G模块对第一观测数据与传统位姿数据进行预设差分与基线运算,以得到第二观测数据。
[0144]第二观测数据包括目标物体的三维坐标、目标物体的第一观测航向角以及传统位姿数据中的角度数据。
[0145]第二处理模块402,用于根据第一观测航向角以及传统位姿数据中的第二观测航向角进行预设修正运算,以得到目标物体的目标航向角。
[0146]第三处理模块403,用于将目标航向角以及传统位姿数据中的翻滚角和俯仰角确定为目标物体的姿态数据,并根据姿态数据以及目标物体的三维坐标对应的二维坐标生成目标物体的位姿数据。
[0147]在
图5所示实施例的基础上,
图6为本申请实施例提供的另一种定位定姿装置的结构示意图。如
图6所示,本实施例提供的定位定姿装置400,还包括:
[0148]第四处理模块404,用于5G模块按照预设发送模式将目标物体的位姿数据发送至远程服务器,以使远程服务器根据目标物体的位姿数据生成任务处理策略。
[0149]第五处理模块402,用于远程服务器通过5G模块将任务处理策略发送至预设控制器,以使预设控制器对目标物体按照任务处理策略包含的相应任务进行装载工作,预设控制器配置于港口自动装载系统。
[0150]在一种可能的设计中,第一处理模块401,具体用于:
[0151]基于5G模块获取传统位姿数据,传统位姿数据包括惯导模块对目标物体的位姿进行监测得到的测量数据;
[0152]对第一观测数据和传统位姿数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算,并将运算结果确定为第二观测数据;
[0153]其中,预设差分与基线运算包括预设差分运算和预设基线向量运算。
[0154]在一种可能的设计中,第一处理模块401,还用于:
[0155]对预设请求报文按照惯导模块所属导航系统的预设参数进行拆包,并将拆包后的预设请求报文按照5G模块的预设承载格式重新组包,以得到5G融合报文,预设请求报文用于请求获取传统位姿数据;
[0156]将5G融合报文通过5G网络发送至惯导模块,以获取惯导模块针对目标物体的测量数据。
[0157]在一种可能的设计中,第一处理模块401,还包括:处理子模块。该处理子模块,用于:
[0158]对获取到的惯导模块的测量数据按照5G模块的预设承载格式进行组包;
[0159]将组包后的测量数据通过5G网络发送至差分运算模块,并将差分运算模块接收到的测量数据按照预设参数进行拆包;
[0160]利用差分运算模块对第一观测数据和拆包后的测量数据分别进行预设差分运算和预设基线向量运算。
[0161]在一种可能的设计中,第二处理模块402,具体用于:
[0162]对第一观测航向角和第二观测航向角进行预设滤波运算,以将预设滤波运算结果确定为目标航向角,预设修正运算包括预设滤波运算。
[0163]在一种可能的设计中,第二处理模块402,还用于:
[0164]若预设时间间隔内预设滤波运算结果与第一观测航向角之间的差值均超过预设修正阈值,则重置预设滤波运算。
[0165]在一种可能的设计中,第三处理模块403,具体用于:
[0166]按照预设参数将目标物体的位姿数据封装为预设协议的数据包,并按照预设参对数据包进行拆包;
[0167]将拆包后的数据包按照5G模块的预设承载格式进行组包,以将组包后的数据包通过5G网络发送至远程服务器;
[0168]其中,预设发送模式包括预设参数、预设协议及预设承载格式。
[0169]在一种可能的设计中,预设承载格式包括非独立组网/独立组网(NSA/SA)承载格式;
[0170]预设协议包括消息队列遥测传输(MQTT)协议和/或串行通信(Modbus)协议。
[0171]在一种可能的设计中,任务处理策略包含的各任务包括远程监控任务、远程调度任务、装载容量与进度预测任务以及装载量统计任务中的至少一种。
[0172]本申请实施例还提供一种基于5G的定位定姿系统,包括:配置有5G模块的差分惯性导航系统,差分惯性导航系统放置于目标物体表面且还包括:
[0173]惯导模块,用于对目标物体的位姿进行监测得到测量数据;
[0174]双天线,用于接收第一观测数据,第一观测数据为卫星数据;
[0175]5G模块,用于根据测量数据以及第一观测数据确定目标物体的位姿数据,并将位姿数据传输至远程服务器,使得远程服务器控制预设控制器对目标物体执行任务处理策略。
[0176]本实施例中5G模块、惯导模块及双天线的具体实现原理、方式及效果在上述提供的定位定姿方法实施例中进行了详细介绍,具体内容可参考前述实施例中的描述,在此不再赘述。
[0177]另外,需要说明的是,基于5G的定位定姿系统中各模块单元之间的具体配置方式可以根据实际工况中相应的配置需求进行设置,对此,本实施例不作限定。
[0178]图7为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。如
图7所示,该电子设备500可以包括:至少一个处理器501和存储器502。
图7示出的是以一个处理器为例的电子设备。
[0179]存储器502,用于存放处理器501的计算机程序。具体地,程序可以包括程序代码,程序代码包括计算机操作指令。
[0180]存储器502可能包含高速RAM存储器,也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。
[0181]处理器501配置为用于执行存储器502存储的计算机程序,以实现以上各方法实施例中定位定姿方法的各相应步骤。
[0182]其中,处理器501可能是一个中央处理器(central processing unit,简称为CPU),或者是特定集成电路(application specific integrated circuit,简称为ASIC),或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
[0183]可选地,存储器502既可以是独立的,也可以跟处理器501集成在一起。当存储器502是独立于处理器501之外的器件时,电子设备500,还可以包括:
[0184]总线503,用于连接处理器501以及存储器502。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture,简称为ISA)总线、外部设备互连(peripheralcomponent,PCI)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standardarchitecture,EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0185]可选的,在具体实现上,如果存储器502和处理器501集成在一块芯片上实现,则存储器502和处理器501可以通过内部接口完成通信。
[0186]本申请还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质可以包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory,ROM)、随机存取存储器(random accessmemory,RAM)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质,具体的,该计算机可读存储介质中存储有计算机程序,当电子设备的至少一个处理器执行该计算机程序时,电子设备执行上述的各种实施方式提供的定位定姿方法的各个步骤。
[0187]本申请实施例还提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序,该计算机程序存储在可读存储介质中。电子设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该计算机程序,至少一个处理器执行该计算机程序使得电子设备实施上述的各种实施方式提供的定位定姿方法的各个步骤。
[0188]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由权利要求书指出。
[0189]应当理解的是,本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。