專利名稱：用于估計對象的位置的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對象的位置的估計，并更具體地，涉及用于估計放置在貨柜場 (container yard)中的對象的位置的設備和方法。
背景技術：
如本領域公知的，在其中制造例如船舶的大規(guī)模結構的工業(yè)場地，按照以下這樣 的方式制造大規(guī)模結構，即將其劃分為塊，單獨制造所劃分的塊，并整體裝配所制造的塊。用于大規(guī)模結構的單獨塊被稱為裝配塊。這些裝配塊在裝配之前被放置在例如貨 柜場的廣闊空間中，并由此存在對于有效裝配的需求，以標識和管理這些裝配塊位于的位置。用于標識裝配塊的位置的傳統(tǒng)技術如下。第一，存在由操作者手動管理裝配塊的位置的技術。為此，在貨柜場上繪制例如停 車線的線，并然后向這些線分配批號(lot numbers)。第二，存在在其上攜帶裝配塊的運輸裝置上安裝GPS接收機并自動匹配GPS接收 機和批號的技術。第三，存在使用GPS定位方法來精確測量裝配塊的圍繞物的位置、并在裝配塊上 放置激光光波儀器以便測量例如裝配塊的角的特征點的相對定位技術。然而，前述估計裝配塊的位置的傳統(tǒng)技術具有以下問題。第一技術具有位置估計和管理的效率取決于操作者的熟練程度而改變的問題，并 在裝配塊的多樣性和空間效率方面是不利的。第二技術具有以下問題GPS信號可由裝配塊中斷，以及雖然能夠檢測運輸裝置 的位置但是不能準確檢測其上放置的裝配塊的位置。第三技術具有由于測量裝配塊的特征點的困難導致的位置估計和管理效率低的 問題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上，本發(fā)明提供了一種用于估計對象位置的設備和方法，其能夠基于該 設備的移動方向角和位置以及該設備和位于貨柜場中的對象之間的分離距離，來估計該對 象的位置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于通過與放置在任意地點處的對象上安裝 的信號裝置的通信來估計對象位置的設備，該設備包括距離計算單元，用于通過與該信號裝置的通信來計算該對象位置估計設備和該對 象之間的分離距離；
圖像獲取單元，用于當該距離計算單元通過與該信號裝置的通信接收到信號時， 獲取該對象的圖像；位置測量單元，用于當該距離計算單元通過與該信號裝置的通信接收到該信號 時，測量該對象位置估計設備的移動方向角和位置；同步單元，用于當該距離計算單元接收到該信號時，執(zhí)行對于該距離計算單元所 接收的信號、該圖像獲取單元所獲取的圖像、以及該位置測量單元所測量的移動方向角和 位置的標記，以指明它們被同時記入日志(logged)；和位置確定單元，用于基于由該距離計算單元計算的分離距離、由該同步單元標記 的圖像、以及由該同步單元標記的移動方向角和位置，來確定所估計的該對象的位置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于通過與放置在任意地點處的對象上安裝 的信號裝置的通信使用對象位置估計設備來估計對象的位置的方法，該方法包括在該對象位置估計設備中包括的距離計算單元中，通過與該信號裝置的通信來計 算該對象位置估計設備和該對象之間的分離距離；當該距離計算單元通過與該信號裝置的通信接收到信號時，獲取該對象的圖像并 測量該對象位置估計設備的移動方向角和位置；對于通過與該信號裝置的通信所接收的信號、所獲取的對象的圖像、以及所測量 的該對象位置估計設備的移動方向角和位置執(zhí)行標記，以指明它們被同時記入日志；和基于所計算的分離距離、所標記的該對象的圖像、以及所標記的該對象位置估計 設備的移動方向角和位置，來確定所估計的該對象的位置。


通過結合附圖給出的對于實施例的以下描述，本發(fā)明的以上特征將變得清楚，其 中圖1示出了用于通過使用根據(jù)本發(fā)明實施例的對象位置估計設備來估計裝配塊 的位置的系統(tǒng)的框圖；圖2圖示了構成根據(jù)本發(fā)明實施例的該對象位置估計設備的位置確定單元的詳 細框圖；和圖3提供了圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的該對象位置估計設備估計裝配塊的位置 的處理的流程圖。
具體實施例方式其后，將參考附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。圖1示出了用于通過使用根據(jù)本發(fā)明實施例的對象位置估計設備來估計裝配塊 的位置的系統(tǒng)的框圖。該對象位置估計設備可通過與在任意位置處放置的對象上安裝的信 號裝置的通信，來估計該對象的位置。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的對象位置估計設備200包括距離計算單元210、圖 像獲取單元220、位置測量單元230、同步單元對0、和位置確定單元250。用于使用對象位置估計設備200來估計裝配塊的位置的系統(tǒng)包括具有在裝配塊1 上安裝的多個收發(fā)器110和120的信號裝置100、和在其上攜帶有該對象位置估計設備200的移動體3。信號裝置100的這兩個收發(fā)機110和120被分別安裝在裝配塊1的具有最大寬度 的部分的兩側。收發(fā)機110和120中的每一個發(fā)送代表沿著與從裝配塊1的最寬部分延伸 的垂直線正交的方向(例如，向前方向)的強信號特性的方向信號。這些收發(fā)機110和120 可用具有定向天線的定向超寬帶收發(fā)機來實現(xiàn)。距離計算單元210通過與信號裝置100的收發(fā)機110和120的通信來計算裝配塊 1和移動體3之間的分離距離。該距離計算單元210可被安裝為與移動體3的前進方向正 交，使得使能與信號裝置100的平滑通信，并可例如用具有全向天線的超寬帶接收機來實 現(xiàn)。該距離計算單元210是用于計算裝配塊1和移動體3之間(即，裝配塊1和對象位置 估計設備200之間)的分離距離的距離計算部件的一個示例。信號裝置100和距離計算單元210可被看作超寬帶定位系統(tǒng)。當距離計算單元210接收到該信號裝置100發(fā)送的信號時，圖像獲取單元220響 應于同步單元MO的命令而拍攝并獲取裝配塊1的圖像。圖像獲取單元220可以例如用電 荷耦合器件(CCD)相機實現(xiàn)，并可安裝為與移動體3的前進方向正交，以便使得裝配塊1的 拍攝平滑。當距離計算單元210接收到該信號裝置100發(fā)送的信號時，位置測量單元230測 量移動體3的移動方向角信息和位置信息。位置測量單元230可以被實現(xiàn)為例如集成了實 時運動學(kinematics)和推算定位(dead-reckoning)的定位系統(tǒng)。實時運動學涉及在其位置座標已知的已知點和其位置座標將被確定的未知點分 別安裝GPS接收機，并安裝能夠在GPS接收機之間交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收發(fā)機。實時運動學處 理這兩個GPS接收機接收的無線電波，以計算未知點的位置座標。為此，將移動體3的移動 范圍中的特定位置選擇為已知點，并然后安裝GPS接收機和數(shù)據(jù)收發(fā)機。推算定位涉及通過使用其自己的速度傳感器和方位角傳感器檢測移動距離和方 位角來估計當前位置。速度傳感器可以是例如輪速傳感器、速度傳感器(多普勒雷達傳感 器或空間濾波器傳感器)、加速度傳感器等。方位角傳感器可以是絕對方位角類型的磁傳感 器或速度檢測類型的振動陀螺儀傳感器。當距離計算單元210接收到該信號裝置100發(fā)送的信號時，同步單元240命令該 圖像獲取單元220拍攝裝配塊1。此外，同步單元240執(zhí)行對于該距離計算單元210所接收 的信號、該圖像獲取單元220所獲取的圖像、以及該位置測量單元230的移動方向角信息和 位置信息的標記，以指明它們被同時記入日志(即在與距離計算單元210接收到該信號裝 置100發(fā)送的信號相同的時間點處記入日志)。這時，同步單元240可執(zhí)行相對于位置確定 單元250的參考時間的標記。位置確定單元250基于由該距離計算單元210計算的裝配塊1和移動體3之間的 分離距離、由該圖像獲取單元220獲取并由該同步單元240標記的圖像、以及由該位置測量 單元230測量并由該同步單元240標記的移動方向角信息和位置信息，來估計裝配塊1的 位置。圖2圖示了圖1中示出的該對象位置估計設備200中包括的位置確定單元250的 詳細框圖。參考圖2，位置確定單元250包括方向估計器251、第一位置估計器253、第二位置估計器255、和位置驗證器257。當移動體3的移動速度滿足預定速度條件(例如，15km/h或更大)時，方向估計 器251基于航向(heading)信息(即，從位置測量單元230提供的移動體3的移動方向角 信息)來估計距離計算單元210的方向。這里，通過考慮相對于移動體3的前進方向的距 離計算單元210的安裝角，來估計距離計算單元210的方向。第一位置估計器253基于從位置測量單元230提供的移動體3的位置信息來估 計距離計算單元210的位置。這里，位置測量單元230和距離計算單元210中包括的GPS 接收機具有不同的放置角，并由此通過執(zhí)行從位置測量單元230提供的位置信息的杠桿臂 (lever-arm)校正，而計算該距離計算單元210的位置。由于當移動體3和裝配塊1彼此正交時、該距離計算單元210接收到該信號裝置 100發(fā)送的信號，所以第二位置估計器255基于該方向估計器251所估計的該距離計算單元 210的方向、該第一位置估計器253所估計的該距離計算單元210的位置、和該距離計算單 元210所計算的分離距離，來估計裝配塊的位置。位置驗證器257確定該第二位置估計器255所計算的位置是否對應于裝配塊1的 預定位置(即，裝配塊1在用于裝配塊的設計圖中的位置)?；谠搱D像獲取單元220所獲 取的圖像來進行該確定。圖3提供了用于解釋根據(jù)本發(fā)明實施例的該對象位置估計設備估計裝配塊的位 置的處理的流程圖?，F(xiàn)在，將參考圖1到3對于用于使用該對象位置估計設備估計裝配塊的位置的系 統(tǒng)估計裝配塊的位置的處理進行描述。首先，在其中制造例如船舶的大規(guī)模結構的工業(yè)場地，按照以下這樣的方式制造 大規(guī)模結構，即將大規(guī)模結構劃分為塊，單獨制造所劃分的塊(即，裝配塊)，并在例如貨柜 場的任意地點放置每一個制造的裝配塊1。為了使能裝配塊1的位置的測量，通過在裝配塊 1的最寬部分的兩側定位收發(fā)機110和120中的每一個，而安裝信號裝置100。這時，收發(fā) 機110和120中的每一個被安裝為發(fā)送代表沿著與從裝配塊1的最寬部分延伸的垂直線正 交的方向(例如，向前方向)的強信號特性的方向信號。這些收發(fā)機Iio和120可用例如 具有定向天線的定向超寬帶收發(fā)機來實現(xiàn)。在移動體3上安裝對象位置估計設備200，并按照預定速度條件(例如，15km/h或 更大)來移動該移動體3。這里，距離計算單元210被安裝為與移動體3的前進方向正交， 以便使能與信號裝置100的平滑通信。距離計算單元210可用例如具有全向天線的超寬帶 接收機來實現(xiàn)。在該環(huán)境中，對象位置估計設備200的距離計算單元210在步驟S301中通過與信 號裝置100的通信來計算該設備200和該裝配塊1之間的分離距離。在步驟S303中，當距離計算單元210接收到來自信號裝置100的信號時，圖像獲 取單元220拍攝裝配塊1的圖像。另外，在步驟S305中，當距離計算單元210接收到該信號裝置100發(fā)送的信號時， 位置測量單元230測量該對象位置估計設備200 (即移動體幻的移動方向角信息和位置信 息。位置測量單元230可被實現(xiàn)為集成了實時運動學和推算定位的定位系統(tǒng)，使得其可精 確測量移動方向角信息和位置信息。
同步單元240在步驟S307中對于距離計算單元210從信號裝置100所接收的信 號、圖像獲取單元220所取得的圖像、和位置測量單元230所測量的移動方向角信息和位置 信息執(zhí)行標記，以指明它們是被同時記入日志的數(shù)據(jù)。其后，位置確定單元250在步驟S309中確定所估計的裝配塊1的位置。更詳細地， 位置確定單元250的方向估計器251基于由該位置測量單元230測量并由該同步單元240 標記的移動方向角信息，來估計該距離計算單元210的方向(即，對象位置估計設備210的 方向)。接下來，第一位置估計器253基于由該位置測量單元230測量并由該同步單元240 標記的該對象位置估計設備200的位置信息，來估計該距離計算單元210的位置。隨后，第二位置估計器255基于該方向估計器251所估計的方向、該第一位置估 計器253所估計的距離計算單元210的位置、和該距離計算單元210所計算的分離距離，來 估計裝配塊1的位置。將所估計的裝配塊1的位置提供到位置驗證器257。最后，位置驗證器257基于該圖像獲取單元20所獲取的圖像，來確定該裝配塊1 的位置是否對應于裝配塊1的預定位置(即裝配塊1在用于裝配塊的設計圖中的位置)。根據(jù)本發(fā)明，可容易和準確地估計放置在任意地點(例如貨柜場)的對象的位置。 此外，在按照分離塊制造對象并裝配分離塊(即，將塊裝配為對象)的情況下，可容易和準 確地估計在整體裝配之前放置在貨柜場中的每一裝配塊的位置。結果，易于在其中制造例 如船舶的大規(guī)模結構的工業(yè)場地管理裝配塊，由此改善工作效率。盡管已針對實施例而示出和描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員將理解的是，可 進行各種改變和變型，而不脫離以下權利要求中限定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種用于通過與放置在任意地點處的對象上安裝的信號裝置的通信來估計對象的 位置的設備，該設備包括距離計算單元，用于通過與該信號裝置的通信來計算該對象位置估計設備和該對象之 間的分離距離；圖像獲取單元，用于當該距離計算單元通過與該信號裝置的通信接收到信號時，獲取 該對象的圖像；位置測量單元，用于當該距離計算單元通過與該信號裝置的通信接收到該信號時，測 量該對象位置估計設備的移動方向角和位置；同步單元，用于當該距離計算單元接收到該信號時，執(zhí)行對于該距離計算單元所接收 的信號、該圖像獲取單元所獲取的圖像、以及該位置測量單元所測量的移動方向角和位置 的標記，以指明它們被同時記入日志；和位置確定單元，用于基于由該距離計算單元計算的分離距離、由該同步單元標記的圖 像、以及由該同步單元標記的移動方向角和位置，來確定所估計的該對象的位置。
2.根據(jù)權利要求1的設備，其中，當該信號裝置包括定向超寬帶收發(fā)機時，該距離計算 單元包括超寬帶接收機，其中所述定向超寬帶收發(fā)機和所述超寬帶接收機構成超寬帶定位 系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求2的設備，其中所述超寬帶接收機被安裝為與該對象位置估計設備的 前進方向正交。
4.根據(jù)權利要求1的設備，其中該位置測量單元被實現(xiàn)為集成實時運動學和推算定位 的定位系統(tǒng)。
5.根據(jù)權利要求1的設備，其中該位置確定單元包括方向估計器，用于基于從該位置測量單元提供的對象位置估計設備的移動方向角，來 估計該距離計算單元的方向；第一位置估計器，用于基于從該位置測量單元提供的對象位置估計設備的位置，來估 計該距離計算單元的位置；第二位置估計器，用于基于由該方向估計器估計的該距離計算單元的方向、由該第一 位置估計器估計的該距離計算單元的位置、和由該距離計算單元計算的分離距離，來估計 該對象的位置；和位置驗證器，用于基于該圖像獲取單元所獲取的圖像，來確定該第二位置估計器所估 計的對象的位置是否對應于同一裝配塊的預定位置。
6.根據(jù)權利要求5的設備，其中該方向估計器通過考慮相對于該對象位置估計設備的 前進方向的該距離計算單元的安裝角，而估計該距離計算單元的方向。
7.根據(jù)權利要求5的設備，其中該第一位置估計器通過執(zhí)行從該位置測量單元提供的 對象位置估計設備的位置的杠桿臂校正，來估計該距離計算單元的位置。
8.一種用于通過與放置在任意地點處的對象上安裝的信號裝置的通信、使用對象位置 估計設備、來估計對象的位置的方法，該方法包括在該對象位置估計設備中包括的距離計算單元中，通過與該信號裝置的通信來計算該 對象位置估計設備和該對象之間的分離距離；當該距離計算單元通過與該信號裝置的通信接收到信號時，獲取該對象的圖像并測量該對象位置估計設備的移動方向角和位置；對于通過與該信號裝置的通信接收的信號、所獲取的對象的圖像、以及所測量的該對 象位置估計設備的移動方向角和位置執(zhí)行標記，以指明它們被同時記入日志；和基于所計算的分離距離、所標記的該對象的圖像、以及所標記的該對象位置估計設備 的移動方向角和位置，來確定所估計的該對象的位置。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中，當該信號裝置包括定向超寬帶收發(fā)機時，使用超寬帶 接收機計算該分離距離，其中所述定向超寬帶收發(fā)機和所述超寬帶接收機構成超寬帶定位 系統(tǒng)。
10.根據(jù)權利要求8的方法，其中使用集成了實時運動學和推算定位的定位系統(tǒng)，來測 量該對象位置估計設備的移動方向角和位置。
11.根據(jù)權利要求8的方法，其中所述確定所估計的該對象的位置的步驟包括 基于該對象位置估計設備的移動方向角，來估計該距離計算單元的方向； 基于該對象位置估計設備的位置，來估計該距離計算單元的位置；基于所估計的該距離計算單元的方向、所估計的該距離計算單元的位置、和所計算的 分離距離，來估計該對象的位置；和基于所獲取的圖像，來確定該對象的位置是否對應于同一裝配塊的預定位置。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其中通過執(zhí)行該對象位置估計設備的位置的杠桿臂校 正，來估計該距離計算單元的位置。
全文摘要
一種用于通過與放置在任意地點處的對象上安裝的信號裝置的通信來估計對象的位置的設備包括距離計算單元，用于計算該對象位置估計設備和該對象之間的分離距離；圖像獲取單元，用于當該距離計算單元接收到信號時，獲取該對象的圖像；位置測量單元，用于當該距離計算單元接收到該信號時，測量該對象位置估計設備的移動方向角和位置；同步單元，用于執(zhí)行對于該信號、該圖像、以及該對象位置估計設備的移動方向角和位置的標記，以指明它們被同時記入日志；和位置確定單元，用于基于該分離距離、所標記的圖像、以及所標記的移動方向角和位置，來確定所估計的該對象的位置。
文檔編號G01S19/01GK102043157SQ20101010562
公開日2011年5月4日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權日2009年10月15日
發(fā)明者樸正鎬, 樸鐘峴, 李升勇, 李慶熙, 金柱完, 閔庚旭, 陳廣子 申請人:韓國電子通信研究院