一种城市环卫车辆智能定位监测系统的制作方法

本发明涉及城市环卫车辆，尤其涉及一种城市环卫车辆智能定位监测系统。

背景技术：

1、对城市环卫车辆的作业情况进行有效监控是城市精细化管理的必要环节。现有技术中，通常仅对城市环卫车辆进行定位，以定位打卡作为其作业情况的监控依据。

2、然而，这种仅依赖定位的监控方式只能确认车辆到达指定位置的最终结果，却无法验证垃圾桶是否真正经历了被挂载、举升、翻转及倾倒等实际操作过程。由于现有技术缺乏对作业动作全过程的有效捕捉手段，司机在作业时容易存在虚假作业的情况，例如，仅在垃圾桶附近徘徊而不实际将垃圾桶挂上车辆进行收运，或者仅进行部分机械动作而不完成真实的垃圾倾倒等。

3、这些现象导致环卫管理部门难以掌握真实的垃圾收运情况，作业考核数据容易失真，管理效率低下。

4、基于此，如何对城市环卫车辆作业情况进行准确监控成了一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：难以对城市环卫车辆作业情况进行准确监控。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：第一方面，一种城市环卫车辆智能定位监测系统，该系统包括：收纳装置，设有射频模块和桶耳；城市环卫车辆，设有挂齿、机械臂和车载终端，挂齿设有双触点开关和读写模块，机械臂设有姿态检测模块；双触点开关在桶耳卡入且锁紧时生成采集指令；读写模块响应采集指令获取射频模块的物理层数据；车载终端基于物理层数据确定运动阻抗轨迹，基于姿态检测模块的数据对运动阻抗轨迹进行验证，以对城市环卫车辆进行定位监测。

3、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：双触点开关包括逻辑判定单元，以及配置于挂齿处的第一触点和第二触点；在执行在桶耳卡入且锁紧时生成采集指令的步骤时，双触点开关具体用于：在收纳装置的桶耳卡入挂齿的初始位置时，第一触点受机械挤压而闭合生成挂桶就位信号；随着挂齿继续动作锁紧桶耳，第二触点受机械挤压而闭合并生成挂桶锁紧信号；逻辑判定单元持续监测第一触点和第二触点的通断状态，并在接收到挂桶成功信号和挂桶锁紧信号后，生成采集指令；逻辑判定单元向读写模块发送采集指令。

4、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：在执行响应采集指令获取射频模块的物理层数据的步骤时，读写模块具体用于：以预设采样频率实时采集射频模块的物理层数据，其中，物理层数据包括相位数据和接收信号强度指示数据；将物理层数据发送至车载终端；在执行基于物理层数据确定运动阻抗轨迹的步骤时，车载终端具体用于：根据相位数据和接收信号强度指示数据确定射频模块的复阻抗；从相位数据中确定相邻采样点之间的相位差；获取读写模块的载波频率及光速常数；根据复阻抗的相位变化特征、相邻采样点之间的相位差、载波频率和光速常数，确定收纳装置与读写模块之间的相对距离；根据相对距离和复阻抗确定收纳装置的运动阻抗轨迹。

5、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：在执行根据相位数据和接收信号强度指示数据确定射频模块的复阻抗的步骤时，车载终端具体用于：构建射频模块与读写模块之间的射频前端等效电路模型；将相位数据和接收信号强度指示数据作为射频前端等效电路模型的输入参数进行输入；根据接收信号强度指示数据确定射频前端等效电路模型的负载阻抗实部；根据相位数据确定射频前端等效电路模型的负载阻抗虚部；根据负载阻抗实部和负载阻抗虚部，确定射频模块的复阻抗。

6、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：在执行从相位数据中确定相邻采样点之间的相位差的步骤时，车载终端具体用于：按预设采样频率提取当前采样时刻的当前相位值和前一采样时刻的历史相位值；根据当前相位值和历史相位值进行差值计算，并进行相位去卷绕处理，确定相邻采样点之间的相位差；在执行根据复阻抗的相位变化特征、相邻采样点之间的相位差、载波频率和光速常数，确定收纳装置与读写模块之间的相对距离的步骤之前，车载终端还用于：按时间序列提取连续采样时刻的复阻抗；根据连续采样时刻的复阻抗的实部变化率和虚部变化率，确定复阻抗的相位变化特征。

7、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：在执行根据复阻抗的相位变化特征、相邻采样点之间的相位差、载波频率和光速常数，确定收纳装置与读写模块之间的相对距离的步骤时，车载终端具体用于：根据载波频率和光速常数，确定读写模块发射的射频信号的波长；根据波长和相邻采样点之间的相位差，确定初始测距值；根据复阻抗的相位变化特征，确定收纳装置与读写模块之间的极化失配程度以及多径效应影响程度；根据极化失配程度和多径效应影响程度，确定测距误差补偿值；根据初始测距值和测距误差补偿值，确定收纳装置与读写模块之间的相对距离。

8、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：在执行根据相对距离和复阻抗确定收纳装置的运动阻抗轨迹的步骤时，车载终端具体用于：根据复阻抗的虚部变化率，确定射频模块与读写模块之间的姿态角，姿态角用于反映射频模块和读写模块之间的极化匹配程度；根据相对距离和姿态角，确定收纳装置在当前采样时刻的空间状态点；按时间顺序依次连接空间状态点，得到收纳装置的运动阻抗轨迹。

9、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：在执行基于姿态检测模块的数据对运动阻抗轨迹进行验证的步骤时，车载终端具体用于：根据相对距离和姿态角的变化趋势，将运动阻抗轨迹划分为多个特征阶段，其中，特征阶段包括挂桶静止段、举升段、翻转段、复位段和归桶静止段；从姿态检测模块获取机械臂的实时举升角度数据，并从城市环卫车辆的车辆总线获取实时液压压力数据；根据实时举升角度数据，确定机械臂的理论运动轨迹和理论动作阶段；将运动阻抗轨迹和特征阶段分别与理论运动轨迹和理论动作阶段进行比对，得到比对结果；根据比对结果和实时液压压力数据，验证运动阻抗轨迹的动作完整性、空间一致性、时序一致性以及动力响应一致性，以确定城市环卫车辆的作业情况。

10、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：在执行根据比对结果和实时液压压力数据，验证运动阻抗轨迹的动作完整性、空间一致性、时序一致性以及动力响应一致性，以确定城市环卫车辆的作业情况的步骤时，车载终端具体用于：针对动作完整性，若根据运动阻抗轨迹的特征阶段确定缺失挂桶静止段、举升段、翻转段、复位段或归桶静止段中的至少一项，则确定存在未实际动作或半程作业的违规作业情况；针对空间一致性，根据运动阻抗轨迹的相对距离确定实时计算位置，并将实时计算位置与根据实时举升角度数据确定的理论运动位置进行比对，若实时计算位置与理论运动位置之间的误差大于预设位置阈值，则确定存在假挂桶作业情况；针对时序一致性，从城市环卫车辆的车辆总线获取机械动作指令的时间窗口，并将运动阻抗轨迹中各特征阶段的切换时间节点与时间窗口进行比对，若切换时间节点未落在对应的时间窗口内，则确定存在伪造车辆信号作业情况；针对动力响应一致性，根据机械动作指令的类型确定对应的理论压力区间，若在机械动作指令对应的时间窗口内，实时液压压力数据未落入理论压力区间，则确定存在伪造车辆信号或机械故障的作业情况。

11、作为本发明所述的城市环卫车辆智能定位监测系统的优选方案，其中：该系统还包括远端监控平台，物理层数据还包括标识数据，车载终端还用于：根据动作完整性、空间一致性、时序一致性和动力响应一致性的验证结果，确定城市环卫车辆的作业情况数据；将标识数据和作业情况数据进行关联打包，并上报至远端监控平台；远端监控平台用于：根据标识数据从预标注的位置分布表中读取收纳装置的位置数据；根据收纳装置的位置数据确定城市环卫车辆的定位数据；根据定位数据和作业情况数据，完成对城市环卫车辆的定位监测。

12、本发明的有益效果：通过双触点开关在桶耳卡入且锁紧时生成采集指令，以物理开关的触发作为后续数据采集的前提，使得系统只有在确认垃圾桶真正卡入并锁紧挂齿后才开始作业记录，从而避免了司机仅在垃圾桶附近徘徊打卡而不实际挂桶的虚假作业行为；在此基础上，通过读写模块响应采集指令获取射频模块的物理层数据，车载终端基于物理层数据确定运动阻抗轨迹，以提取射频物理层数据并解算运动阻抗轨迹，使得系统能够连续记录并还原垃圾桶在举升、翻转及倾倒等全过程中的真实空间运动路径，从而对作业动作全过程进行有效捕捉；进而，通过基于姿态检测模块的数据对运动阻抗轨迹进行验证，以对城市环卫车辆进行定位监测，可以利用机械臂的实际姿态数据对垃圾桶的运动轨迹进行时空一致性交叉校验，使得系统能够准确识别仅进行部分机械动作而不完成真实倾倒等半程作业的作弊行为，从而使得环卫管理部门能够掌握垃圾桶被真实收运的完整动作过程数据，有效避免了作业考核数据失真和管理效率低下的问题，实现了对城市环卫车辆作业情况的准确监控。