Bu tədqiqat avtomatlaşdırılmış liman kranlarında LiDAR ilə yaradılan üçölçülü xəritənin limanın mühəndislik dünya koordinat sisteminə uzun müddət ərzində etibarlı şəkildə bağlanmasını təmin edən bir üsul təqdim edir. Problemin mənbəyi yalnız LiDAR xəritəsindəki klassik mövqe sürüşməsi deyil. Kranın bom ucundakı yellənmələr, zəif həndəsi xüsusiyyətlər, qismən görünüş, hərəkətli qreyfer və gəmi hissələri, dəyişən tökmə yük səthi ilə PLC mövqe zəncirindəki xətalar; eyni fiziki nöqtənin dünya koordinatlarında zamanla yerini dəyişmiş kimi görünməsinə səbəb ola bilər.

Tədqiqatçılar portal kranın daimi və sərt konstruktiv hissələrindən yaradılan nöqtə buludu markerini LiDAR xəritəsindəki qarşılığı ilə qeydiyyatdan keçiriblər. Markerin PLC və GNSS ilə dəstəklənən dünya mövqeyi üzrə ilkin məlumatı qeydiyyat nəticəsi ilə birləşdirilərək xəritə-dünya çevrilməsi üçün namizəd yaradılıb. Lakin hər qeydiyyat nəticəsi birbaşa qəbul edilməyib. Qalıq xəta paylanması, kənar olmayan uyğunluqların sayı və nisbəti, marker səthinin nə qədərinin əhatə olunduğu və çevrilmənin əvvəlki etibarlı vəziyyətlə müqayisədə nə qədər dəyişdiyi birlikdə qiymətləndirilib.

Sistem hər namizəd çevrilməni üç vəziyyətdən birinə ayırır: Qəbul (Accepted), Saxlama (Hold) və ya Rəddetmə (Rejected). Qəbul vəziyyətində yeni dünya çevrilməsi tətbiq olunur; Saxlama vəziyyətində yeni namizəd istifadə edilmədən son etibarlı çevrilmə qorunur; Rəddetmə vəziyyətində isə həndəsi və ya zamansal baxımdan uyğunsuz namizədin sistemə daxil olması əngəllənir. Bu yanaşmanın əsas məqsədi riyazi baxımdan yaxınlaşan, lakin fiziki dünya baxımından yanlış ola bilən “yanlış, amma özünəinamlı” qeydiyyatların hatch həndəsəsi və material səthi kimi sonrakı çıxışları pozmasının qarşısını almaqdır.

Həqiqi liman portal kranından götürülmüş 7,2 saatlıq sinxron məlumatda təklif olunan üsul yalnız PLC mövqe zəncirindən istifadə edən müqayisə ilə yanaşı xəritə-dünya çevrilməsinin translasiya RMS titrəyişini 0,105 metrdən 0,030 metrə, uzunmüddətli sürüşmə sürətini isə 0,32 m/dəqiqədən 0,04 m/dəqiqəyə endirib. Bu dəyərlər müvafiq olaraq təxminən faiz 71 və faiz 87,5 azalmanı ifadə edir. Fırlanma RMS titrəyişi 0,40 dərəcədən 0,10 dərəcəyə, fırlanma P95 dəyəri isə 0,95 dərəcədən 0,25 dərəcəyə düşüb.

Xəritə toplama yanaşması tək LiDAR kadrı ilə müqayisədə hatch sərhədlərinin zamansal sabitliyini faiz 78,0-dan faiz 93,5-ə yüksəldib; hatch mərkəzinin RMS titrəyişini 0,38 metrdən 0,15 metrə və ani sərhəd sıçrayışlarının nisbətini faiz 16,5-dən faiz 4,8-ə endirib. Material hündürlüyünün modelləşdirilməsində 4 metrlik şəbəkə və p90 faizliyi incə səth detalları ilə zamansal sabitlik arasında tədqiqatın təklif etdiyi ən balanslı quruluş olub.

Bununla belə tədqiqat sistemin bütün limanlarda və ya bütün kran növlərində eyni nəticəni verəcəyini göstərmir. Təcrübələr yalnız bir əməliyyat portal kran sistemi üzərində aparılıb; ağır görünüş itkisi, çatışmayan qeydlər və rabitə kəsintiləri qiymətləndirmə məlumat dəstindən çıxarılıb. Material modeli real yük həcmi və ya çəki məlumatı ilə doğrulanmayıb, tutma nöqtəsi təklifləri və real avtomatik kran hərəkətləri eksperimental olaraq sınaqdan keçirilməyib.

Türkiyə baxımından tədqiqat; liman kranları, tökmə yük terminalları, gəmi anbarının qavranılması, kran təhlükəsizliyi və dünya koordinatında sabit nöqtə buludu istehsalı üçün mühüm memarlıq nümunəsi təqdim edir. Türkiyədə tətbiq oluna bilməsi üçün yerli liman koordinat infrastrukturu, GNSS əlçatanlığı, PLC məlumat formatları, portal kran həndəsələri, bom titrəyişləri, toz və dəniz dumanı şəraiti, əməyin mühafizəsi və təhlükəsizlik tələbləri ilə real yük həcmi ölçmələrindən istifadə olunaraq yenidən doğrulanmalıdır. Mövcud nəticələr sistemin təhlükəsizlik baxımından sertifikatlaşdırıldığını və ya insan nəzarəti olmadan qapalı dövrəli yükləmə-boşaltmaya hazır olduğunu sübut etmir.

Tədqiqatın həll etməyə çalışdığı əsas problem nədir?

Liman kranına quraşdırılmış LiDAR gəmi anbarını, göyərtəni, tökmə yük səthini və kranın öz hissələrini üçölçülü nöqtələr şəklində ölçür. Lakin LiDAR-ın hər ölçməsi əvvəlcə sensorun öz koordinat çərçivəsindədir. Bu nöqtələr hatch sərhədləri, təhlükəsizlik məsafələri və ya tutma mövqeləri üçün istifadə edilə bilməsi məqsədilə limanın mühəndislik dünya koordinatlarına çevrilməlidir.

Ən sadə yanaşma PLC tərəfindən bildirilən bom mövqeyi və bucaqlarından çevrilmə zənciri qurmaqdır. Lakin bom ucundakı LiDAR aşağıdakı təsirlər altında qala bilər:

• Bom və sensor daşıyıcısındakı mexaniki yellənmə
• Quraşdırma və kalibrləmə sürüşmələri
• Enkoder və orientasiya ölçümü səs-küyü
• Kranın dönmə və bom qaldırma hərəkətləri
• Hərəkətli qreyfer, gəmi və terminal nəqliyyat vasitələrinin yaratdığı müvəqqəti nöqtələr
• Toz, yağış, duman və çoxşüalı əksolunmaların yaratdığı qeyri-sabit LiDAR qayıdışları
• Tökmə material səthinin yükləmə və boşaltma zamanı davamlı dəyişməsi

Bu təsirlər LiDAR xəritəsi öz daxilində ardıcıl görünsə belə xəritənin dünya koordinatlarındakı mövqeyinin zamanla sürüşməsinə səbəb ola bilər. Buna görə tədqiqat yalnız “ən yaxşı çevrilməni hesablamaq” problemini deyil, hesablanmış çevrilmənin etibarlı olduğuna dair kifayət qədər sübutun olub-olmadığını da araşdırır.

Xəritədaxili ardıcıllıq ilə dünya koordinatı ardıcıllığı niyə eyni deyil?

LiDAR SLAM üsulları ardıcıl skanları bir-birinə qeydiyyatdan keçirərək daxili baxımdan ardıcıl xəritə yarada bilər. Bu xəritənin koordinat başlanğıcı və yönümü çox vaxt sistemin ilkin vəziyyətindən və ya SLAM-in daxili seçimindən asılıdır. Xəritə səliqəli olsa belə limanın mühəndislik koordinatlarına görə düzgün yerdə yerləşməyə bilər.

Yayğın SLAM qiymətləndirmələrində təxmin edilən trayektoriya xəta ölçülməzdən əvvəl istinad trayektoriyasına tək rigid çevrilmə ilə uyğunlaşdırıla bilər. Bu yanaşma hərəkət təxminində nisbi ardıcıllığı ölçmək üçün faydalıdır; lakin sistemin onlayn olaraq düzgün və audit edilə bilən dünya koordinatını qoruyub-qorumadığını birbaşa göstərmir.

Liman avtomatlaşdırmasında dünya koordinatı yalnız vizuallaşdırma məqsədi daşımır. PLC, təhlükəsizlik nəzarəti, hatch sərhədləri, gəmi həndəsəsi, material hündürlüyü və tutma mövqeyi eyni koordinat sistemində başa düşülməlidir. Buna görə xəritə ilə fiziki dünya arasındakı əlaqənin etibarlılığı sistem memarlığının əsas hissəsidir.

Tədqiqatda hansı koordinat çərçivələrindən istifadə edilib?

A çərçivəsindən B çərçivəsinə rigid çevrilmə T_A→B ilə göstərilir. Çevrilmə üçölçülü translasiya ilə fırlanmanı birlikdə ehtiva edən SE(3) strukturundadır.

Xəritə-dünya çevrilməsi necə hesablanıb?

Əvvəlcədən yaradılmış konstruktiv marker nöqtə buludu P_tag xəritə daxilində gözlənilən mövqe ətrafında seçilmiş maraq sahəsinə qeydiyyatdan keçirilir. Bu qeydiyyat əməliyyatı markerdən xəritəyə çevrilməni yaradır:

\[ T_{\mathrm{tag}\rightarrow M} \]

Markerin dünya koordinatlarındakı mövqeyi T_tag→W, PLC tərəfindən GNSS sistem səviyyəli istinaddan istifadə edilməklə təmin olunur. Xəritədən dünyaya namizəd çevrilmə aşağıdakı kimi yaradılıb:

\[ T_{M\rightarrow W} = T_{\mathrm{tag}\rightarrow W} \cdot \left(T_{\mathrm{tag}\rightarrow M}\right)^{-1} \]

Bu tənlik riyazi baxımdan xəritə-dünya çevrilməsi yaradır. Lakin tədqiqatın əsas yeniliyi yaradılan hər çevrilmənin doğru qəbul edilməməsidir. Çevrilmə əvvəlcə həndəsi və zamansal sübutlarla sınaqdan keçirilir.

15. səhifədəki sistem iş axını nəyi göstərir?

Tədqiqatın 15. səhifəsindəki Şəkil 1 üsulu dörd əsas əməliyyat qrupu şəklində göstərir:

1. Xəritələmə: LiDAR axını LiDAR–inersial odometriya və xəritələmə moduluna daxil olur; xəritə F_M çərçivəsində saxlanır.
2. Marker əsaslı hipotez yaradılması: Xəritədə uyğun ROI seçilir, konstruktiv marker bu sahəyə qeydiyyatdan keçirilir və PLC/GNSS dünya ilkin məlumatı ilə namizəd T_M→W çevrilməsi yaradılır.
3. Sübutdan qərara keçid: Qalıqlar, uyğunluqlar, məkan əhatəsi və əvvəlki etibarlı çevrilməyə görə zamansal dəyişiklik araşdırılır.
4. Dünya koordinatlı çıxışlar: Keçiddən çıxan çevrilmə hatch həndəsəsinə, tökmə material modelləşdirməsinə, tutma nöqtəsi təklifinə, PLC interfeysinə və təhlükəsizlik məntiqinə ötürülür.

Axın sxemində sistemin yalnız çevrilmə matrisini deyil, çevrilmənin etibarlılıq vəziyyətini və diaqnostik sübut izahını da istehsal etdiyi göstərilir.

\[ O_t = \left( T^{t}_{M\rightarrow W}, s_t, \Sigma_t \right), \qquad s_t \in \{\mathrm{Accepted},\mathrm{Hold},\mathrm{Rejected}\} \]

Burada Σ_t namizəd çevrilməni dəstəkləyən həndəsi və zamansal sübutların izahlı çoxluğunu təmsil edir.

LiDAR xəritələmə modulu liman səhnəsinə necə uyğunlaşdırılıb?

Tədqiqatçılar əsas xəritələmə sistemi kimi LIO-Livox strukturundan istifadə ediblər. Bu sistemin normal xüsusiyyət çıxarımı nəqliyyat vasitəsi ətrafında görünən kəskin künclər və kənarlar kimi konstruktiv xüsusiyyətlərə əsaslanır. Portal kranın bom ucundakı LiDAR isə yuxarıdan aşağı baxdığı üçün səhnədə geniş və hamar səthlər üstünlük təşkil edə bilər.

Buna görə iki xüsusiyyət qrupu istifadə olunub:

• Tip-I konstruktiv xüsusiyyətlər: Klassik künc və kənar nöqtələri
• Tip-II hündürlük ardıcıllığı xüsusiyyətləri: Quşbaxışı şəbəkə xanalarında hesablanan davamlı hündürlük statistikalarından yaradılan regional uyğunluqlar

Tip-I xüsusiyyətlər aydın hatch sərhədləri və ya kran strukturları görünəndə güclü həndəsi lövbərlər təmin edir. Tip-II xüsusiyyətlər isə kəskin künclərin azaldığı, qismən görünüş və ya yuxarıdan baxış səbəbindən konstruktiv detalın zəiflədiyi hallarda daha geniş sahəli hündürlük məhdudiyyətləri təmin etməyi hədəfləyir.

Tip-I və Tip-II xüsusiyyətlərinin davranışı necədir?

Sabit və konstruktiv detalların görünə bildiyi hissədə yalnız Tip-I konfiqurasiyası ən yüksək uyğunluq nisbətini və ən aşağı RMSE dəyərini verib. Yalnız Tip-II median qalığı 0,172-dən 0,140-a endirib, lakin xəta paylanmasının quyruğu daha geniş qalıb.

Birləşdirilmiş struktur Tip-II ilə müqayisədə RMSE və P95 qalığını azaldıb; Tip-I ilə müqayisədə isə median qalığı yaxşılaşdırıb. Tədqiqatın şərhinə görə Tip-I görünən konstruktiv sərhədlər üzərində güclü, lakin daha lokal lövbərlər, Tip-II isə zəif müşahidə oluna bilmə şəraitində daha davamlı regional dəstək təqdim edir.

26. səhifədəki xəritələmə müqayisəsi nəyi göstərir?

Şəkil 5-də üç fərqli səhnə üçün yalnız Tip-I xəritələmə ilə Tip-I+II birləşməsi müqayisə olunub. Birləşdirilmiş struktur:

• Birinci səhnədə hatch sərhədlərini daha kəskin və davamlı qoruyub.
• İkinci səhnədə hatch ətrafını və göyərtədəki nəqliyyat vasitəsini daha bütöv yaradıb.
• Üçüncü səhnədə hərəkətli qreyferdən gələn müvəqqəti nöqtələrin daimi xəritə qalığına çevrilməsini məhdudlaşdırıb.

Bu vizuallar kəmiyyət dəqiqliyi ölçməsi deyil; lakin birləşdirilmiş xüsusiyyətlərin səhnə bütövlüyünə və dəyişən görünüş şəraitində xəritə dəstəyinə necə təsir etdiyini göstərir.

Konstruktiv marker necə yaradılıb?

Marker portal kranın LiDAR-a yaxın, rigid və əməliyyat boyunca təkrar-təkrar görünən hissələrindən yaradılıb. Təmsilçi iş intervalındakı nöqtə buludları toplanıb, mövqe üzrə ilkin məlumatlar və zamansal davamlılıqdan istifadə edilərək kran strukturu ayrılıb.

Qreyfer və ya digər hərəkətli hissələrin nöqtələri davamlılıq və həndəsi ardıcıllıq yoxlamaları ilə zəiflədilib. Baxış istiqamətindən asılı öz-özünü örtmə təsirini azaltmaq üçün yalnız müxtəlif iş dövrlərində görünməyə davam edən hissələr saxlanıb. Son nöqtə buludu kiçildilərək marker çərçivəsində saxlanıb.

28. səhifədəki Şəkil 6 markeri yan və üst görünüşdən göstərir. Həndəsə tək müstəvi əvəzinə müxtəlif istiqamətlərdəki səthləri və şaquli strukturları ehtiva etdiyindən qeydiyyat zamanı daha ayırdedici məkan dəstəyi təqdim etməyi hədəfləyir.

Qeydiyyat nəticəsinin etibarlılığı hansı sübutlarla qiymətləndirilib?

Tədqiqatın əsas iddiası aşağı həndəsi qalıqların təkbaşına etibarlılıq sübutu olmamasıdır. Uyğunluqlar kiçik hissədə cəmlənibsə çevrilmə lokal olaraq yaxşı, lakin dünya koordinatı baxımından yanlış ola bilər. Buna görə qalıq, daxili uyğunluq dəstəyi, əhatə və zaman ardıcıllığı birlikdə qiymətləndirilib.

Qeydiyyat nümunələri sübutların birləşdirilməsinin əhəmiyyətini necə göstərir?

İkinci nümunənin sağ tərəfindəki yüksək etibarlı qeydiyyat; 3.770 daxili uyğunluq, 1,000 daxili uyğunluq nisbəti, 1,000 üfüqi əhatə, 0,1922 m RMSE və 0,2908 m P95 qalıq yaradıb. Bu, marker səthinin demək olar ki, hamısının çevrilməni dəstəklədiyi güclü sübut zənciridir.

Birinci nümunənin sağ tərəfində isə daxili uyğunluq sayı 2.100-ə, nisbət 0,5570-ə və əhatə 0,7557-yə düşüb; RMSE 0,4597 metrə, P95 qalıq 0,8810 metrə yüksəlib. Bu birgə pisləşmə uyğunluğun kiçik və ya yetərsiz hissəyə əsaslandığını göstərir.

Üçüncü nümunədə yalnız bir marker görünməsinə baxmayaraq 3.721 uyğunluq, 0,9870 daxili uyğunluq nisbəti, 0,9888 əhatə və 0,2647 m RMSE ilə balanslı dəstək əldə edilib. Deməli, bir və ya iki tərəfin görünməsindən çox görünən həndəsənin nə qədər geniş və ardıcıl dəstək verdiyi əhəmiyyətlidir.

Qəbul, Saxlama və Rəddetmə vəziyyətləri necə işləyir?

Qəbul – Accepted

Qalıqlar aşağı, uyğunluq dəstəyi kifayət qədər, əhatə balanslı və namizəd çevrilmə əvvəlki etibarlı vəziyyətlə uyğun olduqda yeni çevrilmə qəbul edilir. Çevrilmə birbaşa və ya istəyə bağlı zamansal yumşaltma ilə dünya istinadını yeniləyir.

Saxlama – Hold

Namizəd açıq şəkildə yanlış deyil; lakin yeniləmə aparmaq üçün kifayət qədər ayırdedici sübut yoxdur. Sistem namizəd çevrilməni tətbiq etmir və son etibarlı T_M→W çevrilməsindən istifadə etməyə davam edir. Beləliklə aşağı qazanc verən və ya marjinal qeydiyyatların kadrlararası titrəyiş yaratması əngəllənir.

Rəddetmə – Rejected

Həndəsi uyğunsuzluq, zəif əhatə, ağır qalıq quyruğu, degenerasiya və ya əvvəlki etibarlı vəziyyətə görə izah edilə bilməyən sıçrayış varsa namizəd rədd edilir. Yanlış çevrilmənin dünya koordinatına və sonrakı qavrayış tapşırıqlarına daxil olması əngəllənir.

Hesabat uyğunsuzluğu: Metod izahında Rəddetmə zamanı son etibarlı çevrilmənin qorunmağa davam etdiyi bildirilir. Şəkil 1-də isə “etibarsızlaşdırma / xidməti aşağı salma və ehtiyat prosesi işə salma” ifadəsi var. Real tətbiqdə hansı təhlükəsizlik davranışının istifadə olunduğu və aşağı axın çıxışlarının Rəddetmə vəziyyətində necə işarələndiyi detallı vəziyyət maşını ilə verilməyib.

Təcrübə məlumat dəsti necə yaradılıb?

Boş işləmə dövrləri, çatışmayan qeydlər, ağır örtülmə və rabitə kəsintiləri məlumat dəstindən çıxarılıb. Bu filtrləmə istifadə edilə bilən sahə məlumatı təmin edir; lakin metodun ən ağır qavrayış itkilərindəki performansı qiymətləndirilən nəticələrdən çıxarıla bilməz.

Hansı müqayisə üsullarından istifadə edilib?

B0 ilə müqayisə konstruktiv marker lövbərinin töhfəsini, B1 ilə müqayisə isə birbaşa qeydiyyatdan əlavə sübut qapısının töhfəsini göstərir.

Xəritə-dünya çevrilməsinin zamansal sabitliyi necə dəyişib?

Yalnız marker lövbərindən istifadə edən B1 PLC zənciri ilə müqayisədə qısamüddətli titrəyişi və uzunmüddətli sürüşməni azaldıb. Lakin hər namizədin qəbul edilməsi zəif qeydiyyat anlarında P95 fırlanma titrəyişinin 0,75 dərəcə səviyyəsində qalmasına səbəb olub.

Sübut qapısı əlavə edildikdə B0 ilə müqayisədə:

• Translasiya RMS titrəyişi təxminən %71,4 azalıb.
• Translasiya P95 dəyəri %72 azalıb.
• Fırlanma RMS titrəyişi %75 azalıb.
• Fırlanma P95 dəyəri təxminən %73,7 azalıb.
• Uzunmüddətli sürüşmə sürəti %87,5 azalıb.

Mühüm ölçmə məhdudiyyəti: Bu cədvəl müstəqil yüksək dəqiqlikli dünya çevrilməsinə görə mütləq mövqe xətasını hesabatlandırmır. Titrəyiş ardıcıl xəritə-dünya çevrilmələri arasındakı dəyişiklikdən; sürüşmə sürəti isə zaman ərzində yığılan translasiya dəyişiminin meylindən hesablanıb. Nəticələr zamansal sabitliyi güclü şəkildə göstərir, lakin təkbaşına dünya koordinatının mütləq doğru olduğunu sübut etmir.

Qapının zaman xətti necə davranıb?

Təxminən 180 saniyəlik və 3 Hz sürətindəki nümunə hissədə təxminən 540 vəziyyət qərarı yaradılıb.

Sistemin böyük hissəsinin Saxlama vəziyyətində işləməsi xəta deyil; dizaynın şüurlu şəkildə davamlı yeniləmə əvəzinə seyrək, lakin yüksək etibarlı düzəlişlərdən istifadə etməsinin nəticəsidir. İlk xəritə formalaşarkən Rəddetmə hadisələri daha tez-tez görülüb, xəritə sıxlaşdıqca keçid dövrü yaranıb və sabit hissədə seyrək Qəbul hadisələri arasında uzun Saxlama intervalları əmələ gəlib.

Bu strategiya titrəyişi azaldır. Bunun əvəzində uzun Saxlama dövrləri real və yavaş dünya çevrilməsi dəyişikliklərinin sistemə gec ötürülməsinə səbəb ola bilər. Ən uzun 39,3 saniyəlik Saxlama ardıcıllığı və 27,5 saniyəlik bərpa müddəti real vaxt təhlükəsizlik funksiyaları layihələndirilərkən nəzərə alınmalıdır.

Hatch həndəsəsi hansı ssenarilərdə qiymətləndirilib?

Hatch küncləri mümkün olduqda RTK ilə kalibrlənmiş dünya koordinatlı istinadlarla müqayisə edilib. Standart şərait ən aşağı xətanı verib; dinamik müdaxilə ssenarisində P95 künc xətası 1,10 metrə və sahə xətası faiz 3,45-ə yüksəlib.

Uzunmüddətli və iki hatch ehtiva edən S4 ssenarisində orta künc xətasının 0,360 metr, sərhəd sabitliyinin faiz 90,1 olması sistemin qiymətləndirmə intervalında nəzərəçarpan aşağı axın sürüşmə yığılması yaratmadığını dəstəkləyir. Lakin S4-ün 420 kadrı 3 Hz-də təxminən 140 saniyəyə uyğun gəlir; 7,2 saatlıq ümumi məlumat dəstinin hamısında hər kadr üçün RTK hatch doğrulaması aparılmayıb.

Hatch həndəsəsinin zamansal sabitliyi necədir?

Dinamik müdaxilə hatch həndəsəsində ən yüksək dəyişkənliyi yaradıb. Bu hal sübut qapısının dünya istinadını qorumasına baxmayaraq aşağı axın hatch çıxarımının sıx örtülmə və kənar nöqtələrdən tam müstəqil olmadığını göstərir.

Xəritə əsaslı hatch aşkarlanması tək kadrla müqayisədə nə təmin edib?

Xəritə toplama ROI daxilində nöqtə dəstəyini təxminən 4,7 dəfə artırıb. Ani sərhəd sıçrayışı təxminən faiz 71, mərkəz titrəyişi təxminən faiz 61 və sahə dəyişkənliyi təxminən faiz 39 azalıb.

Şəkil 12-də tək kadr nümunələrinin daha seyrək və qırıq sərhəd nöqtələri ehtiva etdiyi, xəritə əsaslı nümunələrin isə daha davamlı hatch kənarları yaratdığı görünür. Lakin yuxarı və aşağı sıradakı vizuallar eyni zamanın uyğunlaşdırılmış kadrları deyil; tədqiqat onların tipik vizual xüsusiyyətləri göstərmək məqsədilə müstəqil seçildiyini açıqlayır.

Tökmə material hündürlüyü necə modelləşdirilib?

Hatch daxilindəki material nöqtələri qorunan T_M→W çevrilməsi ilə dünya koordinatına ötürülüb və üfüqi şəbəkə xanalarında hündürlük sahəsi yaradılıb. Tədqiqatçılar 2, 4 və 6 metrlik xanalar ilə median və p90 statistikalarını müqayisə ediblər.

Median xana daxilindəki mərkəzi səth hündürlüyünü təmsil etdiyi halda p90 nöqtələrin faiz 90-ının altında qaldığı daha yüksək səth təxmini yaradır. Boş xanalar lokal interpolasiya ilə doldurulub.

2 metrlik şəbəkə daha çox lokal detalı qoruyub, lakin seyrək nöqtələrə və müvəqqəti örtülmələrə daha həssas olub. 6 metrlik şəbəkə ən aşağı zamansal dəyişkənliyi təmin edib, lakin lokal səth topoqrafiyasını daha çox yumşaldıb. 4 m+p90, 7,1 cm zamansal standart sapma, faiz 8,8 qeyri-sabit xana və 0,92 forma sədaqəti ilə tədqiqatın üstün tutduğu balanslı ayardır.

Doğrulama məhdudiyyəti: Forma sədaqəti müstəqil lazer skanı və ya ölçülmüş real səthə görə deyil, 2 m+p90 konfiqurasiyasının istinad qəbul edildiyi nisbi ölçüdür. Tədqiqat real tökmə yük həcmini, tonnajı və ya tərəzi dəyərini müqayisə etməyib. Buna görə nəticələr sabit hündürlük sahəsi yaradıla bildiyini dəstəkləyir, real stok həcmi dəqiqliyini sübut etmir.

Xəritə voksel ölçüsü niyə vacibdir?

Xəritə nöqtələrinin daha kobud voksellərlə seyrəldilməsi emal yükünü azalda bilər. Lakin marker həndəsəsinin detalları da itir.

Voksel ölçüsü 0,50 metrdən 1,20 metrə yüksəldikdə RMSE təxminən faiz 133 artıb. Buna qarşı daxili uyğunluq nisbəti 0,8146-dan 0,9387-yə yüksəlib. Bu əks davranış daxili uyğunluq nisbətinin təkbaşına etibarlılıq göstəricisi kimi istifadə edilməməli olduğunu aydın şəkildə göstərir. Kobud həndəsələr çox sayda, lakin aşağı ayırdediciliyə malik uyğunluq yarada bilər.

ROI kəsmə nəticələri nə göstərib?

Yarım ROI konfiqurasiyalarında rəqəmsal uğur nisbəti yüksək qalsa da üfüqi əhatə nəzərəçarpacaq dərəcədə azalıb. Bu nəticə “qeydiyyat uğurla yaxınlaşdı” məlumatının çevrilmənin kifayət qədər həndəsi dəstəklə yaradıldığını göstərmədiyini bir daha ortaya qoyur.

Sistem real vaxtda işləyibmi?

LiDAR 3 Hz sürətində məlumat yaradıb. Nöqtə buludunun alınmasından xəritə-dünya vəziyyəti O_t çıxışına qədər ucdan-uca gecikmə təxminən 0,2–0,3 saniyə kimi bildirilib. Sənaye kompüterində bütün emal zənciri davamlı məlumat verildikdə təxminən 5 FPS emal qabiliyyətinə çatıb.

Emal qabiliyyəti sensorun 3 Hz məlumat sürətindən yüksəkdir. Bununla belə avadanlığın prosessor, yaddaş və qrafik prosessor xüsusiyyətləri ətraflı verilməyib. Başqa sənaye kompüterində eyni gecikmənin əldə ediləcəyi birbaşa çıxarıla bilməz.

Tədqiqatın güclü tərəfləri hansılardır?

• Xəritə-dünya çevrilməsini yalnız riyazi qeydiyyat problemi kimi deyil, doğrulana bilən etibar qərarı kimi nəzərdən keçirib.
• PLC/GNSS dünya ilkin məlumatını LiDAR xəritəsindəki daimi konstruktiv həndəsə ilə birləşdirib.
• Qalıq dəyərlərini, uyğunluq dəstəyini, məkan əhatəsini və zaman ardıcıllığını eyni qapıda istifadə edib.
• Qeyri-müəyyən vəziyyətlər üçün məcburi yeniləmə əvəzinə açıq Saxlama vəziyyəti müəyyənləşdirib.
• Yanlış, lakin rəqəmsal baxımdan yaxınlaşan çevrilmələrin aşağı axın tapşırıqlarına ötürülməsini əngəlləməyi hədəfləyib.
• Yuxarıdan baxan liman LiDAR-ına xüsusi hündürlük ardıcıllığı xüsusiyyətləri əlavə edilib.
• Yalnız PLC zənciri və hər qeydiyyatı qəbul edən marker üsulu ayrıca müqayisə edilib.
• Real yükləmə və boşaltma əməliyyatlarından 7,2 saatlıq sahə məlumatı istifadə olunub.
• Hatch həndəsəsi və material hündürlüyü modeli kimi aşağı axın çıxışlarında nəticələr hesabatlandırılıb.
• Voksel və ROI ablasiyaları tək etibar göstəricisinin niyə aldadıcı ola biləcəyini göstərib.
• Qəbul/Saxlama/Rəddetmə vəziyyətlərinin zaman daxilində davranışı ayrıca hesabatlandırılıb.

Tədqiqatın əsas məhdudiyyətləri hansılardır?

• Tədqiqat ekspert qiymətləndirməsindən keçməmiş preprintdir.
• Təcrübələr yalnız bir əməliyyat liman portal kranı sistemi üzərində aparılıb.
• Fərqli istehsalçılara, ölçülərə və konstruktiv həndəsələrə malik kranlara ümumiləşdirmə göstərilməyib.
• Ağır örtülmə, çatışmayan jurnallar və rabitə kəsintiləri qiymətləndirmə məlumatından çıxarılıb.
• Fərqli hava şəraitinin nəticələri ayrıca yağış, duman, toz və ya gecə alt qrupları şəklində hesabatlandırılmayıb.
• Xəritə-dünya sabitliyi müstəqil və davamlı yüksək dəqiqlikli dünya çevrilməsi istinadına görə mütləq xəta şəklində ölçülməyib.
• PLC/GNSS marker dünya ilkin məlumatının sistematik olaraq yanlış olduğu halda qapının davranışı qiymətləndirilməyib.
• Qapı həndəsi baxımdan ardıcıl, lakin dünya ilkin məlumatı baxımından qərəzli çevrilməni mütləq aşkar etməyə bilər.
• Qəbul, Saxlama və Rəddetmə hədləri ilə varsa zamansal yumşaltma əmsalları tam və yenidən tətbiq edilə bilən parametr cədvəli ilə verilməyib.
• Uzun Saxlama ardıcıllıqları real çevrilmə dəyişikliklərinin sistemə gec çatmasına səbəb ola bilər.
• Rəddetmə vəziyyətində real aşağı axın təhlükəsizlik davranışı mətn və axın sxemi arasında tam birmənalı deyil.
• Marker modeli çevrimdən kənarda xüsusi kran strukturundan çıxarılıb; yaradılma prosesinin nə qədər avtomatik olduğu izah edilməyib.
• Markerin fiziki dəyişiklik, texniki xidmət, korroziya və ya mexaniki təmirdən sonrakı dayanıqlığı araşdırılmayıb.
• RTK hatch istinadları bütün 7,2 saat ərzində və bütün kadrlar üçün mövcud deyil.
• Dinamik müdaxilə ssenarisində P95 hatch künc xətası 1,10 metrə çatıb.
• Material hündürlüyü müstəqil real səth və ya həcm ölçümü ilə doğrulanmayıb.
• Forma sədaqəti 2 m+p90 konfiqurasiyasının istinad qəbul edildiyi nisbi ölçüdür.
• Real yük tonnajı, tərəzi sistemi və ya həcm dəqiqliyi hesabatlandırılmayıb.
• Tutma nöqtəsi təklifi metod axınında yer alır, lakin eksperimental nəticələrlə doğrulanmır.
• Real kran idarəetmə əmrləri, toqquşmanın qarşısının alınması uğuru və ya qapalı dövrəli yükləmə-boşaltma təcrübəsi aparılmayıb.
• Sistem təhlükəsizlik bütövlüyü səviyyəsi və ya sənaye funksional təhlükəsizlik standartına görə qiymətləndirilməyib.
• Emal kompüterinin ətraflı aparat xüsusiyyətləri verilməyib.
• Açıq məlumat deposundan bəhs edilsə də birbaşa depo keçidi paylaşılmayıb.
• Kodun yalnız müəlliflərdən tələb edilə biləcəyi bildirilir; açıq mənbə deposu verilməyib.
• Mətndə “map-to-world” ifadəsinin bəzi cümlələrdə təkrarlanması və şəkillərdə LaTeX əmrlərinin mətn kimi görünməsi kimi redaktə problemləri var.

Tədqiqat nəyi dəstəkləyir?

• Portal kranın daimi konstruktiv hissələri LiDAR xəritəsini dünya koordinatına bağlamaq üçün nöqtə buludu markeri kimi istifadə edilə bilər.
• PLC/GNSS ilkin məlumatı ilə marker-to-map qeydiyyatı birləşdirilərək onlayn xəritə-dünya namizəd çevrilməsi yaradıla bilər.
• Qalıq xətası təkbaşına qeydiyyat etibarlılığını müəyyənləşdirmək üçün kifayət deyil.
• Daxili uyğunluq dəstəyi ilə məkan əhatəsinin birlikdə azalması hissəyə əsaslanan və qeyri-müəyyən qeydiyyatların müəyyənləşdirilməsinə kömək edə bilər.
• Zamansal qapı marjinal qeydiyyatların dünya koordinatını davamlı oynatmasını azalda bilər.
• Saxlama vəziyyəti son etibarlı dünya çevrilməsini qoruyaraq qısamüddətli müşahidə pozuntularında çıxış davamlılığı təmin edə bilər.
• Təklif olunan struktur qiymətləndirmə bölməsində PLC zəncirinə və hər namizədi qəbul edən qeydiyyata görə daha aşağı çevrilmə titrəyişi və sürüşmə yaradıb.
• Xəritə toplama tək LiDAR kadrı ilə müqayisədə hatch sərhəd dəstəyini və zamansal sabitliyi artırıb.
• 4 m+p90 şəbəkəsi araşdırılan ayarlar daxilində material səthi detalı ilə zamansal sabitlik arasında balanslı nəticə verib.
• Həddindən artıq voksel böyütmə uyğunluq nisbəti yüksəlsə belə həndəsi qeydiyyat xətasını artıra bilər.

Tədqiqat nəyi sübut etmir?

• Dünya koordinatındakı mütləq mövqe xətasının hər zaman 3 santimetr olduğunu sübut etmir.
• 0,030 m dəyəri mütləq dünya dəqiqliyi deyil, translasiya çevrilməsinin RMS kadrlararası titrəyişidir.
• Sistemin GNSS və ya PLC ilkin məlumatındakı ardıcıl sistematik xətanı düzəldəcəyinə zəmanət vermir.
• Bütün liman kranlarında eyni marker həndəsəsinin istifadə edilə biləcəyini göstərmir.
• Sıx duman, güclü yağış və ya marker müşahidəsinin tam itirildiyi şəraitdə etibarlı işləməyi sübut etmir.
• Material həcmini və ya gəmidəki real yük kütləsini ölçmə dəqiqliyi ilə müəyyən etdiyini göstərmir.
• Təklif olunan tutma nöqtələrinin təhlükəsiz və ya məhsuldar olduğunu real kran hərəkətləri ilə göstərmir.
• Toqquşma riskini azaltdığını hadisə və ya təhlükəsizlik performansı məlumatı ilə sübut etmir.
• İnsan operator olmadan tam avtomatik liman yükləmə-boşaltmasına hazır olduğunu göstərmir.
• Metodun sənaye funksional təhlükəsizlik sertifikasiyası aldığını göstərmir.
• 7,2 saatlıq məlumatın bütün əməliyyat ömrünü və mövsüm şəraitini təmsil etdiyini sübut etmir.
• Hündürlük ardıcıllığı xüsusiyyətlərinin bütün səhnələrdə klassik künc və kənar xüsusiyyətlərindən üstün olduğunu göstərmir.

Türkiyədə tətbiq üçün hansı doğrulamalar lazımdır?

• Fərqli Türkiyə limanlarında və müxtəlif portal kran modellərində çoxsahəli məlumat toplama
• Liman mühəndislik koordinat sistemi ilə GNSS datumunun dəqiq kalibrlənməsi
• PLC istehsalçılarına görə mövqe, bucaq və zaman nişanı interfeyslərinin uyğunlaşdırılması
• LiDAR, PLC, GNSS və IMU arasında aparat səviyyəsində zaman sinxronlaşdırılması
• Bom yellənməsi, konstruktiv əyilmə və sensor daşıyıcı mexanizmin ayrıca ölçülməsi
• Sıx toz, dəniz dumanı, yağış, gecə və birbaşa günəş şəraitinin ayrıca stress sınaqları
• Bir neçə konstruktiv markerlə ehtiyatlı lövbərləmə
• Marker strukturundakı texniki xidmət və mexaniki dəyişikliklərin avtomatik aşkarlanması
• Mütləq xəritə-dünya çevrilməsinin total station və ya yüksək dəqiqlikli RTK şəbəkəsi ilə doğrulanması
• Real hatch ölçüləri və gəmi planları ilə müxtəlif gəmi siniflərində doğrulama
• Tökmə yük səthinin müstəqil lazer skanı, fotogrammetriya və ya tərəzi sistemi ilə müqayisəsi
• Tutma nöqtələrinin operator nəzarətində kölgə rejimində sınaqdan keçirilməsi
• Rəddetmə və uzun Saxlama vəziyyətləri üçün təhlükəsiz dayanma və xidməti aşağı salma qaydalarının müəyyənləşdirilməsi
• Funksional təhlükəsizlik, kibertəhlükəsizlik və təhlükəsizlik bütövlüyü qiymətləndirilməsi
• Gecikmə, şəbəkə kəsintisi və sensor nasazlığı inyeksiya sınaqları

Tədqiqatın Metodu və Tapıntıları

Texniki metod xülasəsi

Əsas riyazi struktur

Markerdən xəritəyə qeydiyyat:

\[ P_{\mathrm{tag}} \xrightarrow{\text{kayıt}} T_{\mathrm{tag}\rightarrow M} \]

Xəritədən dünyaya namizəd çevrilmə:

\[ T_{M\rightarrow W} = T_{\mathrm{tag}\rightarrow W} \cdot \left( T_{\mathrm{tag}\rightarrow M} \right)^{-1} \]

Vəziyyətli sistem çıxışı:

\[ O_t = \left( T^t_{M\rightarrow W}, s_t, \Sigma_t \right) \]

\[ s_t \in \{ \mathrm{Kabul}, \mathrm{Bekletme}, \mathrm{Reddetme} \} \]

Əsas rəqəmsal nəticələr

Sübut–qərar–çıxış əlaqəsi

Nəticələrin ən ehtiyatlı elmi şərhi

Tədqiqat sabit ağır sənaye avadanlıqlarında LiDAR xəritəsini dünya koordinatına bağlamağın yalnız nöqtə buludu qeydiyyatı ilə həll edilməməli olduğunu göstərir. Qeydiyyat alqoritminin rəqəmsal baxımdan yaxınlaşması çevrilmənin fiziki dünya baxımından etibarlı olduğu anlamına gəlmir.

Marker həndəsəsi, PLC/GNSS ilkin məlumatı və çoxmənbəli sübut qapısı birlikdə istifadə edildikdə xəritə-dünya çevrilməsinin zamansal titrəyişi və sürüşmə meyli əhəmiyyətli dərəcədə azalıb. Ən böyük töhfə orta xətanı azaltmaqla yanaşı zəif müşahidələrdə səhv yeniləmələrin sistemə daxil olmasını məhdudlaşdırmaqdır.

Bununla belə tədqiqat bütün iş müddəti ərzində mütləq dünya koordinat dəqiqliyini müstəqil istinadla sübut etmir. Material səthi nəticələri real həcmlə, tutma təklifləri real yükləmə hərəkətləri ilə və təhlükəsizlik töhfəsi hadisə məlumatları ilə doğrulanmayıb. Buna görə tədqiqat ucdan-uca avtomatik kran həllindən çox, dünya koordinatlı qavrayış üçün etibarlı ara qat və sahə fizibilitesi təqdim edir.

Mənbə və Metod Qeydi

Tədqiqatın tam orijinal adı: Evidence-Gated Map-to-World Coordinate Anchoring for Industrial LiDAR Perception in Automated Port Crane Operations

Müəlliflər və düzgün sıraları: Yikang Shi; Yaqian Li; Haibin Li; Wenming Zhang; Tao Song; Zhongqiang Wu

Məsul müəllif: Haibin Li

Məsul müəllif e-poçt ünvanı: hbli@ysu.edu.cn

Bərabər birinci müəllif məlumatı: Tədqiqatda bərabər birinci müəlliflik və ya bərabər töhfə bəyanatı yoxdur.

Birinci qurum: School of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066000, Hebei Province, China

İkinci qurum: Hebei Key Laboratory of Industrial Computer Control Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066000, Hebei Province, China

Üçüncü qurum: Hebei Key Laboratory of Measurement Technology and Instrumentation, Yanshan University, Qinhuangdao 066000, Hebei Province, China

Müəllif-qurum uyğunluqları:

• Yikang Shi: 1, 2 və 3
• Yaqian Li: 1, 2 və 3
• Haibin Li: 1, 2 və 3
• Wenming Zhang: 1, 2 və 3
• Tao Song: 1 və 2
• Zhongqiang Wu: 1

Məqalənin DOI-si:10.2139/ssrn.7199668

Nəşr platforması: SSRN

SSRN qeyd nömrəsi: 7199668

Rəsmi mənbə keçidi:https://ssrn.com/abstract=7199668

Nəşr ili: 2026

Jurnal: Yüklənmiş versiya üçün ekspert rəyi olan jurnal adı yoxdur.

Mənbə növü: Sənaye LiDAR-ı, nöqtə buludu qeydiyyatı, SLAM və liman avtomatlaşdırılması sahəsində real sahə məlumatına əsaslanan preprint tədqiqat məqaləsi

Ekspert rəyi vəziyyəti: Tədqiqatın hər səhifəsində preprintin ekspert qiymətləndirməsindən keçmədiyi bildirilir.

Maliyyələşdirmə: Hebei Education Department Science Research Project, CXY2024024; Provincial Key Laboratory Performance Subsidy Project, 22567612H

Maraq toqquşması: Müəlliflər tədqiqatın məzmunu ilə bağlı rəqabət aparan marağın olmadığını bəyan ediblər.

Etika komitəsi: Tətbiq edilə bilmədiyi bildirilib.

İştirak və nəşr razılığı: Tətbiq edilə bilmədiyi bildirilib.

Müəllif töhfələri: Yikang Shi tədqiqat təcrübələrini layihələndirib və məqalənin yazılmasını aparıb. Digər müəlliflərin istiqamətləndirmə və nəzarət təmin etdiyi bildirilib. Hər müəllifin məlumat toplama, proqram təminatı, analiz və ya doğrulamadakı ayrıca rolu ətraflı CRediT sinifləri ilə verilməyib.

Məlumat əlçatanlığı: Məlumat və materialların müəlliflərdən və ya açıq məlumat deposundan əldə edilə biləcəyi bildirilib; lakin mətndə birbaşa əlçatan depo keçidi və ya məlumat dəsti DOI-si verilməyib.

Kod əlçatanlığı: Kodun müəlliflərdən tələb olunaraq əldə edilə biləcəyi bildirilib. Açıq mənbə kod deposu keçidi yoxdur.

Bu Azərbaycan dilində məqalə yüklənmiş 49 səhifəlik tədqiqatın mətni, tənlikləri, cədvəlləri, sistem sxemləri, portal kran fotoşəkilləri, nöqtə buludu vizualları, qeydiyyat nəticələri, qapı zaman xətti, hatch həndəsəsi və material hündürlüyü xəritələri araşdırılaraq hazırlanıb. Elmi metod və nəticələr yalnız tədqiqatın təqdim etdiyi məlumatlardan ötürülüb. Xarici mənbələr elmi tapıntı əlavə etmək üçün deyil, tədqiqat başlığını, DOI-ni və nəşr platformasının biblioqrafik kimliyini doğrulamaq üçün istifadə olunub.

Tədqiqatın ən güclü nəticəsi yalnız PLC poza zənciri ilə müqayisədə xəritə-dünya çevrilməsinin translasiya RMS titrəyişinin 0,105 metrdən 0,030 metrə və sürüşmə sürətinin 0,32 m/dəqiqədən 0,04 m/dəqiqəyə endirilməsidir. Bu nəticələr çevrilmənin zamansal sabitliyini göstərir; mütləq dünya mövqeyinin hər an 0,030 metr dəqiqliyə malik olduğunu göstərmir.

Hatch həndəsəsi RTK istinadları ilə müəyyən ssenarilərdə qiymətləndirilsə də material hündürlüyü modeli müstəqil real səth, həcm və ya tonnaj ölçümü ilə doğrulanmayıb. Tutma nöqtəsi təklifi və PLC idarəli avtomatik yükləmə-boşaltma yalnız sistemin istifadə sahəsi kimi müəyyənləşdirilib, sahə təcrübəsi ilə sübut edilməyib.

Mətndə bəzi redaktə təkrarları və LaTeX formatlama problemləri var. “Map-to-world” ifadəsinin bəzi cümlələrdə ardıcıl təkrarlanması, axın sxemində mətn əmrlərinin görünməsi və Rəddetmə vəziyyətinin aşağı axın davranışının müxtəlif bölmələrdə tam eyni formada izah edilməməsi ekspert rəyi olan versiyadan əvvəl düzəldilməli hesabat məsələləridir.

Elmi xəbərdarlıq: Tədqiqat ekspert qiymətləndirməsindən keçməyib. Nəticələr bir portal kran sistemi, seçilmiş sahə intervalları və müəyyənləşdirilmiş alqoritm parametrləri ilə məhdudlaşır. Metodun təhlükəsizlik baxımından kritik avtomatik kran idarəetməsində istifadə oluna bilməsi üçün çoxsahəli doğrulama, müstəqil mütləq koordinat ölçümü, sensor nasazlığı sınaqları, funksional təhlükəsizlik analizi və qapalı dövrəli sahə təcrübələri tələb olunur.