目前，碼頭上大多采用的是人工指揮集裝箱的裝載，其缺點(diǎn)是效率很低，影響集裝箱的裝卸速度，不利于整個(gè)港口的高速運(yùn)作。若在橋吊兩側(cè)安裝“人眼”(攝像頭)，在集裝箱卡車(以下簡(jiǎn)稱集卡)內(nèi)安裝接收設(shè)備，則使成本大大增加。這里所設(shè)計(jì)的集裝箱車輛碼頭裝卸定位系統(tǒng)與人工方式或視頻定位方式相比有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：定位精確、反應(yīng)速度快、成本低、操作方便、減小了工人的工作強(qiáng)度，并顯著提高了工作效率。
1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
　　根據(jù)上海港口機(jī)械場(chǎng)提供的資料，集裝箱有20英尺和40英尺兩種型號(hào)，卡車可能的目標(biāo)位置有三個(gè)(前車、中車、后車)，所以系統(tǒng)在相應(yīng)的位置上都安裝了位置探測(cè)裝置，可由橋吊司機(jī)通過(guò)無(wú)線遙控鍵盤來(lái)選擇當(dāng)前車所要停的目標(biāo)位置，而其他位置上的探測(cè)裝置則處于休眠狀態(tài)以降低功耗，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命。
　　為了使司機(jī)能快速停準(zhǔn)位置，提高整個(gè)港口的運(yùn)行效率，本系統(tǒng)在每個(gè)目標(biāo)位置前6米、1米處分別發(fā)出第一、第二預(yù)警信號(hào)，告訴司機(jī)目標(biāo)位置正逐步接近。萬(wàn)一集卡超出定點(diǎn)位置，將給出對(duì)應(yīng)提示(紅綠燈)，要求司機(jī)適當(dāng)?shù)管?，直至到達(dá)正確位置。

　　系統(tǒng)組成框圖如圖1所示，由處理系統(tǒng)、無(wú)線發(fā)射模塊和顯示系統(tǒng)組成。本系統(tǒng)在第一預(yù)告區(qū)采用了紅外檢測(cè)的方法，若紅外光被反射回來(lái)，說(shuō)明可能有集卡駛?cè)?，點(diǎn)亮紅燈，并啟動(dòng)第二預(yù)告區(qū)的檢測(cè)裝置；該裝置采用了激光檢測(cè)方法，光敏檢測(cè)管若檢測(cè)到從集卡上的特殊反射鏡(該鏡面可以使得任意發(fā)射方向的激光按照原路返回)反射回的信號(hào)，則說(shuō)明的確有集卡進(jìn)入(其他物體反射回的光很弱，對(duì)本系統(tǒng)無(wú)干擾，即使是平面鏡，由原路返回的概率也很小，很難引起誤觸發(fā))，點(diǎn)亮黃燈，以提示司機(jī)離目標(biāo)位置還有1m，同時(shí)啟動(dòng)目標(biāo)位置定位裝置，若在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到被反射回的信號(hào)，則說(shuō)明進(jìn)入第一預(yù)告區(qū)的不是集卡，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位；目標(biāo)位置的定位也是通過(guò)激光來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若集卡經(jīng)過(guò)目標(biāo)位置一次，則紅燈點(diǎn)亮一次(200ms)，若集卡停在了目標(biāo)位置，則紅燈一直亮著，司機(jī)即可從紅燈的亮暗來(lái)判斷是否到達(dá)目標(biāo)位置。當(dāng)集卡裝卸完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。
2 硬件設(shè)計(jì)
　　本系統(tǒng)利用ATmega8L實(shí)現(xiàn)小功率激光和紅外的調(diào)制與解調(diào)，與專用編解碼芯片(5026、5027，PT2262、PT2272等)相比，前者靈活度更好，速度更快。例如PT2262和PT2272，對(duì)0、1編碼是固定的，每個(gè)編碼的長(zhǎng)度為1.31ms， 12個(gè)編碼作為一組，每次重復(fù)發(fā)送兩組編碼(PT2272兩次都接收正確才認(rèn)可)，間隔大約為5ms，這樣每組編碼維持的時(shí)間有將近40ms，若反射鏡寬度為5cm，為保證正確接收，車速最高為0.05m/0.08s=0.625m/s，這樣對(duì)于以大于1m/s速度行駛的汽車，漏檢率就很高，因此要縮短編碼時(shí)間，減少編碼位數(shù)。本系統(tǒng)采用了兩片ATmega8單片機(jī)分別進(jìn)行軟件編碼與解碼，編碼解碼可根據(jù)要求自定義(詳見(jiàn)軟件部分)，不僅提高了效率，而且大大減少了外圍器件，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔而且功能性強(qiáng)。硬件框圖如圖2所示。

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2.1 紅外探測(cè)單元
　　紅外發(fā)射管采用常用的發(fā)射管，接收采用市場(chǎng)上極其普遍的紅外接收模塊" title="接收模塊">接收模塊(只有三只引腳),簡(jiǎn)單易調(diào)，能夠?qū)?0kHz調(diào)制信號(hào)直接解調(diào)，其電路圖如圖3所示。
2.2 激光檢測(cè)單元
　　可見(jiàn)光接收沒(méi)有現(xiàn)成模塊，本系統(tǒng)采用了2CU作為光敏接收管， CX20106作為前置放大芯片。它可以完成對(duì)遙控信號(hào)的前置放大、限幅放大、帶通濾波、峰值檢波和波形整形等，其電路圖如圖4所示。

2.3 無(wú)線發(fā)射接收單元
　　發(fā)射部分采用進(jìn)口聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率一致性非常好，穩(wěn)定度極高，工作頻率為315MHz。接收部分采用超再生接收方式，具有電路簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn),所以被廣泛采用。
3 軟件設(shè)計(jì)
　　整個(gè)系統(tǒng)的軟件構(gòu)架分為發(fā)送和接收兩大模塊，由兩塊ATmega8芯片分別控制。發(fā)送單片機(jī)主要用來(lái)發(fā)送調(diào)制過(guò)的紅外編碼信息，而接收單片機(jī)主要用來(lái)解調(diào)由反射介質(zhì)反射回的紅外編碼信號(hào)并根據(jù)收到的無(wú)線接收模塊信息控制整個(gè)系統(tǒng)工作，判斷是否有物體進(jìn)入紅外預(yù)檢區(qū)、第二預(yù)檢區(qū)和第三預(yù)檢區(qū)，并根據(jù)當(dāng)前物體狀態(tài)在顯示單元上作出相應(yīng)的指示。其詳細(xì)軟件流程如圖5、圖6所示。

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3.1 編碼格式
　　由計(jì)數(shù)器1產(chǎn)生40kHz的PWM波，設(shè)置PWM的比較值即可改變占空比，在該系統(tǒng)中設(shè)置占空比為1:4，這樣可使系統(tǒng)功耗降低，激光管、紅外管的壽命延長(zhǎng)。編碼格式如圖7所示。