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2026-04-10 20:02:57 +08:00

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自动装车视觉检测系统 TCP/IP 通信协议

协议版本: v1.0 文档日期: 2026-03-14 维护单位: 自动装车视觉检测系统开发组

1. 协议概述

1.1 通信方式

协议类型: TCP/IP
数据格式: JSON
编码方式: UTF-8
端口: 默认 6800（可配置）
连接模式: 长连接，支持心跳保活

1.2 角色定义

服务端: 视觉检测系统（本系统）
客户端: 小车控制器

1.3 通信流程

客户端                                    服务端
  |                                        |
  |-------- 建立TCP连接 ------------------->|
  |<------- 连接确认 -----------------------|
  |                                        |
  |-------- 发送检测请求（JSON）----------->|
  |                                        |
  |                    处理检测任务         |
  |                    执行视觉算法         |
  |                                        |
  |<------- 返回检测结果（JSON）------------|
  |                                        |
  |-------- 心跳包 ----------------------->|
  |<------- 心跳响应 ----------------------|
  |                                       |

2. 消息格式定义

2.1 通用消息结构

所有消息均为JSON格式，包含以下基本字段：

{
    "msgType": "请求类型或响应类型",
    "timestamp": "时间戳（毫秒）",
    "seq": "请求序号",
    "data": {
        // 具体数据内容
    }
}

2.2 字段说明

字段名	类型	必填	说明
msgType	string	是	消息类型标识
timestamp	long	是	消息发送时间戳（Unix毫秒）
seq	int	是	请求序号，从1开始递增，响应使用相同序号
data	object	是	消息数据体

3. 消息类型定义

3.1 消息类型枚举

msgType	说明	方向
HEARTBEAT_REQ	心跳请求	客户端→服务端
HEARTBEAT_RESP	心跳响应	服务端→客户端
TAIL_DETECT_REQ	车尾检测请求	客户端→服务端
TAIL_DETECT_RESP	车尾检测响应	服务端→客户端
MIDDLE_DETECT_REQ	车厢中段检测请求	客户端→服务端
MIDDLE_DETECT_RESP	车厢中段检测响应	服务端→客户端
ERROR_RESP	错误响应	服务端→客户端

4. 完整检测流程

从车尾到车头的完整检测通信流程：

客户端（小车控制器）                           服务端（视觉检测系统）
      |                                              |
      |========== 1. 建立连接 ========================|
      |                                              |
      |-------- HEARTBEAT_REQ (seq=1) -------------->|
      |<------- HEARTBEAT_RESP (seq=1) --------------|
      |                                              |
      |========== 2. 车尾入口检测 ====================|
      |                                              |
      | 小车到达车尾入口                              |
      |-------- TAIL_DETECT_REQ (seq=2) ------------>|
      |                                处理检测       |
      |<------- TAIL_DETECT_RESP (seq=2) -----------|
      |         返回：偏移-15.5mm，角度2.3°           |
      |                                             |
      | 调整姿态，进入车厢                            |
      |                                             |
      |========== 3. 中段导航检测（循环）=============|
      |                                             |
      | 前进1米                                      |
      |-------- MIDDLE_DETECT_REQ (seq=3) --------->|
      |         forwardDistance=1000                |
      |                                处理检测      |
      |<------- MIDDLE_DETECT_RESP (seq=3) ---------|
      |         返回：偏移-8.2mm，角度1.5°            |
      |               hasFrontWall=false            |
      |                                             |
      | 调整方向，继续前进1米                         |
      |-------- MIDDLE_DETECT_REQ (seq=4) --------->|
      |         forwardDistance=2000                |
      |                                处理检测      |
      |<------- MIDDLE_DETECT_RESP (seq=4) ---------|
      |         返回：偏移-5.0mm，角度0.8°            |
      |               hasFrontWall=false            |
      |                                             |
      | 调整方向，继续前进1米                         |
      |-------- MIDDLE_DETECT_REQ (seq=5) --------->|
      |         forwardDistance=3000                |
      |                                处理检测      |
      |                                扫描到前端    |
      |<------- MIDDLE_DETECT_RESP (seq=5) ---------|
      |         返回：偏移-2.5mm，角度0.3°            |
      |               hasFrontWall=true             |
      |               frontDistance=2500mm          |
      |               车厢宽度=2400mm                |
      |               左右侧边界直线                 |
      |               左侧加强筋×2                   |
      |               右侧加强筋×2                   |
      |                                             |
      |========== 4. 获得完整车厢信息 ================|
      |                                             |
      | 进行装载规划                                 |
      |                                             |
      |-------- HEARTBEAT_REQ (seq=6) ------------->|
      |<------- HEARTBEAT_RESP (seq=6) -------------|
      |                                             |

流程说明：

建立连接：客户端连接服务端，通过心跳确认通信正常
车尾检测：小车到达车尾入口，检测偏移和角度，调整后进入车厢
中段导航：小车在车厢内前进，每前进一定距离进行一次检测
- 未检测到前端时：只返回偏移、角度等导航数据
- 检测到前端时：返回完整车厢信息（边界、宽度、加强筋）
完成检测：获得完整车厢空间信息，进行装载规划

5. 心跳协议

5.1 心跳请求 (HEARTBEAT_REQ)

客户端 → 服务端

{
    "msgType": "HEARTBEAT_REQ",
    "timestamp": 1678886400000,
    "seq": 1,
    "data": {}
}

5.2 心跳响应 (HEARTBEAT_RESP)

服务端 → 客户端

{
    "msgType": "HEARTBEAT_RESP",
    "timestamp": 1678886400100,
    "seq": 1,
    "data": {
        "status": "OK"
    }
}

说明:

心跳间隔建议: 30秒
超时时间: 90秒（3个心跳周期）
超时后自动断开连接

6. 检测协议

6.1 阶段一：车尾检测

6.1.1 车尾检测请求 (TAIL_DETECT_REQ)

客户端 → 服务端

{
    "msgType": "TAIL_DETECT_REQ",
    "timestamp": 1678886400000,
    "seq": 2,
    "data": {}
}

6.1.2 车尾检测响应 (TAIL_DETECT_RESP)

服务端 → 客户端

{
    "msgType": "TAIL_DETECT_RESP",
    "timestamp": 1678886401500,
    "seq": 2,
    "data": {
        "result": "SUCCESS",
        "errorCode": 0,
        "errorMsg": "",
        "detectData": {
            "lateralOffset": -15.5,
            "offsetDirection": "LEFT",
            "rotationAngle": 2.3
        }
    }
}

响应参数说明:

字段名	类型	说明
result	string	检测结果：SUCCESS-成功，FAILED-失败
errorCode	int	错误码，0表示成功
errorMsg	string	错误信息
detectData	object	检测数据对象

detectData 字段说明:

字段名	类型	单位	说明
lateralOffset	double	mm	左右偏移距离，负值表示左偏，正值表示右偏
offsetDirection	string	-	偏移方向：LEFT-左偏，RIGHT-右偏，CENTER-居中
rotationAngle	double	度	偏转角度，逆时针为正，顺时针为负

6.2 阶段二：车厢中段检测

6.2.1 车厢中段检测请求 (MIDDLE_DETECT_REQ)

客户端 → 服务端

{
    "msgType": "MIDDLE_DETECT_REQ",
    "timestamp": 1678886410000,
    "seq": 3,
    "data": {
        "forwardDistance": 1000.0
    }
}

请求参数说明:

字段名	类型	必填	说明
forwardDistance	double	是	前进距离（mm）

6.2.2 车厢中段检测响应 (MIDDLE_DETECT_RESP)

服务端 → 客户端

情况1：未检测到车厢前端 (hasFrontWall=false)

{
    "msgType": "MIDDLE_DETECT_RESP",
    "timestamp": 1678886411500,
    "seq": 3,
    "data": {
        "result": "SUCCESS",
        "errorCode": 0,
        "errorMsg": "",
        "detectData": {
            "lateralOffset": -8.2,
            "offsetDirection": "LEFT",
            "forwardAngle": 1.5,
            "frontDistance": -1,
            "hasFrontWall": false
        }
    }
}

情况2：检测到车厢前端 (hasFrontWall=true)

{
    "msgType": "MIDDLE_DETECT_RESP",
    "timestamp": 1678886411500,
    "seq": 3,
    "data": {
        "result": "SUCCESS",
        "errorCode": 0,
        "errorMsg": "",
        "detectData": {
            "lateralOffset": -8.2,
            "offsetDirection": "LEFT",
            "forwardAngle": 1.5,
            "frontDistance": 3500.0,
            "hasFrontWall": true,
            "leftSideLine": {
                "startPoint": {"x": 0.0, "y": -1200.0, "z": 0.0},
                "endPoint": {"x": 5000.0, "y": -1200.0, "z": 0.0}
            },
            "rightSideLine": {
                "startPoint": {"x": 0.0, "y": 1200.0, "z": 0.0},
                "endPoint": {"x": 5000.0, "y": 1200.0, "z": 0.0}
            },
            "compartmentWidth": 2400.0,
            "leftRibs": [
                {
                    "ribId": 1,
                    "distanceToFront": 1500.0,
                    "width": 120.0,
                    "height": 80.0
                },
                {
                    "ribId": 2,
                    "distanceToFront": 3000.0,
                    "width": 120.0,
                    "height": 80.0
                }
            ],
            "rightRibs": [
                {
                    "ribId": 1,
                    "distanceToFront": 1500.0,
                    "width": 120.0,
                    "height": 80.0
                },
                {
                    "ribId": 2,
                    "distanceToFront": 3000.0,
                    "width": 120.0,
                    "height": 80.0
                }
            ]
        }
    }
}

detectData 字段说明:

字段名	类型	单位	说明
lateralOffset	double	mm	左右偏移距离
offsetDirection	string	-	偏移方向：LEFT-左偏，RIGHT-右偏，CENTER-居中
forwardAngle	double	度	前进方向角，相对于车厢中心线
frontDistance	double	mm	到车厢前端的距离，-1表示未检测到
hasFrontWall	bool	-	是否检测到车厢前端
leftSideLine	object	-	左侧车厢直线（仅hasFrontWall=true时有效）
rightSideLine	object	-	右侧车厢直线（仅hasFrontWall=true时有效）
compartmentWidth	double	mm	车厢宽度（仅hasFrontWall=true时有效）
leftRibs	array	-	左侧加强筋数组（仅hasFrontWall=true时有效）
rightRibs	array	-	右侧加强筋数组（仅hasFrontWall=true时有效）

侧边线对象 (SideLine):

字段名	类型	单位	说明
startPoint	object	mm	起点坐标 {x, y, z}
endPoint	object	mm	终点坐标 {x, y, z}

加强筋对象 (ReinforcementRib):

字段名	类型	单位	说明
ribId	int	-	加强筋编号
distanceToFront	double	mm	距离车厢前端的距离
width	double	mm	加强筋宽度
height	double	mm	凸起高度

7. 错误响应

7.1 错误响应格式 (ERROR_RESP)

服务端 → 客户端

{
    "msgType": "ERROR_RESP",
    "timestamp": 1678886401000,
    "seq": 2,
    "data": {
        "errorCode": 1001,
        "errorMsg": "相机连接失败",
        "errorDetail": "Camera device not found: Camera-01"
    }
}

7.2 错误码定义

错误码	错误类型	说明
0	SUCCESS	成功
1001	CAMERA_ERROR	相机错误
1002	ALGORITHM_ERROR	算法处理错误
1003	TIMEOUT_ERROR	检测超时
1004	INVALID_REQUEST	无效请求
1005	SYSTEM_BUSY	系统繁忙
1006	CALIBRATION_ERROR	标定数据错误
1007	DATA_PARSE_ERROR	数据解析错误
1008	NETWORK_ERROR	网络通信错误
1009	DETECTION_FAILED	检测失败（未检测到目标）
1010	LOW_CONFIDENCE	置信度过低
9999	UNKNOWN_ERROR	未知错误

8. 坐标系定义

8.1 世界坐标系

原点: 车厢尾部中心点
X轴: 车厢长度方向，指向车头为正
Y轴: 车厢宽度方向，指向右侧为正
Z轴: 车厢高度方向，向上为正
单位: 毫米 (mm)

8.2 角度定义

偏转角 (rotationAngle): 小车相对于车厢中心线的旋转角度
- 逆时针旋转为正
- 顺时针旋转为负
- 范围: [-180°, 180°]
前进方向角 (forwardAngle): 小车前进方向相对于车厢中心线的夹角
- 向右偏为正
- 向左偏为负
- 范围: [-90°, 90°]

9. 通信约定

9.1 连接管理

连接建立: 客户端主动连接服务端
连接保持: 通过心跳机制保持连接
断线重连: 客户端负责断线重连，重连间隔建议5秒
连接超时: 90秒无心跳自动断开

9.2 消息发送

消息编码: UTF-8
消息分隔: 每条JSON消息以换行符 \n 结尾
消息大小: 单条消息不超过 10MB
消息顺序: 保证请求-响应的顺序性

9.3 超时设置

操作类型	超时时间	说明
连接超时	10秒	TCP连接建立超时
心跳超时	90秒	3个心跳周期
车尾检测	30秒	单次检测超时
中段检测	30秒	单次检测超时
前端检测	60秒	全扫描检测超时

9.4 并发控制

单连接模式: 每个客户端只能建立一个TCP连接
串行处理: 同一连接的检测请求串行处理
队列机制: 多个请求进入队列等待处理
最大队列: 队列最大长度为10，超出返回系统繁忙错误

10. 数据精度要求

数据类型	精度	说明
位置坐标	0.1mm	小数点后1位
偏移距离	0.1mm	小数点后1位
角度	0.1°	小数点后1位
置信度	0.01	小数点后2位
时间戳	1ms	Unix毫秒时间戳

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自动装车视觉检测系统 TCP/IP 通信协议

1. 协议概述

1.1 通信方式

1.2 角色定义

1.3 通信流程

2. 消息格式定义

2.1 通用消息结构

2.2 字段说明

3. 消息类型定义

3.1 消息类型枚举

4. 完整检测流程

5. 心跳协议

5.1 心跳请求 (HEARTBEAT_REQ)

5.2 心跳响应 (HEARTBEAT_RESP)

6. 检测协议

6.1 阶段一：车尾检测

6.1.1 车尾检测请求 (TAIL_DETECT_REQ)

6.1.2 车尾检测响应 (TAIL_DETECT_RESP)

6.2 阶段二：车厢中段检测

6.2.1 车厢中段检测请求 (MIDDLE_DETECT_REQ)

6.2.2 车厢中段检测响应 (MIDDLE_DETECT_RESP)

7. 错误响应

7.1 错误响应格式 (ERROR_RESP)

7.2 错误码定义

8. 坐标系定义

8.1 世界坐标系

8.2 角度定义

9. 通信约定

9.1 连接管理

9.2 消息发送

9.3 超时设置

9.4 并发控制

10. 数据精度要求

15 KiB

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