CN107844120A - 一种无人驾驶矿用宽体车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无人驾驶矿用宽体车，包括有视觉识别规划系统、导航定位系统、整车控制系统和状态监测系统，所述视觉识别规划系统由两个360度激光发射接收仪组成，所述360度激光发射接收仪内装有车载传感器，所述导航定位系统由GPS全球定位系统和已知地图定位系统组成，所述导航定位系统架载于整车控制系统上，所述导航定位系统与视觉识别规划系统连接，所述状态监测系统与整车控制系统采用无线连接；该无人驾驶矿用宽体车能够避免矿用车辆在使用过程中因侧翻造成的人员伤亡事故，降低了运营成本及管理难度，提高了整车的使用效率。
Description
技术领域
本发明属于汽车制造技术领域，涉及一种无人驾驶矿用宽体车。
背景技术
目前，国内矿用汽车，普便存在着以下缺点：(1)随着我国经济的快速发展，对矿产资源的需求越来越大，因而对矿山资源的开发不断加大，随着矿开采规模的显著提高，采矿条件变得愈来愈恶劣，对人的安全威胁也愈来愈大，但是对采矿效率的要求却越来越高。传统采矿存在劳动者密集、资源消耗多、生产效率低、安全性差、污染严重等问题，这都与采矿行业发展速度不相匹配，成为我国新常态下的采矿行业发展的瓶颈。特别是矿区内的工作环境非常恶劣，路面高地不平、泥泞、卸货地点松软，车辆经常侧翻，自身存在着重大安全隐患。(2)在中国现阶段劳动力成本上升的背景下，随着我国人口红利的逐渐消失，采矿业等劳动力密集型行业通过机械替代人工，即机械化率的提升和产业结构的升级来实现成功转型。同时，在安监总局“机械化换人、自动化减人”等政策推动下，机械化、自动化、智能化成为改造传统产业、推进产业转型升级、减员增效、提高矿山安全生产的有效途径。矿区的工作时间为24小时，要求每台车最少配备两个司机，矿区的人工成本非常高，加大了用户的运营成本及管理难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够避免矿用车辆在使用过程中因侧翻造成的人员伤亡事故，降低了运营成本及管理难度，提高了整车的使用效率的无人驾驶矿用宽体车。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种无人驾驶矿用宽体车，包括有视觉识别规划系统、导航定位系统、整车控制系统和状态监测系统，所述视觉识别规划系统由两个360度激光发射接收仪组成，所述360度激光发射接收仪内装有车载传感器，所述导航定位系统由GPS全球定位系统和已知地图定位系统组成，所述导航定位系统架载于整车控制系统上，所述导航定位系统与视觉识别规划系统连接，所述状态监测系统与整车控制系统采用无线连接。
进一步的，所述360度激光发射接收仪包括有激光雷达、超声波雷达、感应探测装置和摄像头，所述车载传感器包括有雨量传感器、风速传感器、湿度传感器和光线强度传感器。
进一步的，所述已知地图定位系统为影像地图模块，所述整车控制系统连有档位控制模块、远程控制命令接收机、自动检测调度模块、T-BOX、实时车载定位仪、举升控制模块、转向控制模块和车速控制模块。
进一步的，所述状态监测系统连有T-BOX数据接收仪、无线远程控制发射器和实时车载定位仪接收模块。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过视觉识别规划系统、导航定位系统、整车控制系统、状态监测系统等功能实现整车无人驾驶，从而避免矿用车辆在使用过程中因侧翻造成的人员伤亡事故，降低了运营成本及管理难度，同时，由于无人驾驶汽车在加速、制动以及变速等方面都进行了优化，它们有助于提高燃油效率、减少有害气体排放，为国家的节能减排做贡献。
附图说明
图1为本发明的无人驾驶矿用宽体车的视觉识别规划系统的原理框图；
图2为本发明的无人驾驶矿用宽体车的整车控制系统的原理框图；
图3为本发明的无人驾驶矿用宽体车的状态监测系统的原理框图；
图4为本发明的无人驾驶矿用宽体车的电路控制系统的原理框图；
图5为本发明的无人驾驶矿用宽体车的车体结构图。
具体实施方式
在本实施例中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不再详述。
实施例
参阅图1-4所示，一种无人驾驶矿用宽体车，包括有视觉识别规划系统、导航定位系统、整车控制系统和状态监测系统，所述视觉识别规划系统由两个360度激光发射接收仪组成，所述360度激光发射接收仪内装有车载传感器，所述导航定位系统由GPS全球定位系统和已知地图定位系统组成，所述导航定位系统架载于整车控制系统上，所述导航定位系统与视觉识别规划系统连接，所述状态监测系统与整车控制系统采用无线连接，所述360度激光发射接收仪包括有激光雷达、超声波雷达、感应探测装置和摄像头，所述车载传感器包括有雨量传感器、风速传感器、湿度传感器和光线强度传感器，所述已知地图定位系统为影像地图模块，所述整车控制系统连有档位控制模块、远程控制命令接收机、自动检测调度模块、T-BOX、实时车载定位仪、举升控制模块、转向控制模块和车速控制模块，所述状态监测系统连有T-BOX数据接收仪、无线远程控制发射器和实时车载定位仪接收模块。
视觉识别系统即指对交通环境的感知，通过使用两个360度激光发射接收仪，接收反射回来的信号，使所得环境数据将统一到同一坐标系下，并生成汽车周围实时的3D环境地形图(包含障碍物、车道线、行人等)，反馈到整车控制器，由整车控制器下达指令调整电流的大小，控制车辆的制动、转向和速度。在360度激光发射接收仪内装有各种传感器和车载传感器(含有激光雷达、超声波雷达、摄像头和专用控制器)来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，判断出物体的形状、大小和大致的运动轨迹，激光雷达负责远距离(3米以上)物体探测，超声波雷达负责近距离3米以内)物体探测，摄像头负责车道线、交叉口的等待时间、交通管制信息、路段抢修、道路施工等因素的识别，专用控制器具有智能识别、独立处理特殊复杂路面的能力，专用控制器配装两个感应探测装置，感应探测装置上装有红外线路面承载力探测装置，用于探测路面强度，红外线深度探测装置，用于识别坑道路面，红外线角度测量仪用于测量路面坡度，整车重量测试仪，用于测试整车重量。晴天雨天的区分可以用雨量传感器探测出来，很多此类传感器也集成了温度、光线强度、雨雪等环境的识别；风速大小对车辆的正常运行影响较大，可以通过风速传感器来感知风速大小和方向，配合车辆运行状态，来区分车辆运动带来的风速还是外界环境带来的风速；浓雾会造成能见度降低，通过摄像头、湿度和光线强度传感器等来识别；雪的探测在有些雨量传感器中已经集成，也可以通过摄像头、温度传感器配合探测；白天黑夜的感知，可以用光线强度传感器配合当地时间进行白昼区分。
导航定位系统采用GPS全球定位系统和已知地图定位系统，将车辆运行区域内的道路预先绘制成三维地图存储到整车控制器内的影像地图模块，车辆通过自身的传感器探测周围环境，通过GPS空间卫星导航系统进行实时修正，保证车辆能够及时地对环境变化做出反应，提高无人驾驶车辆对复杂道路的适应性。
整车控制系统是将以上所有传感器的实时数据都会汇集起来并进行处理，根据视觉识别系统中的实时3D环境地形图识别道别上的各种物体及行人，然后通过整车控制车中的相关程序实现自动超车、自动躲避车辆、行人和障碍物，确保整车顺利通过。无人驾驶汽车根据定位导航系统中预先确定好的三维路线地图，开始工作，整车控制器中的车速控制模块以期望车速为目标，调整电流大小，利用电机拉索结构控制油门踏板和制动踏板来控制车速稳定到目标值，根据前方车辆的车速以及与前方车辆的相对距离信息和安全距离模型进行车速控制，使车辆在危险工况下避免与前方车辆发生碰撞，而转向控制模块则是根据前方道路信息和车辆动力学特性，通过控制电流大小来输出相应的前轮偏角的力矩给转向电机-转向泵，使车辆保证操纵稳定性和平顺性。档位控制模块的主要功能是根据车辆行驶的需要，控制无刷电机，自动控制车辆挂到相应的档位，实现车辆从装车地点出发到卸货地点返回等功能。举升控制模块，当车辆到达指定卸货地点，判断停车位置路面的硬度，整车的稳定性，符合要求后，开始举升卸货，完成后，车厢自动回位。在遇到紧急情况时，无人驾驶车辆可以执行紧急停车命令，紧急停车模块可以由远程控制和手动控制触发。远程控制命令通过状态监测系统下的远程控制发射器无线发送，通过无人驾驶汽车上的整车控制器中的远程控制命令接收机接收后发送到紧急停车处理器，实现紧急停车。手动控制触发是指按下无人驾驶汽车尾部的紧急停车按钮，直接将停车命令发送给紧急停车处理器，实现紧急停车。自动检测调度模块负责检测车辆动力情况(即燃油、天燃气及动力电池)，实时检测车辆运行中有无故障，如果需要加油、加气、充电或维修保养，无人驾驶汽车会向相应的指定地点，发出需求信号，然后自动到指定地点加油加气充电及维修保养，完成后，实现车辆自动排队装卸货物。
状态监测系统是在调度室内安装一台显示屏，通过使用T-Box和自主研发的实时车载定位仪对每台车的运行状况，进行实时远程监控。
参阅图5所示，无人驾驶矿用宽体车组成由驾驶室1、车架2、车桥3、轮胎4、液压举升系统5、车厢6、视觉识别系统7和整车控制器8组成。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过视觉识别规划系统、导航定位系统、整车控制系统、状态监测系统等功能实现整车无人驾驶，从而避免矿用车辆在使用过程中因侧翻造成的人员伤亡事故，降低了运营成本及管理难度，同时，由于无人驾驶汽车在加速、制动以及变速等方面都进行了优化，它们有助于提高燃油效率、减少有害气体排放，为国家的节能减排做贡献。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种无人驾驶矿用宽体车，其特征在于：包括有视觉识别规划系统、导航定位系统、整车控制系统和状态监测系统，所述视觉识别规划系统由两个360度激光发射接收仪组成，所述360度激光发射接收仪内装有车载传感器，所述导航定位系统由GPS全球定位系统和已知地图定位系统组成，所述导航定位系统架载于整车控制系统上，所述导航定位系统与视觉识别规划系统连接，所述状态监测系统与整车控制系统采用无线连接。
2.如权利要求1所述的无人驾驶矿用宽体车，其特征在于：所述360度激光发射接收仪包括有激光雷达、超声波雷达、感应探测装置和摄像头，所述车载传感器包括有雨量传感器、风速传感器、湿度传感器和光线强度传感器。
3.如权利要求2所述的无人驾驶矿用宽体车，其特征在于：所述已知地图定位系统为影像地图模块，所述整车控制系统连有档位控制模块、远程控制命令接收机、自动检测调度模块、T-BOX、实时车载定位仪、举升控制模块、转向控制模块和车速控制模块。
4.如权利要求3所述的无人驾驶矿用宽体车，其特征在于：所述状态监测系统连有T-BOX数据接收仪、无线远程控制发射器和实时车载定位仪接收模块。
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