CN113610280A - 一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统及方法，其系统包括：包括机群调度中心、矿用卡车以及设置于矿用卡车上的车载终端，机群调度中心和车载终端之间通讯连接；车载终端包括监测组件、惯性导航模块以及自动控制模块；监测组件包括GNSS模块和环境感知模块；机群调度中心包括监控中心、机群服务器、路径规划模块以及交通控制模块；监控中心用于提供人机交互界面；机群服务器用于车载终端与机群调度中心之间的数据收发及存储；路径规划模块用于根据矿用卡车的车辆参数、及露天矿山的路况及检测信号规划和更新路线轨迹以及根据监测信号；交通控制模块用于根据路线轨迹进行交通管制；本发明能够提高了无人化运输的运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统及方法，属于露天矿山无人化运输技术领域。
背景技术
近年来无人驾驶技术发展迅速，露天矿山生产无人化方案也越来越成熟。由于露天矿山一般地处偏远，环境恶劣，无人驾驶道路常有突发状况。其中滚石、深坑、故障车成为影响无人驾驶矿卡正常行驶的主要因素。如何让无人驾驶矿卡绕过障碍物保证生产流程的连续性，成为露天矿卡无人驾驶急需解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统及方法，解决露天矿山无人化运输受到突发障碍物影响，无法保证生产流程连续性的技术问题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统，包括机群调度中心、矿用卡车以及设置于矿用卡车上的车载终端，所述机群调度中心和车载终端之间通讯连接；
所述车载终端包括用于获取监测信号的监测组件、用于矿用卡车导航的惯性导航模块以及用于矿用卡车控制的自动控制模块；所述监测组件包括用于矿用卡车定位的GNSS模块和用于获取矿用卡车周围环境的环境感知模块；
所述机群调度中心包括监控中心、机群服务器、路径规划模块以及交通控制模块；所述监控中心用于提供人机交互界面；所述机群服务器用于车载终端与机群调度中心之间的数据收发及存储；所述路径规划模块用于根据矿用卡车的车辆参数、及露天矿山的路况及检测信号规划和更新路线轨迹以及根据监测信号；所述交通控制模块用于根据路线轨迹进行交通管制。
优选的，所述环境感知模块包括图像采集模块、红外测距模块以及毫米波雷达模块。
优选的，所述车辆参数包括车长、车宽、车顶高度、车底高度、车辆转弯半径以及最大行驶速度。
优选的，所述机群调度中心还包括无线急停系统，用于当矿用卡车的监测组件、惯性导航模块失效或突发紧急情况下，机群调度中心通过无线急停系统发出停车指令给矿用卡车的车载终端进行紧急停车。
优选的，所述监控中心还包括登陆认证系统，所述登陆认证系统用于对用户身份进行验证授权，包括登陆验证单元、登陆保持单元、登陆注销单元。
第二方面，本发明提供了一种露天矿山无人化运输的绕障规划方法，包括：
路径规划模块根据矿用卡车的车辆参数以及露天矿山的路况规划路线轨迹；
路径规划模块将路线轨迹分别发送至矿用卡车的车载终端和机群服务器；
矿用卡车根据接收到的路线轨迹行驶并实时上传监测信号至路径规划模块；
路径规划模块根据监测信号规划绕障路线并基于绕障路线更新路线轨迹；
其中，所述路径规划模块根据监测信号规划绕障路线包括：
根据监测信号中的环境信息获取障碍物尺寸，路径规划模块判断矿用卡车是否能够直接骑行通过，若是，则不规划绕障路线；
若否，则根据检测信号中的定位信息获取障碍物位置，路径规划模块根据障碍物位置和障碍物尺寸判断是否能够规划绕障路线，若是，则规划绕障路线；
若否，则通过监控中心调用人机交互界面进行人工规划绕障路线。
优选的，所述绕障路线的终点为根据障碍物位置和障碍物尺寸在原有路线轨迹上占用的路段向前延伸一段距离的位置。
优选的，所述路径规划模块还将绕障路线发送至机群服务器，所述交通控制模块从机群服务器获取绕障路线并与机群服务器内所有矿用卡车的路线轨迹进行对比，判断是否发生重叠，若是，则将重叠位置设置为仅允许当前矿用卡车通过，并在当前矿用卡车通过后取消。
优选的，所述基于绕障路线更新路线轨迹包括更新当前矿用卡车的路线轨迹以及路线轨迹相同的后续矿用卡车的路线轨迹。
优选的，所述路径轨迹包括至少一组经纬度、矿用卡车的档位速度、左路宽和右路宽。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供的一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统及方法，通过矿用卡车的监测组件上报障碍物信息，机群调度中心路径规划模块根据障碍物位置、尺寸和矿用卡车位置判断是否能够直接骑行还是需要绕障，在需要绕障的情况下，计算绕障路线并保存，下发给所有矿用，后续矿用卡车不会因为障碍物导致停车，从而提高了无人化运输的运行效率，保证矿山的生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的露天矿山无人化运输的绕障规划系统结构图；
图2是本发明实施例提供的露天矿山无人化运输的绕障规划方法流程图；
图3是本发明实施例提供的露天矿山无人化运输的绕障规划的一种简化方法示意图；
图4是本发明实施例提供的露天矿山无人化运输的绕障规划的另一种简化方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供的一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统，包括机群调度中心、矿用卡车以及设置于矿用卡车上的车载终端，机群调度中心和车载终端之间通讯连接；通讯连接可以采用无线或有线方式。
车载终端包括用于获取监测信号的监测组件、用于矿用卡车导航的惯性导航模块以及用于矿用卡车控制的自动控制模块；监测组件包括用于矿用卡车定位的GNSS模块和用于获取矿用卡车周围环境的环境感知模块；环境感知模块包括图像采集模块、红外测距模块以及毫米波雷达模块。
机群调度中心包括监控中心、机群服务器、路径规划模块以及交通控制模块；监控中心用于提供人机交互界面；机群服务器用于车载终端与机群调度中心之间的数据收发及存储；路径规划模块用于根据矿用卡车的车辆参数、及露天矿山的路况及检测信号规划和更新路线轨迹以及根据监测信号；交通控制模块用于根据路线轨迹进行交通管制。其中，车辆参数包括车长、车宽、车顶高度、车底高度、车辆转弯半径以及最大行驶速度。
机群调度中心还包括无线急停系统，用于当矿用卡车的监测组件、惯性导航模块失效或突发紧急情况下，机群调度中心通过无线急停系统发出停车指令给矿用卡车的车载终端进行紧急停车。
监控中心还包括登陆认证系统，登陆认证系统用于对用户身份进行验证授权，包括登陆验证单元、登陆保持单元、登陆注销单元。
实施例二：
如图2所示，本实施例提供的一种露天矿山无人化运输的绕障规划方法，包括以下步骤：
步骤1、路径规划模块根据矿用卡车的车辆参数以及露天矿山的路况规划路线轨迹；路径轨迹包括至少一组经纬度、矿用卡车的档位速度、左路宽和右路宽。
步骤2、路径规划模块将路线轨迹分别发送至矿用卡车的车载终端和机群服务器；
步骤3、矿用卡车根据接收到的路线轨迹行驶并实时上传监测信号至路径规划模块；其中，车载终端的自动控制模块根据路线轨迹生成控制指令，惯性导航系统根据路线轨迹生成导航指令，矿用卡车根据控制指令和导航指令进行行驶，并通过监测组件获取监测信号。
步骤4、路径规划模块根据监测信号规划绕障路线并基于绕障路线更新路线轨迹；基于绕障路线更新路线轨迹包括更新当前矿用卡车的路线轨迹以及路线轨迹相同的后续矿用卡车的路线轨迹。
其中，路径规划模块根据监测信号规划绕障路线包括：
根据监测信号中的环境信息获取障碍物尺寸，路径规划模块判断矿用卡车是否能够直接骑行通过，若是，则不规划绕障路线；
若否，则根据检测信号中的定位信息获取障碍物位置，路径规划模块根据障碍物位置和障碍物尺寸判断是否能够规划绕障路线，若是，则规划绕障路线；
若否，则通过监控中心调用人机交互界面进行人工规划绕障路线。
绕障路线的终点为根据障碍物位置和障碍物尺寸在原有路线轨迹上占用的路段向前延伸一段距离的位置。
路径规划模块还将绕障路线发送至机群服务器，交通控制模块从机群服务器获取绕障路线并与机群服务器内所有矿用卡车的路线轨迹进行对比，判断是否发生重叠，若是，则将重叠位置设置为仅允许当前矿用卡车通过，并在当前矿用卡车通过后取消。
在实施过程中，为了方便且进一步简化绕障规划，可以将路线轨迹分割为多个路段，如图3所示，路段A-1、A-2、A-3、A-4、B-1、B-2、B-3、B-4，当障碍物发生在A-2、A-3时，可以将绕障路线规划为A-1末端、B-3、B-2和A-3末端从而避开A-2、A-3，如图4所示，但是当矿用卡车由于车辆转弯半径或其他原因无法到达A-3末端时，则将A-4进一步分割为A-4-1和A-4-2，此时绕障路线规划为A-1末端、B-3、B-2和A-4-2前端从而避开A-2、A-3。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统，其特征在于，包括机群调度中心、矿用卡车以及设置于矿用卡车上的车载终端，所述机群调度中心和车载终端之间通讯连接；
所述车载终端包括用于获取监测信号的监测组件、用于矿用卡车导航的惯性导航模块以及用于矿用卡车控制的自动控制模块；所述监测组件包括用于矿用卡车定位的GNSS模块和用于获取矿用卡车周围环境的环境感知模块；
所述机群调度中心包括监控中心、机群服务器、路径规划模块以及交通控制模块；所述监控中心用于提供人机交互界面；所述机群服务器用于车载终端与机群调度中心之间的数据收发及存储；所述路径规划模块用于根据矿用卡车的车辆参数、及露天矿山的路况及检测信号规划和更新路线轨迹以及根据监测信号；所述交通控制模块用于根据路线轨迹进行交通管制。
2.根据权利要求1所述的一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统，其特征在于，所述环境感知模块包括图像采集模块、红外测距模块以及毫米波雷达模块。
3.根据权利要求1所述的一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统，其特征在于，所述车辆参数包括车长、车宽、车顶高度、车底高度、车辆转弯半径以及最大行驶速度。
4.根据权利要求1所述的一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统，其特征在于，所述机群调度中心还包括无线急停系统，用于当矿用卡车的监测组件、惯性导航模块失效或突发紧急情况下，机群调度中心通过无线急停系统发出停车指令给矿用卡车的车载终端进行紧急停车。
5.根据权利要求1所述的一种露天矿山无人化运输的绕障规划系统，其特征在于，所述监控中心还包括登陆认证系统，所述登陆认证系统用于对用户身份进行验证授权，包括登陆验证单元、登陆保持单元、登陆注销单元。
6.一种露天矿山无人化运输的绕障规划方法，其特征在于，包括：
路径规划模块根据矿用卡车的车辆参数以及露天矿山的路况规划路线轨迹；
路径规划模块将路线轨迹分别发送至矿用卡车的车载终端和机群服务器；
矿用卡车根据接收到的路线轨迹行驶并实时上传监测信号至路径规划模块；
路径规划模块根据监测信号规划绕障路线并基于绕障路线更新路线轨迹；
其中，所述路径规划模块根据监测信号规划绕障路线包括：
根据监测信号中的环境信息获取障碍物尺寸，路径规划模块判断矿用卡车是否能够直接骑行通过，若是，则不规划绕障路线；
若否，则根据检测信号中的定位信息获取障碍物位置，路径规划模块根据障碍物位置和障碍物尺寸判断是否能够规划绕障路线，若是，则规划绕障路线；
若否，则通过监控中心调用人机交互界面进行人工规划绕障路线。
7.根据权利要求6所述的一种露天矿山无人化运输的绕障规划方法，其特征在于，所述绕障路线的终点为根据障碍物位置和障碍物尺寸在原有路线轨迹上占用的路段向前延伸一段距离的位置。
8.根据权利要求6所述的一种露天矿山无人化运输的绕障规划方法，其特征在于，所述路径规划模块还将绕障路线发送至机群服务器，所述交通控制模块从机群服务器获取绕障路线并与机群服务器内所有矿用卡车的路线轨迹进行对比，判断是否发生重叠，若是，则将重叠位置设置为仅允许当前矿用卡车通过，并在当前矿用卡车通过后取消。
9.根据权利要求6所述的一种露天矿山无人化运输的绕障规划方法，其特征在于，所述基于绕障路线更新路线轨迹包括更新当前矿用卡车的路线轨迹以及路线轨迹相同的后续矿用卡车的路线轨迹。
10.根据权利要求6所述的一种露天矿山无人化运输的绕障规划方法，其特征在于，所述路径轨迹包括至少一组经纬度、矿用卡车的档位速度、左路宽和右路宽。
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