CN113932791B - 一种露天矿区装卸作业区地图采集方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露天矿区装卸作业区地图采集方法及系统，通过在挖掘机上安装第一定位系统，在推土机上安装第二定位系统，实时采集装载区变更曲线、卸载区变更曲线，并上传至地图服务器，以使地图服务器将装载区、卸载区变更曲线进行转换、空间匹配处理，并与原有的作业面地图进行合并，以形成更新的地图版本，将审核通过的更新的地图版本，实时分发至无人驾驶各个模块中，能够实现在不额外增加现场人员的情况下，利用当前矿山生产所必须的工作设备，实现常变区域地图数据的实时采集和更新，以在保障作业安全和尽量减少对正常作业流程影响的前提下，支持矿区作业面地图采集和处理，保障无人驾驶运输业务的连贯稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种露天矿区装卸作业区地图采集方法及系统，属于地图采集技术领域。
背景技术
露天矿山的地图系统是无人驾驶的运行基础,借鉴于乘用车场景的高精度地图采集和处理技术并不能完全的解决露天采矿场景下的无人驾驶需要,其主要难点和痛点有两点。其一在于地形和路网的变化和更新伴随着生产作业的需要而随时变化，尤其是在装载作业面和卸载作业面；其二是地图的快速更新和下发处理流程，快速的更新和下发可以将地图的变化应用到所有相关车辆的无人驾驶系统之中。
由于露天矿山生产和作业的最重要前提是保障安全，在装载和卸载这两个作业区域之中，可选择的地图采集方法也非常有限。
专利号CN110992813A的文献,公开了一种露天矿山无人驾驶系统的地图创建方法及系统，方法包括：原始地图文件的采集、获取、编辑和管理，为露天矿山无人化系统的控制提供高精地图，解决露天矿山地形环境变化下的地图实时更新问题。进一步的将露天矿山无人化运行的任务流程和交通安全保护机制融入到地图的管理系统中，大大简化露天矿山无人化系统的复杂程度。
专利号CN110399443A的文献，公开了一种地图编辑方法、装置、移动平台及存储介质。该方法并非将用户在移动平台上的触摸位置作为在移动平台上显示的指示图标位置，而是将触摸位置和指示图标位置进行了一定的偏移，从而避免了手指触控覆盖区域较大以及手指遮挡视线等原因导致对地图进行高精度坐标编辑时误差较大的问题，以实现在移动平台上精准确定地图的高精度坐标位置，从而降低对地图进行高精度坐标编辑时的误差，在提高地图编辑效率的基础上，保证了编辑地图的准确性。
专利号CN102901508A的文献，公开了一种地图差别数据生成装置在接收用于更新地图数据库中的地图元素的地图更新指令后，生成地图差别数据。为了生成地图差别数据，装置基于用户偏好将地图元素划分为多个组，该用户偏好例如是行驶频率、道路属性、道路形状或道路类型。因此，生成的地图差别数据包括仅仅符合和匹配用户偏好的地图元素，有效避免地图差别数据有时必须覆盖很大的面积。
现有技术存在以下缺陷：CN110992813A专利采用的原始地图文件的采集、获取、编辑和管理是一种比较通用的地图原始文件获取方式，该方法适用于露天矿山的一般行驶道路和区域并且所需审核过程较为复杂和耗时。
CN110399443A专利采用的方法是对在可移动设备上的地图编辑操作的交互优化，避免了手指触控覆盖区域较大以及手指遮挡视线等原因导致对地图进行高精度坐标编辑时 误差较大的问题。而服务于露天矿无人运输系统的地图一般是采用配置在固定设备上的桌面平台操作的，而且使用的是精度高的输入设备（如鼠标），所以，该方法应用的场景与露天矿山无人运输不太符合。
CN102901508A专利采用的方法基于用户偏好将地图元素划分为多个组，该用户偏好例如是行驶频率、道路属性、道路形状或道路类型。地图更新的时候，仅更新匹配用户偏好的被更新的地图元素，以减少数据传输通信量，而不损失对用户来说不可缺少的信息。而露天矿山是无人化运输方案，地图发生变换时是需要将变更的元素全部及时同步至各个矿卡终端，因此，该方法不适用露天矿无人运输场景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种露天矿区装卸作业区地图采集方法及系统，以在保障作业安全和尽量减少对正常作业流程影响的前提下，有效的支持矿区作业面地图采集和处理，保障无人驾驶运输业务的连贯稳定运行。
为达到上述目的/为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
一方面，本发明提供一种露天矿区装卸作业区地图采集方法，包括如下步骤：
第一定位系统记录挖掘机在装载区作业面上，装载作业的起始时间段内所有齿尖落地坐标点，以形成坐标点集，经过算法计算获取最小外边界曲线，本地地图更新算法提取装载区变更曲线，以实现装载区作业面的更新地图的采集；
第二定位系统记录推土机在卸载区作业面上，挡墙修缮的起始时间段内所有齿尖落地最远地点的坐标点，以形成坐标点集，经过算法计算获取最小外边界曲线，本地地图更新算法提取卸载区变更曲线，以实现卸载区作业面的更新地图的采集；
检查装载区变更曲线、卸载区变更曲线与原有曲线的变化是否满足现场要求，若不满足，则重新采集；若满足，则实时上传至地图服务器；
地图服务器将装载区变更曲线、卸载区变更曲线进行转换、空间匹配处理，并与原有的作业面地图进行合并处理，以形成更新的地图版本，若更新的地图版本审核不通过，则重新采集；若更新的地图版本审核通过，则将更新的地图版本分发至无人驾驶各个模块中。
优选地，所述装载区作业面的更新地图的采集过程，包括如下步骤：
无人矿卡驶入装载点，挖掘机执行装载作业，以进行地图基础数据采集；
第一定位系统记录挖掘机铲斗的每次前伸、挖掘、提斗的位置信息，形成基本的挖掘处理数据点集，以组成第一类目标点集；
第一定位系统记录挖掘机的作业面的水平数据点集，以形成第二类目标点集；
通过对比第一类目标点集和第二类的目标点集，并结合原有作业面的水平数据，获得最终变更作业面的数据点集；
挖掘机引导无人矿卡驶离后，结束装载区作业面的更新地图的采集工作。
优选地，所述卸载区作业面的更新地图的采集过程，包括如下步骤：
推土机执行修缮档墙作业，以进行地图基础数据采集；
第二定位系统记录推土机铲斗的每次前推的位置信息，形成基本的前推处理数据点集，以组成前推点位的数据点集；
将采集的前推点位集合与原有档墙的位置数据进行结合，获得最终的变更档墙的数据点集后，结束卸载区作业面的更新地图的采集工作。
优选地，所述本地地图更新算法提取装载区变更曲线、卸载区变更曲线的过程，包括如下步骤：
对装载区作业面、卸载区作业面上变更的数据集进行2D点云聚类，以提取作业簇；
对作业簇进行包络提取，得到作业边缘定位，以获得装载区变更曲线、卸载区变更曲线。
优选地，提取所述作业簇的过程，包括如下步骤：
将第一定位系统中装载作业起始时间段内所有齿间落地坐标点或第二定位系统中挡墙修缮的起始时间段内所有齿间落地的坐标点定义为原始定位数据记为CLOUDsrc；
将CLOUDsrc导入KD-Tree，将空间树记为TREEsrc；
使用DBSCAN密度聚类方法对TREEsrc进行聚类，提取出作业簇的集合。
优选地，对所述作业簇进行包络提取，得到作业边缘定位的过程，包括如下步骤：
将作业簇的集合记为MAPcluster，将MAPcluster中的各个作业簇进行凸包络提取，得到作业簇边界记为MAPboundary，n个作业簇边界点云记为BOUNDARYn；
将原始定位数据减去聚类后形成作业簇的数据，即剩余的定位数据记为CLOUDsingle；
将DBSCAN密度聚类方法中聚类密度参数记为Cluster-density，最大距离参数记为Cluster-distance，将原有曲线记为BOUNDARYold；
比对BOUNDARYn中的数据与CLOUDsingle中的数据，查找距离最近的两组点，若判定均小于或等于Cluster-distance，则将两组点判定为BOUNDARYn与CLOUDsingle之间的拼接点，若仅有一组点小于Cluster-distance，则该簇为边界终止簇，所述边界终止簇只需与检索得到的CLOUDsingle中的这一组点进行拼接，形成一个具有作业簇边界的新边界，记为BOUNDARYcluster；
将BOUNDARYcluster与BOUNDARYold进行面拼接，滤除面内点，保存边界点，以形成作业边缘定位BOUNDARYnew。
优选地，所述无人驾驶各个模块在收到审核确认指令后，立刻将本地地图切换为更新的地图版本。
优选地，所述无人驾驶各个模块包括无人驾驶系统、作业面路径规划系统和作业辅助系统。
另一方面，本发明提供一种露天矿区装卸作业区地图采集系统，包括无线Mesh网络、地图服务器、设于挖掘机装载区的第一定位系统和设于推土机卸载区的第二定位系统，所述第一定位系统、第二定位系统用以将记录的数据通过无线Mesh网络传输至地图服务器，所述地图服务器能够将记录的数据进行处理，并下发到无人终端。
优选地，所述第一定位系统、第二定位系统上均设有定位传感器。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明提供的一种露天矿区装卸作业区地图采集方法，通过在挖掘机上安装第一定位系统，在推土机上安装第二定位系统，实时采集装载区变更曲线、卸载区变更曲线，并上传至地图服务器，以使地图服务器将装载区、卸载区变更曲线进行转换、空间匹配处理，并与原有的作业面地图进行合并，以形成更新的地图版本，将审核通过的更新的地图版本，实时分发至无人驾驶各个模块中，能够实现在不额外增加现场人员的情况下，利用当前矿山生产所必须的工作设备，实现常变区域地图数据的实时采集和更新，以在保障作业安全和尽量减少对正常作业流程影响的前提下，支持矿区作业面地图采集和处理，保障无人驾驶运输业务的连贯稳定运行。
2、本发明提供一种露天矿区装卸作业区地图采集系统，包括无线Mesh网络、地图服务器、设于挖掘机装载区的第一定位系统和设于推土机卸载区的第二定位系统，所述第一定位系统、第二定位系统用以将记录的数据通过无线Mesh网络传输至地图服务器，所述地图服务器能够将记录的数据进行处理，并下发到无人终端。本发明解决了露天矿区在装载和卸载这种地图常变工作区域的更新问题，以保障露天矿山无人化运行系统的地图实时快速更新，进而为后续业务展开提供基础数据保障，从而优化露天矿山无人化系统的运行效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种露天矿区装卸作业区地图采集方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种露天矿区装卸作业区地图采集方法中装载区作业面的地图采集的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种露天矿区装卸作业区地图采集方法中卸载区作业面的地图采集的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种露天矿区装卸作业区地图采集方法的执行流程图；
图中：①、装载区作业面地图基础数据采集；②、装载区作业面第一类数据点集采集；③、装载区作业面第二类数据点集采集；④、装载区作业面变更数据集；⑤、卸载区作业面地图基础数据采集；⑥、卸载区作业面前推点位数据点集；⑦、卸载区作业面变更档墙点位数据集；⑧、卸载区作业面变更数据集；1、挖掘机；2、矿卡；3、推土机。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
本发明提供一种露天矿区装卸作业区地图采集方法，请参见图1，执行流程图请参见图4，包括如下步骤：
第一步、第一定位系统记录挖掘机1在装载区作业面上，装载作业的起始时间段内所有齿尖落地坐标点，以形成坐标点集，经过算法计算获取最小外边界曲线，本地地图更新算法提取装载区变更曲线，以实现装载区作业面的更新地图的采集。
具体地，所述装载区作业面的更新地图的采集过程，请参见图2，包括如下步骤：
装载区作业面地图基础数据采集①： 无人矿卡2驶入装载点，此时，挖掘机1开始执行装载作业，以进行地图基础数据采集，即进入地图采集流程的基础数据收集模式。
装载区作业面第一类数据点集采集②：第一定位系统记录挖掘机1铲斗的每次前伸、挖掘、提斗的位置信息，形成一个基本的挖掘处理数据点集，以组成第一类目标点集。
装载区作业面第二类数据点集采集③：第一定位系统记录挖掘机1的作业面的水平数据点集，以形成第二类目标点集。
装载区作业面变更数据集④：通过对比第一类目标点集和第二类的目标点集，并结合原有作业面的水平数据，获得最终变更作业面的数据集。
此时，挖掘机1引导无人矿卡2驶离后，以结束装载区作业面的更新地图的采集工作。
第二步、第二定位系统记录推土机3在卸载区作业面上，挡墙修缮的起始时间段内所有齿尖落地最远地点的坐标点，以形成坐标点集，经过算法计算获取最小外边界曲线，本地地图更新算法提取卸载区变更曲线，以实现卸载区作业面的更新地图的采集。
具体地，所述卸载区作业面的更新地图的采集过程，请参见图3，包括如下步骤：
卸载区作业面地图基础数据采集⑤：推土机3执行修缮档墙作业，以进行地图基础数据采集。
卸载区作业面前推点位数据点集⑥：第二定位系统记录推土机3铲斗的每次前推的位置信息，形成基本前推处理数据点集，以组成前推点位数据点集。
卸载区作业面变更档墙点位数据集⑦：将采集的前推点位集合与原有档墙的位置数据进行结合。
卸载区作业面变更数据集⑧：将采集的前推点位集合与原有档墙的位置数据结合后，获得最终的变更档墙的数据集，
此时，结束卸载区作业面的更新地图的采集工作。
本实施例中，所述本地地图更新算法提取装载区变更曲线、卸载区变更曲线的过程，包括如下步骤：
对装载区作业面、卸载区作业面上变更的数据集进行2D点云聚类，以提取作业簇；
对作业簇进行包络提取，得到作业边缘定位，以获得装载区变更曲线、卸载区变更曲线。
作为一种优选实施方式，提取所述作业簇的过程，包括如下步骤：
将第一定位系统中装载作业起始时间段内所有齿间落地坐标点或第二定位系统中挡墙修缮的起始时间段内所有齿间落地的坐标点定义为原始定位数据记为CLOUDsrc，原有曲线记为BOUNDARYold；
将CLOUDsrc导入KD-Tree，将空间树记为TREEsrc；
设定聚类密度参数为Cluster-density，最大距离参数为Cluster-distance；
使用DBSCAN密度聚类方法对TREEsrc进行聚类提取，获得变更的作业簇集合。
本领域技术人员应当理解，对所述作业簇进行包络提取，得到作业边缘定位的过程，包括如下步骤：
将作业簇的集合记为MAPcluster，将原始定位数据减去聚类后形成作业簇的数据，即剩余的定位数据记为CLOUDsingle；
将MAPcluster中的各个作业簇进行凸包络提取，得到作业簇边界，记为MAPboundary，n个作业簇边界点云记为BOUNDARYn；
比对BOUNDARYn中的数据与CLOUDsingle中的数据，查找距离最近的两组点，若判定均小于或等于Cluster-distance，则将两个点判定为BOUNDARYn与CLOUDsingle之间的拼接点，若仅有一组点小于Cluster-distance，则该簇为边界终止簇，所述边界终止簇只需与检索得到的CLOUDsingle中的这一组点进行拼接，形成一个具有作业簇边界的新边界，记为BOUNDARYcluster；
将BOUNDARYcluster与BOUNDARYold进行面拼接，滤除面内点，保存边界点，以形成作业边缘定位BOUNDARYnew。
第三步、挖掘机1司机检查装载区变更曲线与原有曲线的变化是否满足现场要求，若装载区变更曲线不满足现场要求，则重新采集；若装载区变更曲线满足现场要求，经挖掘机1司机确认后，将更新曲线经过无线Mesh网络实时上传至地图服务器。
相应地，推土机3司机检查卸载区变更曲线与原有曲线的变化是否满足现场要求，若卸载区变更曲线不满足现场要求，则重新采集；若卸载区变更曲线满足现场要求，经推土机3司机确认后，将更新曲线经过无线Mesh网络实时上传至地图服务器。
需要说明的是，所述地图服务器为高精地图服务器。
第四步、装载区变更曲线、卸载区变更曲线被传输至地图服务器后，地图服务器将装载区变更曲线、卸载区变更曲线的数据进行转换、空间匹配处理，并与原有的作业面地图进行合并，以形成更新的地图版本，应当理解，若审核员快速审核更新的地图版本后发现更新的地图版本不通过，则重新采集变更曲线的数据；若审核员快速审核更新的地图版本后认为审核通过，则将有效的、更新的地图版本分发至无人驾驶各个模块中。
也就是说，获取的装载区变更曲线，需经挖掘机1本地判断是否自动上传处理以及是否中心自动合并，在判断没有异常之后，正确地图被下发并更新到终端的状态。此时，挖掘区作业面地图已经更新完成，挖掘机1可以继续进行挖掘作业。当无人驾驶矿卡2驶入装载点后，开始下一轮装载作业和更新地图的采集流程。
在此情形下，获取的卸载区变更曲线，需经推土机3本地判断是否自动上传处理以及是否中心自动合并，在判断没有异常之后，正确地图被下发并更新到终端的状态。此时，卸载区作业面地图已经更新完成，推土机3可以继续进行档墙修缮作业，并开启新的一轮更新地图的采集流程。
应当理解，本实施例中，所述无人驾驶各个模块在收到审核确认指令后，能够立刻将本地地图切换为更新的地图版本。
需要说明的是，所述无人驾驶各个模块包括无人驾驶系统、作业面路径规划系统和作业辅助系统，本领域技术人员应当理解，所述无人驾驶各个模块不限于此，还可以包括其他系统。当所述无人驾驶各个模块在收到审核确认指令后，无人驾驶系统、作业面路径规划系统和作业辅助系统能够立刻将本地地图切换为更新的地图版本。
本发明提供的露天矿区装卸作业区地图采集方法，在不需要引入新的设备或改变原有作业方式的情况下，简化了原有的高精地图采用专有车辆设备、对数据进行标注、去噪、转换、审核等过程，可以达到最快捷的地图采集目标，能够实现在不额外增加现场人员的情况下，利用当前矿山生产所必须的工作设备，实现常变区域地图数据的实时采集和更新，以在保障作业安全和尽量减少对正常作业流程影响的前提下，支持矿区作业面地图采集和处理，保障无人驾驶运输业务的连贯稳定运行。
实施例二：
本发明还提供一种露天矿区装卸作业区地图采集系统，包括无线Mesh网络、地图服务器、设于挖掘机1装载区的第一定位系统和设于推土机3卸载区的第二定位系统，所述第一定位系统、第二定位系统用以将记录的数据通过无线Mesh网络传输至地图服务器，所述地图服务器能够将记录的数据进行处理，并下发到无人终端。
优选地，所述第一定位系统、第二定位系统上均设有定位传感器。进一步地，所述挖掘机1上设有角度传感器，所述挖掘机1通过挖掘机1机身旋转机构标定后的基础定位数据，能够计算得到挖掘机1铲斗齿尖的实时定位数据。所述推土机3能够通过推土机3自身的基础定位数据，计算得到推土机3推斗的齿尖实时定位数据。
本发明提供一种露天矿区装卸作业区地图采集系统，解决了露天矿区在装载和卸载这种地图常变工作区域的更新问题，以保障露天矿山无人化运行系统的地图实时快速更新，进而为后续业务展开提供基础数据保障，从而优化露天矿山无人化系统的运行效率。
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 (7)
1.一种露天矿区装卸作业区地图采集方法，其特征在于，包括如下步骤：
无人矿卡驶入装载点，挖掘机执行装载作业，以进行地图基础数据采集；
第一定位系统记录挖掘机铲斗的每次前伸、挖掘、提斗的位置信息，形成基本的挖掘处理数据点集，以组成第一类目标点集；
第一定位系统记录挖掘机的作业面的水平数据点集，以形成第二类目标点集；
通过对比第一类目标点集和第二类的目标点集，并结合原有作业面的水平数据，获得最终变更作业面的数据点集；经过算法计算获取最小外边界曲线，本地地图更新算法提取装载区变更曲线；
挖掘机引导无人矿卡驶离，结束装载区作业面的更新地图的采集工作；
推土机执行修缮档墙作业，以进行地图基础数据采集；
第二定位系统记录推土机铲斗的每次前推的位置信息，形成基本的前推处理数据点集，以组成前推点位的数据点集；
将采集的前推点位集合与原有档墙的位置数据进行结合，获得最终的变更档墙的数据点集后，经过算法计算获取最小外边界曲线，本地地图更新算法提取卸载区变更曲线；
检查装载区变更曲线、卸载区变更曲线与原有曲线的变化是否满足现场要求，若不满足，则重新采集；若满足，则实时上传至地图服务器；
地图服务器将装载区变更曲线、卸载区变更曲线进行转换、空间匹配处理，并与原有的作业面地图进行合并处理，以形成更新的地图版本，若更新的地图版本审核不通过，则重新采集；若更新的地图版本审核通过，则将更新的地图版本分发至无人驾驶各个模块中；
本地地图更新算法提取装载区变更曲线、卸载区变更曲线的过程，包括如下步骤：对装载区作业面、卸载区作业面上变更的数据集进行2D点云聚类，以提取作业簇；
对作业簇进行包络提取，得到作业边缘定位，以获得装载区变更曲线、卸载区变更曲线。
2.根据权利要求1所述的露天矿区装卸作业区地图采集方法，其特征在于，提取所述作业簇的过程，包括如下步骤：将第一定位系统中装载作业起始时间段内所有齿间落地坐标点或第二定位系统中挡墙修缮的起始时间段内所有齿间落地的坐标点定义为原始定位数据，并记为CLOUDsrc；
将CLOUDsrc导入KD-Tree，将空间树记为TREEsrc；
使用DBSCAN密度聚类方法对TREEsrc进行聚类，提取出作业簇的集合。
3.根据权利要求2所述的露天矿区装卸作业区地图采集方法，其特征在于，对所述作业簇进行包络提取，得到作业边缘定位的过程，包括如下步骤：将作业簇的集合记为MAPcluster，将MAPcluster中的各个作业簇进行凸包络提取，得到作业簇边界记为MAPboundary，n个作业簇边界点云记为BOUNDARYn；
将原始定位数据减去聚类后形成作业簇的数据，即剩余的定位数据记为CLOUDsingle；
将DBSCAN密度聚类方法中聚类密度参数记为Cluster-density，最大距离参数记为Cluster-distance，将原有曲线记为BOUNDARYold；
比对BOUNDARYn中的数据与CLOUDsingle中的数据，查找距离最近的两组点，若判定均小于或等于Cluster-distance，则将两组点判定为BOUNDARYn与CLOUDsingle之间的拼接点，若仅有一组点小于Cluster-distance，则该簇为边界终止簇，所述边界终止簇只需与检索得到的CLOUDsingle中的这一组点进行拼接，形成一个具有作业簇边界的新边界，记为BOUNDARYcluster；
将BOUNDARYcluster与BOUNDARYold进行面拼接，滤除面内点，保存边界点，以形成作业边缘定位BOUNDARYnew。
4.根据权利要求1所述的露天矿区装卸作业区地图采集方法，其特征在于，所述无人驾驶各个模块在收到审核确认指令后，立刻将本地地图切换为更新的地图版本。
5.根据权利要求1所述的露天矿区装卸作业区地图采集方法，其特征在于，所述无人驾驶各个模块包括无人驾驶系统、作业面路径规划系统和作业辅助系统。
6.一种露天矿区装卸作业区地图采集系统，其特征在于，采用权利要求1所述的露天矿区装卸作业区地图采集方法，所述露天矿区装卸作业区地图采集系统包括无线Mesh网络、地图服务器、设于挖掘机装载区的第一定位系统和设于推土机卸载区的第二定位系统，所述第一定位系统、第二定位系统用以将记录的数据通过无线Mesh网络传输至地图服务器，所述地图服务器能够将记录的数据进行处理，并下发到无人终端。
7.根据权利要求6所述的露天矿区装卸作业区地图采集系统，其特征在于，所述第一定位系统、第二定位系统上均设有定位传感器。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101403798A (zh) * | 2008-11-12 | 2009-04-08 | 重庆大学 | 一种滑坡主滑方向的识别方法 |
| JP2015194924A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 日立建機株式会社 | 作業機械の地図編集システム |
| CN108549771A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-18 | 山东天星北斗信息科技有限公司 | 一种挖掘机辅助施工系统及方法 |
| CN109211234A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 湖南格纳微信息科技有限公司 | 一种矿下惯性测绘方法及装置 |
| CN111260683A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-09 | 合肥工业大学 | 一种三维点云数据的目标检测与跟踪方法及其装置 |
| CN111522898A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-11 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 地图创建方法、服务器和系统 |
| CN111551958A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-18 | 北京踏歌智行科技有限公司 | 一种面向矿区无人驾驶的高精地图制作方法 |
| CN111614706A (zh) * | 2019-02-26 | 2020-09-01 | 陕西汽车集团有限责任公司 | 一种自动驾驶矿用车装卸过程云控制系统和控制方法 |
| CN112393736A (zh) * | 2020-04-26 | 2021-02-23 | 青岛慧拓智能机器有限公司 | 一种露天矿地图自动更新系统和方法 |
| CN112595334A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-02 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 露天矿山的卸载区的地图更新方法、装置和系统 |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101403798A (zh) * | 2008-11-12 | 2009-04-08 | 重庆大学 | 一种滑坡主滑方向的识别方法 |
| JP2015194924A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 日立建機株式会社 | 作業機械の地図編集システム |
| CN109211234A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 湖南格纳微信息科技有限公司 | 一种矿下惯性测绘方法及装置 |
| CN108549771A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-18 | 山东天星北斗信息科技有限公司 | 一种挖掘机辅助施工系统及方法 |
| CN111614706A (zh) * | 2019-02-26 | 2020-09-01 | 陕西汽车集团有限责任公司 | 一种自动驾驶矿用车装卸过程云控制系统和控制方法 |
| CN111260683A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-09 | 合肥工业大学 | 一种三维点云数据的目标检测与跟踪方法及其装置 |
| CN112393736A (zh) * | 2020-04-26 | 2021-02-23 | 青岛慧拓智能机器有限公司 | 一种露天矿地图自动更新系统和方法 |
| CN111551958A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-18 | 北京踏歌智行科技有限公司 | 一种面向矿区无人驾驶的高精地图制作方法 |
| CN111522898A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-11 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 地图创建方法、服务器和系统 |
| CN112595334A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-02 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 露天矿山的卸载区的地图更新方法、装置和系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 端对端平行无人矿山系统及其关键技术;杨超 等;《智能科学与技术学报》;第1卷(第3期);1-13 * |
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