CN115728790B - 一种露天煤矿作业车辆距离预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种露天煤矿作业车辆距离预警方法，包括：将露天煤矿作业测绘图上的道路转换为离散化的道路点集，并获取作业车辆的实时位置信息和实时速度信息；将作业车辆的实时位置信息映射到离散化的道路点集中，生成车辆映射点；根据车辆映射点，计算作业车辆中任意两车之间的距离；根据两车之间预设时间段内的距离变化情况，以及报警阈值，对作业车辆进行报警。该方法可显著提高作业车辆距离检测预警精度，雨天雪天抗干扰能力强，成本低。

Description

一种露天煤矿作业车辆距离预警方法

技术领域

本发明涉及车辆距离检测技术领域，特别涉及一种露天煤矿作业车辆距离预警方法。

背景技术

现有的车辆距离测量方法主要分为以下三种：

(1)基于雷达的测距方法。目前车载测距雷达主流的设备为毫米波雷达和激光雷达。毫米波雷达可以直接返回距离信息和速度信息，但降雨时衰减严重，且存在误检率高。激光雷达检测精度高、距离远，但会受到天气影响，而且价格昂贵。

(2)基于视觉和深度估计的算法。该算法的优点是适应能力强，但由于摄像机视场的限制，在弱光、恶劣天气下距离检测效果差，而且算法复杂，需要训练神经网络模型。

(3)根据卫星定位坐标计算两辆车之间的距离。一种方法是朴素的距离算法，为直接计算车辆之间的直线距离，但该方法没有考虑地形和实际的道路位置，计算的距离往往有较大的偏差；另一种方法在导航地图应用中常见，为基于实际道路数据，计算两个坐标位置的实际距离，但目前主流的导航地图应用采用GPS定位，国内GPS定位精度低于北斗，并且多台设备根据地图道路数据实时计算位置存在延迟，不支持没有道路信息的区域。

因此，在现有车辆距离测量技术的基础上，如何提高距离检测精度，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的露天煤矿作业车辆距离预警方法，该方法可显著提高作业车辆距离检测预警精度，雨天雪天抗干扰能力强，成本低。

本发明实施例提供一种露天煤矿作业车辆距离预警方法，包括：

将露天煤矿作业测绘图上的道路转换为离散化的道路点集，并获取作业车辆的实时位置信息和实时速度信息；所述实时位置信息包括：由北斗卫星导航系统定位的作业车辆的实时经纬度坐标和实时高度；所述实时速度信息包括：作业车辆的实时速率和实时航角；

将所述作业车辆的实时位置信息映射到所述离散化的道路点集中，生成车辆映射点；

根据所述车辆映射点，计算所述作业车辆中任意两车之间的距离；

根据两车之间预设时间段内的距离变化情况，以及报警阈值，对所述作业车辆进行报警。

进一步地，将露天煤矿作业测绘图上的道路转换为离散化的点集，包括：

将露天煤矿作业测绘图上的道路划分成若干子道路；

将每条子道路用一条直线段表示；所述直线段包含道路起点和道路终点；

以北斗卫星定位的精度为间隔在所述直线段上取点，生成道路中间点；

所述道路起点、道路终点和道路中间点构成离散化的道路点集。

进一步地，将所述作业车辆的实时位置信息映射到所述离散化的道路点集中，生成车辆映射点，包括：

分别以所述离散化的道路点集中的各个点为圆心，以露天煤矿作业测绘图上的道路宽度的一半加预设误差为半径画圆圈；所述预设误差包括：卫星定位误差和道路测量误差；

将落在所述圆圈内的车辆位置坐标归约到所述离散化的道路点集中最近的点上，将所述最近的点作为车辆映射点；所述车辆位置坐标从所述车辆位置信息中提取。

进一步地，根据所述车辆映射点，计算所述作业车辆中任意两车之间的距离，包括：

当两个车辆映射点处于同一条所述直线段时，将所述两个车辆映射点的欧式距离作为所述任意两车之间的距离；

当两个车辆映射点未处于同一条所述直线段时，从所述两个车辆映射点中任意一个车辆映射点出发，分别连接各个直线段上的道路起点和道路终点，直至另一个车辆映射点，生成连接所述两个车辆映射点的多条路径；从所述多条路径中选取最小路径；将所述最小路径的距离作为所述任意两车之间的距离

进一步地，根据露天煤矿道路情况，以及天气和光照情况，动态调节所述报警阈值。

进一步地，通过如下公式动态调节所述报警阈值：

报警阈值＝晴天干燥路面下报警距离*天气系数*光照系数；

其中，所述天气系数由不同天气下的制动距离决定；所述光照系数由光照强度决定。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的一种露天煤矿作业车辆距离预警方法，包括：将露天煤矿作业测绘图上的道路转换为离散化的道路点集，并获取作业车辆的实时位置信息和实时速度信息；将作业车辆的实时位置信息映射到离散化的道路点集中，生成车辆映射点；根据车辆映射点，计算作业车辆中任意两车之间的距离；根据两车之间预设时间段内的距离变化情况，以及报警阈值，对作业车辆进行报警。该方法可显著提高作业车辆距离检测预警精度，雨天雪天抗干扰能力强，成本低。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的露天煤矿作业车辆距离预警方法流程图；

图2为本发明实施例提供的离散化的道路点集表示以及车辆位置映射示意图；

图3为本发明实施例提供的搜索最短路径示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供一种露天煤矿作业车辆距离预警方法，参照图1所示，包括：

将露天煤矿作业测绘图上的道路转换为离散化的道路点集，并获取作业车辆的实时位置信息和实时速度信息；实时位置信息包括：由北斗卫星导航系统定位的作业车辆的实时经纬度坐标和实时高度；实时速度信息包括：作业车辆的实时速率和实时航角；

将作业车辆的实时位置信息映射到离散化的道路点集中，生成车辆映射点；

根据车辆映射点，计算作业车辆中任意两车之间的距离；

根据两车之间预设时间段内的距离变化情况，以及报警阈值，对作业车辆进行报警。

下面具体对该露天煤矿作业车辆距离预警方法进行详细阐述，请一并参照图2：

1.构建离散化的道路点集。

将测绘图上的道路转换为离散化的点集，进行道路数据准备。首先，规定道路上位置点的表达形式为三维点坐标(包含经度、纬度和海拔高度)；其次，将完整的道路分成若干子道路，子道路用一条直线段表示，包含起点和终点，中间点的间隔设置为卫星定位的精度。将直线段用点集表示。这样，完整的道路就变成了若干段直线道路位置点的集合。最后，获取车辆的位置信息和速度信息，其中位置信息包括北斗定位的经纬度坐标、高度；速度信息包括速率、航角。

2.将车辆位置映射到道路位置。

将获取的卫星定位位置映射到道路离散点集中。刚开始，获取到的车辆定位坐标并不能直接落在离散化道路点集中，因为道路点集表示的是道路中心线的点。以离散化的点集为圆心，以道路宽度的一半加预设误差为半径画圆，将落在圆内的车辆定位坐标归约到最近的道路点集中包含的点上。预设误差包括卫星定位误差和道路测量误差，卫星定位误差是指卫星定位系统的定位精度，若采用北斗导航系统，根据全球范围北斗服务定位性能显示精度为2m-5m，可取3.5m作为定位误差；道路测量误差为测量路面宽度的误差，一般取20mm的经验值。这样就实现了从车辆定位坐标到道路上的点的映射关系。

3.计算车辆之间的距离。根据第2步映射的点(车辆映射点)计算两车之间的距离，如果两辆车在同一条道路直线上，则直接计算两车的欧氏距离；如果两辆车不在同一条直线道路上，两车的距离计算需要先得到路径，需要画出两辆车沿道路的路径，根据路径计算实际距离。参照图3所示，若用字母表示道路上的点，计算A点到H点的距离，B-G表示道路的端点，则AH＝AC+CF+FH或AC+CG+GH，最短路径算法可以计算出A→H所有的情况再选择最小路径。此方法在道路节点多时计算较慢，可采用贪心算法或动态规划算法提高效率，二者在搜索空间不大时没有明显的区别。

4.动态调节报警阈值的逻辑设计。得到车辆的距离后，需要设置合适的预警阈值，阈值设置的过小会导致报警过于频繁而影响驾驶员操作，设置阈值过大会导致报警不及时。我们采用动态阈值的方法，使得报警能适应不同的天气和光照。

(1)根据车辆距离变化方向决定是否启动报警：

若两辆车距离变远，不报警；距离变进，报警。计算距离变化量，若前一时刻距离减去后一时刻距离大于0，才会再去判断是否到达报警阈值。

(2)天气和光照影响的阈值调节：

报警距离＝晴天干燥路面下报警距离*天气系数*光照系数，

天气系数根据不同天气下的制动距离来计算，应该以晴天干燥路面的制动距离为基准。光照系数分为白天和夜间，白天光照系数低于夜间光照系数。

(3)对于进入排土场，且不在道路上的车辆，直接计算直线距离。

本实施例提供的露天煤矿作业车辆距离预警方法，适用于在特定范围的区域内(区域内包含立体道路，例如露天煤矿)，计算多辆车之间的实际距离，计算结果作为终端距离报警设备的判断依据，提醒车辆驾驶员保持安全距离。利用北斗导航定位信息，解决了在立体矿场地形下的车辆距离计算问题，以及针对矿场的实际情况实现了动态调节报警阈值。相比基于毫米波和激光雷达测距的方法，该方法可以计算出远距离的车辆，以及可以跨越地形和障碍物定位并计算距离，雨天雪天抗干扰能力强，成本低。相比于基于神经网络深度估计的方法，该方法无需训练模型，计算开销小，能适应在夜间以及雨雪雾等低视距环境下提供报警信息。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种露天煤矿作业车辆距离预警方法，其特征在于，包括：

将露天煤矿作业测绘图上的道路转换为离散化的道路点集，并获取作业车辆的实时位置信息和实时速度信息；所述实时位置信息包括：由北斗卫星导航系统定位的作业车辆的实时经纬度坐标和实时高度；所述实时速度信息包括：作业车辆的实时速率和实时航角；

将所述作业车辆的实时位置信息映射到所述离散化的道路点集中，生成车辆映射点；

根据所述车辆映射点，计算所述作业车辆中任意两车之间的距离；

根据两车之间预设时间段内的距离变化情况，以及报警阈值，对所述作业车辆进行报警；

将露天煤矿作业测绘图上的道路转换为离散化的点集，包括：

将露天煤矿作业测绘图上的道路划分成若干子道路；

将每条子道路用一条直线段表示；所述直线段包含道路起点和道路终点；

以北斗卫星定位的精度为间隔在所述直线段上取点，生成道路中间点；

所述道路起点、道路终点和道路中间点构成离散化的道路点集；

将所述作业车辆的实时位置信息映射到所述离散化的道路点集中，生成车辆映射点，包括：

分别以所述离散化的道路点集中的各个点为圆心，以露天煤矿作业测绘图上的道路宽度的一半加预设误差为半径画圆圈；所述预设误差包括：卫星定位误差和道路测量误差；

将落在所述圆圈内的车辆位置坐标归约到所述离散化的道路点集中最近的点上，将所述最近的点作为车辆映射点；所述车辆位置坐标从所述车辆位置信息中提取；

根据所述车辆映射点，计算所述作业车辆中任意两车之间的距离，包括：

当两个车辆映射点处于同一条所述直线段时，将所述两个车辆映射点的欧式距离作为所述任意两车之间的距离；

当两个车辆映射点未处于同一条所述直线段时，从所述两个车辆映射点中任意一个车辆映射点出发，分别连接各个直线段上的道路起点和道路终点，直至另一个车辆映射点，生成连接所述两个车辆映射点的多条路径；从所述多条路径中选取最小路径；将所述最小路径的距离作为所述任意两车之间的距离。

2.如权利要求1所述的一种露天煤矿作业车辆距离预警方法，其特征在于，根据露天煤矿道路情况，以及天气和光照情况，动态调节所述报警阈值。

3.如权利要求2所述的一种露天煤矿作业车辆距离预警方法，其特征在于，通过如下公式动态调节所述报警阈值：

报警阈值＝晴天干燥路面下报警距离*天气系数*光照系数；

其中，所述天气系数由不同天气下的制动距离决定；所述光照系数由光照强度决定。