CN116127672A - 露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置 - Google Patents

露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置，属于路网生成领域，解决现有路网生成方法较为复杂且更新慢的问题，主要应用于采矿作业中的非无人驾驶场景。该露天矿路网生成方法包括：获得一时间段内在矿区内工作的车辆的定位数据；对定位数据进行网格化处理后使得所述定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中；针对每个网格确定出一个候选路径点，并基于每个网格中的一个候选路径点形成候选路径点集合；基于所述候选路径点集合生成路网。

Description

露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置
技术领域
本发明涉及路网生成技术领域，特别涉及一种露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置。
背景技术
在相关技术中，露天矿路网采集一般采用高精地图采集方式。通过高精度定位设备实地采集道路坐标信息，经过人工处理后，得到高精地图数据。此种方式采集的路网数据精度高，但存在依赖人工处理步骤较多，道路变化频繁情况下更新不及时的问题。
高精地图一般用于无人驾驶领域，在对无人驾驶没有需求的情况下，例如路网数据最终应用于展示等情况，高精地图采集的方式就存在成本高、更新慢的弊端。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置，其实现了一种低成本、低精度、更新效率高的适用于非无人驾驶场景的路网采集方案。
根据本发明的一个方面，提供了一种露天矿路网生成方法，包括：
获得一时间段内在矿区内工作的车辆的定位数据；
对定位数据进行网格化处理后使得所述定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中；
针对每个网格确定出一个候选路径点，并基于每个网格中的一个候选路径点形成候选路径点集合；
基于所述候选路径点集合生成路网。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种露天矿路网生成装置，包括：
RTK定位设备；
与RTK定位设备通信连接的网格化模块，所述网格化模块配置成使得来自RTK定位设备的定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中；和
与网格化模块通信连接的路网生成模块，所述路网生成模块配置成针对每个网格确定出一个候选路径点，基于每个网格中的一个候选路径点形成候选路径点集合，并基于所述候选路径点集合生成路网。
根据本发明实施例所述的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置具有以下优点中的至少一个：
（1）本发明的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置通过网格化处理确定出候选路径点，并基于候选路径点生成路网，从而消除了人工筛选候选路径点的过程步骤，例如，需要对路径点进行均衡处理；
（2）本发明的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置成本较低，无需特定的采集车辆人员进行采集，在已经采用了矿区运营智能监控系统或类似系统的露天矿中，可以方便地使用现有的设备生成路网信息；
（3）本发明的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置可以为非无人驾驶的应用场景提供更新频率快的路网生成方案；
（4）本发明的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置基于道路历史行驶数据生成路网，容易与实际道路状况相符，例如在采用实际带路地图作为参考的情况下，能够更好地生成路网。
附图说明
本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的露天矿路网生成方法；
图2示出了根据本发明的一个实施例的对定位数据进行网格化处理的示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例所形成的候选路径点集合；
图4示出了根据本发明的一个实施例所生成的路径。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
现有的路网数据采集和生成方式过多地依赖于人工步骤，这对于更新频率快的情况以及成本方面都带来了不小的挑战。
本发明实施例的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置依赖于网格化处理方式来筛选出候选路径点，由此大大减少了人工处理步骤，降低了路网生成的成本，提高了工作效率，并能够适用于更新频率快的情况。
具体地，在本发明的实施例中，提供了一种露天矿路网生成方法。如图1所示，该露天矿路网生成方法包括：
步骤S1获得一时间段内在矿区内工作的车辆的定位数据；
步骤S2对定位数据进行网格化处理后使得所述定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中；
步骤S3针对每个网格确定出一个候选路径点，并基于每个网格中的一个候选路径点形成候选路径点集合；
步骤S4基于所述候选路径点集合生成路网。
在路网生成的过程中，所采集到的数据以点的形式存在，需要将这些点连接成线以生成一条路径，直至完成了矿区内所采集的所有路径，最终生成了路网。然而，所采集到的点的数据非常多，并且这些点的密集程度很不均衡，基于这些原因，在一些实施例中，需要进行人工筛选以实现均衡的密集程度，进而便于后期路径以及路网的生成。
例如，无人驾驶场景所使用的高精地图数据中的GIS点的间隔很小，以厘米单位进行计算，例如两个GIS点相隔10厘米，这就需要以非常小的间隔（例如10厘米）筛选出规则的GIS点。对于人为处理来说将带来非常大的工作量，并且效率低下。然而，非无人驾驶场景则不需要把地图做的特别精细，道路的GIS点间隔很大，以米为单位进行计算。
本发明的实施例通过网格化处理使得定位数据位于对应的网格中，并在每个网格中确定出一个候选路径点，由此（自动地）获得了密集程度均衡的候选路径点，删除了不必要的噪点，减少了人为筛选的过程，极大地提高了路网生成的效率，降低了成本。本发明的实施例能够适用于更新频率快的情形。
本发明的实施例特别适合于对精度要求不高的非无人驾驶场景，因为网格化处理过程特别适合于筛选GIS点间隔较大的情况。
进一步地，在步骤S1中，选择较长的时间段可以提高所选定位数据的准确性，并更好地排除不准确的定位数据，从而提高所生成的路网的准确度。在一示例中，所述一时间段在5天到30天的范围内，例如所述时间段可以选择为15天。
所述定位数据为车辆历史行驶数据。所述车辆历史行驶数据包括经度坐标、纬度坐标、时间信息和车辆名称（即，设备ID）。所述定位数据可以从位于车辆上的RTK定位设备获得。当RTK定位设备将定位数据上传至控制系统后，控制系统配置成对接收到的定位数据按照时间、设备ID归类存档。
在步骤S2中，对定位数据进行网格化处理后使得所述定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中包括：
通过网格化规则确定每个定位数据在网格坐标系中的坐标信息，并基于所述坐标信息使得每个定位数据位于对应的网格中并成为网格中的一个路径点，如图2所示。
网格化规则用于使得定位数据位于相应的网格中，其是基于矿区所在的地理位置和定位数据确定的。在一示例中，所述网格化规则为：
Xn=round(1+(latn- lat0)/ latdeg)；
Yn=round(1+(lonn-lon0)/londeg),
其中，round表示进行四舍五入运算以获得保留两位小数位的数据。
Xn表示定位数据n在网格化后在网格坐标系中的x轴坐标。可以通过上述公式进行计算确定。
Yn表示定位数据n在网格化后在网格坐标系中的y轴坐标。可以通过上述公式进行计算确定。
latn表示定位数据n在WGS84 坐标系下的纬度坐标。latn表示定位数据n的纬度坐标。可以通过所上传的车辆的定位数据获得。
lonn表示定位数据n在WGS84 坐标系下的经度坐标。lonn表示定位数据n的经度坐标。可以通过所上传的车辆的定位数据获得。
lat0表示矿区左下角在WGS84 坐标系下的纬度坐标。lon0表示矿区左下角在WGS84坐标系下的经度坐标。根据矿区实际所在的地理位置确定矿区左下角的地理位置，由此可以确定出矿区左下角在WGS84 坐标系下的纬度坐标和经度坐标。
latdeg表示网格纬度方向大小。可以根据地球具体纬度方向周长计算。例如，可以取纬度方向0.5米对应的纬度，即latdeg为0.000004495。
londeg表示网格经度方向大小。可以根据地球具体经度方向周长计算。可以取经度方向0.5米对应的经度，即londeg为0.000005705。
在将定位数据转化成位于网格中的点后，一个网格中会存在着多个点。为了完成候选路径点的筛选以去除噪点，需要针对每个网格确定出一个候选路径点。
具体地，在步骤S3中，针对每个网格确定出一个候选路径点包括将每个网格的中心路径点确定为所述一个候选路径点。
在一示例中，将每个网格中的中心路径点确定为所述一个候选路径点包括：确定每个网格的中心点。
可以确定每个网格的中心点在网格坐标系下的坐标信息。例如，一个网格由a、b、c和d四个点确定，a点位于左下角，b点位于右下角，c点位于右上角，d点位于左上角；a点在网格坐标系下的坐标信息为（Xa,Ya），b点在网格坐标系下的坐标信息为（Xb,Ya），c点在网格坐标系下的坐标信息为（Xb,Yc），d点在网格坐标系下的坐标信息为（Xa,Yc）。该网格的中心点m在网格坐标系下的坐标信息为（Xm,Ym）,其中Xm和Ym通过如下公式确定：
Xm =（Xb- Xa）/2；
Ym =（Yc- Ya）/2。
确定每个网格中的所有的路径点与相应网格的中心点之间的距离。
所述距离通过如下公式计算：
d = R * arccos[cos(latm) * cos(lati) * cos(lonm-loni) + sin(latm) * sin(lati)]，
其中d表示距离；
R表示地球半径；
latm表示网格的中心点在网格坐标系下的纬度坐标；
lonm表示网格的中心点在网格坐标系下的经度坐标；
lati表示网格中的一路径点i在网格坐标系下的纬度坐标；
loni表示网格中的一路径点i在网格坐标系下的经度坐标。
latm和lonm可以根据上述步骤确定。lati和loni可以根据步骤S2确定。
将每个网格中所述距离最短的路径点确定为中心路径点（即，所述一个候选路径点）。可以分别计算每个网格中所有路径点与中心点的距离，并比较每个路径点与中心点所形成的距离，再将距离最小值所对应的路径点确定为所述一个候选路径点。
通过上述方式，本发明的实施例可以筛选出候选路径点，去除了不期望的噪点，减少了人为筛选的过程。
在实践中，路径点数目较少的网格被认为很有可能是噪点。因此，为了提高生成路网的准确性并尽可能地删除噪点，在生成路网的过程中需要删除路径点数目较少的网格。
具体地，在针对每个网格确定出一个候选路径点之前还包括：
确定每个网格中的路径点的数目；
筛选出数目大于3的网格。
当然，本领域技术人员清楚的是，还可以根据需要调整筛选的网格数目。例如，可以筛选出数目大于2的网格、大于4的网格、大于5的网格等。
相应地，针对每个网格确定出一个候选路径点包括针对筛选出的网格中的每个网格确定出一个候选路径点。
针对筛选出的网格中的每个网格确定出一个候选路径点包括：
确定筛选出的网格中的每个网格的中心点。每个网格的中心点的确定方法在前述实施例中已进行描述，在此不再进行赘述。
确定筛选出的网格中的每个网格中的所有的路径点与相应网格的中心点之间的距离。所述距离通过前述公式计算。
将每个网格中所述距离最短的路径点确定为所述候选路径点。可以分别计算筛选出的网格中的每个网格中所有路径点与中心点的距离，并比较每个路径点与中心点所形成的距离，再将距离最小值所对应的路径点确定为所述一个候选路径点。
在一示例中，还可以基于设备ID筛选网格中的候选路径点。例如，可以筛选在一个网格中包括两个或更多个设备ID的网格，以针对筛选出来的网格确定网格中的候选路径点。
在一示例中，在获得了每个网格（或者筛选出来的每个网格）中的一个候选路径点后，所述候选路径点能够形成候选路径点集合，以便于进行后期的路网生成。
在获得了所述候选路径点集合后，可以基于所述候选路径点集合生成路网。具体地，在步骤S4中，基于所述候选路径点集合形成路网包括：
从所述候选路径点集合中筛选出构成目标路径的目标路径点。例如，可以将候选路径点集合显示在屏幕上，如图3所示。由操作人员筛选出目标路径点。可以重复这一步骤，直至完成所有的目标路径的目标路径点。
将目标路径的目标路径点相连得到所述目标路径。筛选出的目标路径点是一条路径的一连串坐标点，将这些坐标点相连，就得到了目标路径，如图4所示。
在本发明的另一实施例中，还提供了一种露天矿路网生成装置。该露天矿路网生成装置包括RTK定位设备、网络化模块和路网生成模块。
RTK定位设备位于矿区内工作的车辆上，并不需要单独另外设置。
网格化模块与RTK定位设备通信连接，以接收来自RTK定位设备传输的定位数据。网格化模块配置成使得来自RTK定位设备的定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中。
在一示例中，所述网格化模块配置成通过网格化规则确定每个定位数据在网格坐标系中的坐标信息，并基于所述坐标信使得每个定位数据位于对应的网格中。具体的网格化过程参见前述实施例，在此不再进行赘述。
路网生成模块与网格化模块通信连接，以接收来自网格化模块的数据。路网生成模块配置成针对每个网格确定出一个候选路径点，基于每个网格中的一个候选路径点形成候选路径点集合，并基于所述候选路径点集合生成路网。具体的生成路网过程参见前述实施例，在此不再进行赘述。
根据本发明实施例所述的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置具有以下优点中的至少一个：
（1）本发明的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置通过网格化处理确定出候选路径点，并基于候选路径点生成路网，从而消除了人工筛选候选路径点的过程步骤，例如，需要对路径点进行均衡处理；
（2）本发明的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置成本较低，无需特定的采集车辆人员进行采集，在已经采用了矿区运营智能监控系统或类似系统的露天矿中，可以方便地使用现有的设备生成路网信息；
（3）本发明的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置可以为非无人驾驶的应用场景提供更新频率快的路网生成方案；
（4）本发明的露天矿路网生成方法和露天矿路网生成装置基于道路历史行驶数据生成路网，容易与实际道路状况相符，例如在采用实际带路地图作为参考的情况下，能够更好地生成路网。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (14)

1.一种露天矿路网生成方法，包括：
获得一时间段内在矿区内工作的车辆的定位数据；
对定位数据进行网格化处理后使得所述定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中；
针对每个网格确定出一个候选路径点，并基于每个网格中的一个候选路径点形成候选路径点集合；
基于所述候选路径点集合生成路网。
2.根据权利要求1所述的露天矿路网生成方法，其中，
所述一时间段在5天到30天的范围内，
所述定位数据为车辆历史行驶数据，所述车辆历史行驶数据包括经度坐标、纬度坐标、时间信息和车辆名称。
3.根据权利要求2所述的露天矿路网生成方法，其中，
对定位数据进行网格化处理后使得所述定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中包括：
通过网格化规则确定每个定位数据在网格坐标系中的坐标信息，并基于所述坐标信息使得每个定位数据位于对应的网格中并成为网格中的一个路径点。
4.根据权利要求3所述的露天矿路网生成方法，其中，
所述网格化规则为：
Xn=round(1+(latn- lat0)/ latdeg)；
Yn=round(1+(lonn-lon0)/londeg),
其中，round表示进行四舍五入运算以获得保留两位小数位的数据；
Xn表示定位数据n在网格化后在网格坐标系中的x轴坐标；
Yn表示定位数据n在网格化后在网格坐标系中的y轴坐标；
latn表示定位数据n在WGS84 坐标系下的纬度坐标；
lonn表示定位数据n在WGS84 坐标系下的经度坐标；
lat0表示矿区左下角在WGS84 坐标系下的纬度坐标；
lon0表示矿区左下角在WGS84 坐标系下的经度坐标；
latdeg表示网格纬度方向大小；
londeg表示网格经度方向大小。
5.根据权利要求4所述的露天矿路网生成方法，其中，
latdeg为0.000004495，
londeg为0.000005705。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的露天矿路网生成方法，其中，
针对每个网格确定出一个候选路径点包括将每个网格中的中心路径点
确定为所述一个候选路径点。
7.根据权利要求6所述的露天矿路网生成方法，其中，
将每个网格中的中心路径点确定为所述一个候选路径点包括：
确定每个网格的中心点；
确定每个网格中的所有的路径点与相应网格的中心点之间的距离；
将每个网格中所述距离最短的路径点确定为所述一个候选路径点。
8.根据权利要求7所述的露天矿路网生成方法，其中，
所述距离通过如下公式计算：
d = R * arccos[cos(latm) * cos(lati) * cos(lonm-loni) + sin(latm) * sin(lati)]，
其中d表示距离；
R表示地球半径；
latm表示网格的中心点在网格坐标系下的纬度坐标；
lonm表示网格的中心点在网格坐标系下的经度坐标；
lati表示网格中的一路径点i在网格坐标系下的纬度坐标；
loni表示网格中的一路径点i在网格坐标系下的经度坐标。
9.根据权利要求6所述的露天矿路网生成方法，其中，
在针对每个网格确定出一个候选路径点之前还包括：
确定每个网格中的路径点的数目；
筛选出数目大于3的网格，
针对每个网格确定出一个候选路径点包括针对筛选出的网格中的每个网格确定出一个候选路径点。
10.根据权利要求9所述的露天矿路网生成方法，其中，
针对筛选出的网格中的每个网格确定出一个候选路径点包括：
确定筛选出的网格中的每个网格的中心点；
确定筛选出的网格中的每个网格中的所有的路径点与相应网格的中心点之间的距离；
将每个网格中所述距离最短的路径点确定为所述候选路径点，
其中，所述距离通过如下公式计算：
d = R * arccos[cos(latm) * cos(lati) * cos(lonm-loni) + sin(latm) * sin(lati)]，
其中d表示距离；
R表示地球半径；
latm表示网格的中心点在网格坐标系下的纬度坐标；
lonm表示网格的中心点在网格坐标系下的经度坐标；
lati表示网格中的一路径点i在网格坐标系下的纬度坐标；
loni表示网格中的一路径点i在网格坐标系下的经度坐标。
11.根据权利要求10所述的露天矿路网生成方法，其中，
基于所述候选路径点集合形成路网包括：
从所述候选路径点集合中筛选出构成目标路径的目标路径点；
将目标路径的目标路径点相连得到所述目标路径。
12.一种露天矿路网生成装置，包括：
RTK定位设备；
与RTK定位设备通信连接的网格化模块，所述网格化模块配置成使得来自RTK定位设备的定位数据中的每个定位数据位于相应的网格中；和
与网格化模块通信连接的路网生成模块，所述路网生成模块配置成针对每个网格确定出一个候选路径点，基于每个网格中的一个候选路径点形成候选路径点集合，并基于所述候选路径点集合生成路网。
13.根据权利要求12所述的露天矿路网生成装置，其中，
所述网格化模块配置成通过网格化规则确定每个定位数据在网格坐标系中的坐标信息，并基于所述坐标信息使得每个定位数据位于对应的网格中。
14.根据权利要求13所述的露天矿路网生成装置，其中，
所述网格化规则为：
Xn=round(1+(latn- lat0)/ latdeg)；
Yn=round(1+(lonn-lon0)/londeg),
其中，round表示进行四舍五入运算以获得保留两位小数位的数据；
Xn表示定位数据n在网格化后在网格坐标系中的x轴坐标；
Yn表示定位数据n在网格化后在网格坐标系中的y轴坐标；
latn表示定位数据n在WGS84 坐标系下的纬度坐标；
lonn表示定位数据n在WGS84 坐标系下的经度坐标；
lat0表示矿区左下角在WGS84 坐标系下的纬度坐标；
lon0表示矿区左下角在WGS84 坐标系下的经度坐标；
latdeg表示网格纬度方向大小；
londeg表示网格经度方向大小。
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