CN117111089A - 矿卡卸载点可用状态识别方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿卡卸载技术领域，公开了矿卡卸载点可用状态识别方法、系统、设备和存储介质，所述系统包括具有前向激光雷达的矿卡和驾驶后台，所述方法包括：规划在卸载区中的前进路线、换挡点和后退路线，其中，换挡点为前进路线到后退路线的转折点，后退路线的最后一个点为预设卸载点；行驶前进路线，前向激光雷达实时扫描场景点云并去除地面点云，作为挡墙点云；将挡墙点云转换成全局坐标系下进行叠加；行驶至换挡点；根据叠加后的点云进行分析，识别出预设卸载点的可用性。本发明对矿车在卸载区前进过程中的提取到的卸载位置处挡墙点云来进行卸载点可用状态检测，可以及时发现卸载点不可用情况并作出路线切换的操作。

Description

矿卡卸载点可用状态识别方法、系统、设备和存储介质

技术领域

本申请属于矿卡卸载技术领域，涉及一种矿卡卸载点可用状态识别方法、系统、设备和存储介质。

背景技术

矿卡到达卸载区进行卸载作业时，会根据驾驶后台预先设定好的卸载点进行卸载全流程的轨迹生成，按照对应的轨迹路线倒车准确停靠挡墙后进行卸载。而卸载点可能由于多次卸载后导致挡墙升高，或者由于卸载停靠失误导致物料卸到挡墙内，使得对应的卸载点无法进行下一次的卸载。在人工卸载时，司机师傅可以通过经验判断，自行选择合适卸载点进行物料卸载。而在自动驾驶状态下则无法做到，遇到对应的情况只能通过现场人工交互进行驾驶后台的卸载点更换。因此需要在自动驾驶状态下，通过算法自动进行卸载点的状态判断，将卸载点能否继续卸载的状态提供给驾驶后台，方便驾驶后台进行点的自动替换。

目前判断卸载点是否能继续卸载，在专利号为CN202210631876.0的中国专利申请中，公开了一种在矿区车辆基于目标卸载点进行倒车卸载的过程中，获取不同时间节点对应的挡墙点云，确定所述目标卸载点在所述不同时间节点处的状态检测参数；根据所述不同时间节点对应的状态检测参数，判定所述目标卸载点是否可以继续卸载。但这种方法只能在卸载后进行判断，而无法在前进过程中对将要前往的卸载点进行可用状态判断，并在不可用时及时作出卸载点及路线的切换。

因此，目前缺少一种能够在卸载前及时识别有效卸载点可行性的方法。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

为了解决相关技术中存在的问题，本公开实施例提供了矿卡卸载点可用状态识别方法、系统、设备和存储介质，用以解决现有技术中矿卡的卸载点无法识别可行性的的问题。

在一些实施例中，提供了一种矿卡卸载点可用状态识别方法，应用于具有前向的激光雷达的矿卡，所述方法包括：

规划在卸载区中的前进路线、换挡点和后退路线，其中，换挡点为前进路线到后退路线的转折点，后退路线的最后一个点为预设卸载点；

行驶前进路线，前向激光雷达实时扫描场景点云并去除地面点云，作为挡墙点云；

将挡墙点云转换成全局坐标系下进行叠加；

行驶至换挡点；

根据叠加后的点云进行分析，识别出预设卸载点的可用性。

优选地，根据叠加后的点云进行分析，识别出预设卸载点的可用性，包括：

根据叠加后的点云进行分析；

通过预设卸载点的挡墙高度差和卸载点边界段，来判断预设卸载点是否可用，若可用，则确认预设卸载点；若不可用，则返回执行。

优选地，通过预设卸载点的挡墙高度差，来判断预设卸载点是否可用，包括：

提取预设卸载点，进行矿卡宽度对应的卸载挡墙点云提取；

识别卸载挡墙点云的最高和最低点值的差值，判断是否适合卸载。

优选地，矿卡宽度对应的卸载挡墙点云提取，包括：

向物料卸载坑方向在延长第一预设长度，获取位置点A，向卸载区路面方向在延长第二预设长度，获取位置点B；

建立俯视地面的xy平面坐标系，根据预设卸载点的航向角yaw，找到矿卡若处于A位置时，其矿卡的后轮胎两个外侧所对应的点obb1与obb2坐标值，其中inside_dis表示矿卡中心点到轮胎外侧的距离，点坐标公式如下：

根据B点可得到obb3与obb4的点坐标值；

遍历叠加的非地面点，找到位于对应的obb1，obb2，obb3，obb4四个点所构成的包围框中的点，为卸载点所对应的挡墙点云。

优选地，识别卸载挡墙点云的最高和最低点值的差值，判断是否适合卸载，包括：

计算卸载挡墙点云的最高和最低点值，差值即为其高度Hw；

若高度大于预设高度，则挡墙过高，放弃对应的卸载点；

若高度小于预设高度，则识别卸载点边界段是否可用。

优选地，识别卸载点边界段是否可用，包括：

读取驾驶后台使用的卸载区边界，使用obb1，obb2，obb3，obb4构成的卸载区边界进行提取；

计算卸载点边界段与卸载挡墙点云距离差值diff_dis，步骤如下：

计算经过obb3与obb4两个点直线方程y=kx+b的斜率k与截距b；

计算边界点中到直线的最短距离dis1与卸载挡墙点中到直线的最短距离dis2；

两者的距离差值diff_dis为（dis1-dis2）；

若diff_dis为负值或为0，则保留对应的卸载点；

若diff_dis为正值，则对应的卸载点不可用。

优选地，预设高度为轮胎半径的1.2至1.5倍。

在一些实施例中，公开了一种矿卡卸载点可用状态识别系统，包括具有前向激光雷达的矿卡和驾驶后台，执行上述的方法。

在一些实施例中，公开了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，执行如上述的矿卡卸载点可用状态识别方法。

在一些实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，对应的程序被处理器执行如上述的矿卡卸载点可用状态识别方法。

本公开实施例提供的一种矿卡卸载点可用状态识别方法、系统、设备和存储介质，可以实现以下技术效果：

本公开实施例对矿车在卸载区前进过程中的提取到的卸载位置处挡墙点云来进行卸载点可用状态检测，及时发现卸载点不可用情况并作出路线切换的操作，避免出现将物料进一步卸到作业区里，从而减轻了清理难度。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1（a）是本公开实施例提供的一种矿卡与挡墙的示意图；

图1（b）是本公开实施例提供的另一种矿卡与挡墙的示意图；

图2是本公开实施例提供的一种矿卡卸载点可用状态识别系统示意图；

图3是本公开实施例提供的一种矿卡卸载点可用状态识别方法流程示意图；

图4是本公开实施例提供的一种矿卡在卸载区的场景示意图；

图5是本公开实施例提供的一种预设卸载点处挡墙截取的示意图；

图6是本公开实施例提供的一种物料堆积坡的示意图；

图7是本公开实施例提供的一种卸载点边界段的示意图；

图8是本公开实施例提供的另一种卸载点边界段的示意图；

图9是本公开实施例提供的一种矿卡卸载点可用状态检测设备示意图。

附图标记：前进路线-1，换挡点-2，后退路线-3，预设卸载点-4，挡墙-5，边界段-6，卸载挡墙点云-7，物料堆积坡-8。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和系统可以简化展示。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制对应的应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何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、方法或者汽车不仅包括那些要素，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、方法或者汽车所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者汽车中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法、产品等而言，由于其与实施例公开的方法部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

挡墙为一个具有坡度的墙，用于防止正在卸载的卡车滑入卸载坑中，也为卸载坑和卸载卡车的卸载区的分界线。挡墙内作为卡车的卸载区，挡墙外作为卸载坑。卡车作业的情况为，卡车会停在挡墙边的卸载点上，将物料卸载入卸载坑内。由于挡墙为的每个位置的高度并不相同，并不是每一个卸载点均适合卸载。参见图1（a），挡墙较低，卡车的车斗卸载容易。参见图1（b），挡墙较高，卡车的车斗难以卸载，若强行卡车强行卸载，则将物料卸载挡墙上或者挡墙内的卸载区边缘处。

人工卸载时，司机师傅可以通过经验判断，自行选择合适卸载点进行物料卸载。而在自动驾驶状态下则无法做到，遇到对应的情况只能通过现场人工交互进行驾驶后台的卸载点更换。因此需要在自动驾驶状态下，通过算法自动进行卸载点的状态判断，将卸载点能否继续卸载的状态提供给驾驶后台，方便驾驶后台进行点的自动替换。

现有技术公开了一种在矿区车辆基于目标卸载点进行倒车卸载的过程中，获取不同时间节点对应的挡墙点云，确定所述目标卸载点在所述不同时间节点处的状态检测参数；根据所述不同时间节点对应的状态检测参数，判定所述目标卸载点是否可以继续卸载。但这种方法只能在卸载后进行判断，而无法在前进过程中对将要前往的卸载点进行可用状态判断，并在不可用时及时作出卸载点及路线的切换。

为了解决相关技术中存在的问题，本公开实施例提供了矿卡卸载点可用状态识别方法、系统、设备和存储介质。本公开实施例对矿车在卸载区前进过程中的提取到的卸载位置处挡墙点云来进行卸载点可用状态检测，及时发现卸载点不可用情况并作出路线切换的操作，避免出现将物料进一步卸到作业区里，从而减轻了清理难度。

参见图2，本公开实施例提供了一种矿卡卸载点可用状态检测系统，包括具有前向激光雷达的矿卡和驾驶后台。

其中，驾驶后台，用于规划矿卡的行进路线，获取于激光雷达数据，进行分析计算，识别出预设卸载点的可用性。

对应的，参见图3，为本公开实施例中的一种矿卡卸载点可用状态识别方法。所述方法包括：

S10，规划在卸载区中的前进路线1和换挡点2，其中，换挡点2为前进路线1到后退路线3的转折点。

矿卡到达卸载区后，驾驶后台会根据卸载区的边界，生成一系列卸载点，然后矿卡自动选择有效卸载点进行对应的矿卡行驶路线的规划。规划的行驶路线分为两段，一段为前进路线1，另一段为后退路线3。矿卡按前进路线1行进到换挡点2时，再切换至倒退挡位进行倒车停靠挡墙5卸载。参见图4，为一种矿卡在卸载区的场景示意图。

S20，行驶前进路线1，前向激光雷达实时扫描场景点云并去除地面点云，作为挡墙5点云。

当矿卡进入卸载区按前进路线1段行驶时，基于前向的激光雷达点云实时地进行地面去除，保留非地面点云。

S30，将挡墙5点云转换成全局坐标系下进行叠加。

将前进过程处理的每一帧非地面点云转到全局坐标系下进行叠加，可以将挡墙5部分的点云保留的相对完整。

S40，行驶至换挡点2。

S50，根据叠加后的点云进行分析，识别出预设卸载点的可用性。

当矿卡行驶到换挡点2时，开始进行相关的卸载点可用状态分析。

读取倒退路线段的最后一个点，即为其预设卸载点4。

判断预设卸载点4的挡墙5宽度是否合适。矿卡宽度对应的卸载挡墙点云7提取，包括：

从预设卸载点4正向及相向进行点的延伸，延长10m，确定两个位置点A和B。需要说明的是，在预设卸载点4处，向物料卸载坑方向和向卸载区路面方向分别延长10m，作为矿卡卸载时会使用到的区域长度。在实际应用中，可根据矿卡的长度和卸料的面积来设置对应的长度。

参见图5，为本公开实施例的一种卸载区边界的示意图。建立俯视地面的xy平面坐标系，根据预设卸载点4的航向角yaw，找到矿卡若处于A位置时，其矿卡的后轮胎两个外侧所对应的点obb1与obb2坐标值，其中inside_dis表示矿卡中心点到轮胎外侧的距离。

点坐标公式如下：

；

；

；

。

同理根据B点可得到obb3与obb4的点坐标值。

遍历叠加的非地面点，找到位于对应的obb1，obb2，obb3，obb4四个点所构成的包围框中的点，即为卸载点所对应的挡墙5点云。obb1，obb2，obb3，obb4四个点所构成的包围框为，矿卡卸载时会使用到的区域。

应理解，使用轮胎外侧为矿卡卸载时会使用到的区域宽度。

判断预设卸载点4的挡墙5高度是否合适。

计算卸载挡墙点云7的最高和最低点值，差值即为其高度Hw。若其高度大于轮胎半径的1.4倍，可认为挡墙5过高，对应的卸载点已不适合继续卸载，发送信息给出对应的卸载点状态不可用。若高度小于轮胎半径的1.4倍，则继续识别卸载点边界段6是否可用。

在实际矿卡卸载处，还有一种情况为，将矿卡在卸载一段时间后，部分物料堆积在卸载区中形成一个物料堆积坡。参见图6，为一种物料堆积坡与挡墙5的示意图。

读取驾驶后台使用的原始卸载区边界，接着同样使用obb1，obb2，obb3，obb4四个点所构成的包围框，将其所对应的卸载点处边界进行提取，作为卸载点边界段6。所述卸载点边界段6为挡墙5的边界。

而通过激光雷达进行扫描，得到预设卸载点4位的卸载挡墙点云7。对应的，若卸载挡墙点云7为物料堆积坡8，参见图6，则该卸载点不可用。若卸载挡墙点云7仍然为挡墙5，则没有物料堆积，对应的卸载点可用。

通过识别卸载点边界段6，即挡墙5的边界，与卸载挡墙点云7的边界进行距离判断来识别。

计算卸载点边界段6与卸载挡墙点云7距离差值diff_dis，步骤如下：

计算经过obb3与obb4两个点直线方程y=kx+b的斜率k与截距b。

计算边界点中到直线的最短距离dis1与卸载挡墙5点中到直线的最短距离dis2。

两者的距离差值diff_dis为（dis1 - dis2）。

若计算的diff_dis为负值或为0，即当前的卸载点处挡墙5位置比驾驶后台现有的边界相对车体距离更远或距离一样，说明挡墙5向外扩展了或基本没有发生明显变化，则对应的卸载点仍然可用。参见图7，为本公开实施例中一种卸载点边界段6的示意图。该识别到的卸载挡墙点云7为挡墙5。

若计算的diff_dis为正值，且值大于预设高度，即当前的卸载点处挡墙5位置比驾驶后台现有的边界相对车体距离更近。参见图8，为本公开实施例中一种卸载点边界段6的示意图。应理解，卸载点处堆积了大量物料导致挡墙5整体偏向内，则对应的卸载点不可用。该识别到的卸载挡墙点云7为物料堆积坡8。

结合图9所示，本公开实施例提供矿卡卸载点可用状态检测设备，包括处理器（processor）和存储器（memory）。可选地，对应的设备还可以包括通信接口（CommunicationInterface）和总线。其中，处理器、通信接口、存储器可以通过总线完成相互间的通信。通信接口可以用于信息传输。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行上述实施例的矿卡卸载点可用状态识别方法。

本公开实施例提供了一种存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述矿卡卸载点可用状态识别方法。

上述的存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”（a）、“一个”（an）和“所述”（the）旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”（comprise）及其变型“包括”（comprises）和/或包括（comprising）等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者汽车中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种矿卡卸载点可用状态识别方法，其特征在于，应用于矿卡卸载点可用状态识别系统，包括具有前向激光雷达的矿卡和驾驶后台；

所述方法包括：

规划在卸载区中的前进路线、换挡点和后退路线，其中，换挡点为前进路线到后退路线的转折点，后退路线的最后一个点为预设卸载点；

行驶前进路线，前向激光雷达实时扫描场景点云并去除地面点云，作为挡墙点云；

将挡墙点云转换成全局坐标系下进行叠加；

行驶至换挡点；

根据叠加后的点云进行分析，识别出预设卸载点的可用性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据叠加后的点云进行分析，识别出预设卸载点的可用性，包括：

根据叠加后的点云进行分析；

通过预设卸载点的挡墙高度差和卸载点边界段，来判断预设卸载点是否可用，若可用，则确认预设卸载点；若不可用，则返回执行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过预设卸载点的挡墙高度差，来判断预设卸载点是否可用，包括：

提取预设卸载点，进行矿卡宽度对应的卸载挡墙点云提取；

识别卸载挡墙点云的最高和最低点值的差值，判断是否适合卸载。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，矿卡宽度对应的卸载挡墙点云提取，包括：

向物料卸载坑方向在延长第一预设长度，获取位置点A，向卸载区路面方向在延长第二预设长度，获取位置点B；

建立俯视地面的xy平面坐标系，根据预设卸载点的航向角yaw，找到矿卡若处于A位置时，矿卡的后轮胎两个外侧所对应的点obb1与obb2坐标值，其中inside_dis表示矿卡中心点到轮胎外侧的距离，点坐标公式如下：

根据B点可得到obb3与obb4的点坐标值；

遍历叠加的非地面点，找到位于对应的obb1，obb2，obb3，obb4四个点所构成的包围框中的点，为卸载点所对应的挡墙点云。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，识别卸载挡墙点云的最高和最低点值的差值，判断是否适合卸载，包括：

计算卸载挡墙点云的最高和最低点值，差值即为其高度Hw；

若高度大于预设高度，则挡墙过高，放弃对应的卸载点；

若高度小于预设高度，则识别卸载点边界段是否可用。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，识别卸载点边界段是否可用，包括：

读取驾驶后台使用的卸载区边界，使用obb1，obb2，obb3，obb4构成的卸载区边界进行提取；

计算卸载点边界段与卸载挡墙点云距离差值diff_dis，步骤如下：

计算经过obb3与obb4两个点直线方程y=kx+b的斜率k与截距b；

计算边界点中到直线的最短距离dis1与卸载挡墙点中到直线的最短距离dis2；

两者的距离差值diff_dis为（dis1-dis2）；

若diff_dis为负值或为0，则保留对应的卸载点；

若diff_dis为正值，则对应的卸载点不可用。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，预设高度为轮胎半径的1.2至1.5倍。

8.一种矿卡卸载点可用状态识别系统，包括具有前向激光雷达的矿卡和驾驶后台，执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.一种设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，对应的程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。