CN1367886A

CN1367886A - 相对车辆导航系统

Info

Publication number: CN1367886A
Application number: CN00810771A
Authority: CN
Inventors: 埃略特·S·达夫; 乔纳森·M·罗伯茨; 彼德·I·考克; 乔克·B·坎宁安
Original assignee: CMTE Development Ltd
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-09-04
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: MXPA02000851A; NZ516833A; PL356260A1; BR0013057A; US6694233B1; CN1193282C; AP2002002400A0; EP1204905A4; CA2380048C; EP1204905A1; CA2380048A1; WO2001007976A1; AUPQ181699A0; AP1448A; ZA200200569B

Abstract

一种在不存在定位基础设施或外部控制的情况下,通过确定墙壁相对于车辆的相对位置和方向,沿着由在车载传感器范围内的墙壁所限定的路线,引导自主车辆的装置,所述装置包括:在不存在定位的情况下控制车辆,包括设置转向角和车速的装置,所述装置包括实现下述功能的硬件和装置:(a)使用距离数据确定车辆前面的自由空间;(b)使用有效等高线(或蛇形线)产生理想路线;(c)沿着例如弧线和开放区域,使用驾驶提示引导所述蛇形线;和/或(d)例如在交叉口,使用转向提示把蛇形线限制在自由空间的特定范围中;和(e)使用理想路线产生转向要求和速度。

Description

相对车辆导航系统

技术领域

本发明涉及相对车辆导航系统，更具体地说，涉及供地下通道或隧道，例如地下矿井里使用的控制车辆运动的系统。

下面将关于地下矿井中的遥控采矿车说明本发明，不过应理解本发明并不局限于该实施例。

背景技术

在自动化意义上，地下采矿环境是非结构化的，但是在布局上又是高度结构化的。它由矿井确定的通道(具有墙壁的隧道)、交叉口、矿堆和放矿道组成。

这种环境中车辆的导航可与集中强化驾驶的任务相比，在集中强化驾驶中，驾驶仪和导航仪共同参与车辆的导航。驾驶仪只关心向前开动车辆，并使车辆始终保持在道路上，而导航仪使用步速记录(pace note)对其对地标的关注进行排序，并向驾驶仪提供和在交叉口选择路线有关的指令。

成功地驾驶并不需要绝对精确的位置数据。只有在必须做出抉择的交叉口处才需要车辆位置。幸运地，这些交叉口的真实本性使得它们易于被识别(结合从地图得到的测距数据和预计值)，并且能够根据交叉口几何形状，可靠地确定车辆的位置。

这种方法的优点在于它能够容许：环境内的各种变化；机械性能，即轮胎和重量的变化；以及不精确的初始化和地图绘制。图1中表示了驾驶仪和导航仪之间的相互作用。

传统的导航系统以绝对参照系为基础，在所述绝对参照系中，利用相对于外部参照系的距离确定车辆的位置。这种导航系统被称为绝对导航系统(ANS)。

在车辆路线受到墙壁限制的许多情况下，一种更为适当的方法是采用以相对参照系为基础的导航系统。这种系统被称为相对导航系统(RNS)。图2图解说明了ANS和RNS之间的主要差别。

在ANS中，按照外部坐标系，存在车辆要遵守的预定路线。如果车辆偏离该路线(稍许偏移)，则对车辆施加局部路线校正。在RNS中，不存在预定路线，只存在一些远隔的目的地。车辆的理想路线是产生的使车辆免于碰撞墙壁的局部(local)路线。虽然这些系统可产生类似的“车辆路线”，但是用于产生这些路线的控制系统完全不同。

图3图解说明了使用ANS的车辆控制。该系统需要地图和全局路线。地图含有用于帮助确定车辆位置的地标的位置。通过把矿山平面图中的地标与来自位置传感器的数据(例如反射信标的位置)进行比较，并且把该信息与推算定位法(dead reckoning)结合。位置传感器可以是必须放置在矿井中已知位置的反射信标。全局路线是相对于外部坐标系的一组点，确定穿过矿井的预定路线。通过比较何处为(x，y)和何处应为(x′，y′)，实现局部路线规划。这告知我们应去往何处。校正值被送入运动模型，把所述运动模型与车辆的状态(速度、加速度)相结合，估计航向和速度方面的变化，即航向变化(dα)和速度变化(dv)。

ANS实际上是盲目的-根据车辆的位置，而不是根据传感器告知的环境情况推断车辆的控制。如果定位存在任何误差，则车辆很可能碰撞墙壁。

本发明的目的是提供一种在地下环境中引导车辆的装置，所述装置不依赖于ANS。

一方面，本发明在于一种在不存在定位基础设施(这指的是外部环境中添加的用于帮助确定车辆位置的基础设施；它可包括主动和被动信标)或外部控制的情况下，通过确定墙壁相对于车辆的相对位置和方向，沿着由在车载传感器范围内的墙壁(所述墙壁不必是真实的墙壁；它可以是概念上的墙壁-它仅仅是车辆可去和不可去地方之间的边界)所限定的路线，引导(IEEE词典：“驱动车辆，使之到达预定目的地的过程”)自主车辆的装置，所述装置包括：

在不存在定位的情况下控制车辆(设置转向角和车速)的装置，所述装置包括实现下述功能的硬件和装置：

(a)使用距离数据(range data)确定车辆前面的自由空间，

(b)使用有效等高线(或蛇形线)产生理想路线，

(c)沿着例如弧线和开放区域，使用驾驶提示引导所述蛇形线，和/或

(d)例如在交叉口，使用转向提示把蛇形线限制在自由空间的特定范围中，和

(e)使用理想路线产生转向要求和速度。

另一方面，本发明在于一种车辆导航方法，所述方法包括产生有效等高线(或蛇形线)，以便产生车辆的理想路线，利用驾驶提示引导所述蛇形线和/或使用转向提示，把蛇形线限制在自由空间的特定范围。

距离数据可由车载传感器产生，所述车载传感器发出并接收电-磁/超声波辐射，以便确定墙壁的距离和方位。

产生理想路线的有效等高线可以是这样的，以便：

I理想路线必须避开墙壁，并且最好使弯度达到最小。

II蛇形线的长度和刚度是车辆及其状态的函数。

III蛇形线的“能量”是与墙壁的接近度及其弯度的定义函数。

IV如果“能量”超过预定的限度，则降低车速，如果“能量”继续超过所述限度预定的时间/距离，则停止车辆。

沿着弧线和开放区域引导蛇形线的驾驶提示可：

I按照局部弯度和建议的速度极限，修改速度。

II添加“势梯度能”项偏移蛇形线的位置(即，保持靠左)。

引导蛇形线的转向提示可以是这样的，以便：

I在车辆前面产生放射状轨道。

II自由空间的布局把所述轨道分成多个地带。

III依据转向提示选择适当的地带，

IV把蛇形线顶点固定到选择的地带上。

产生转向要求和速度的理想路线可比较车辆的弯曲半径和路线的弯曲半径。

另一方面，本发明在于一种在不存在定位基础设施的情况下测定车辆位置的装置，包括：

(a)确定开始位置的装置，

(b)利用推算定位法(车速，INS等)估计车辆位置，

(c)利用距离数据查明车辆前面的自由空间的地形，

(d)把地形方面的变化看作是地标(节点)，

(e)对照所述节点与节点地图，以便更新车辆位置，

(f)利用位置信息和节点地图，把驾驶提示传给车辆控制，

(g)利用位置信息和节点路线，把转向提示传给车辆控制。

推算定位法可以是这样的，以便：

I车辆位置被定义为到下一节点的近似距离。

II一旦已经过某一节点，则重新设置车辆位置。

查明车辆前面的自由空间的地形的距离数据可以是这样的，以便：

I把数据偏移并重新调节到车辆的前心(front centre)。

II使距离数据平滑，并且重新对距离数据采样。

III产生等间距点的等高线。

作为地标(节点)的地形变化的识别可包括：

I缩略自由空间。

II删除无关紧要的分支。

III把剩余的交叉口标注为节点。

对照这些节点和节点地图，更新车辆位置可包括：

I(根据节点地图和位置)忽略未预期的节点。

II根据最小半径、能量和连通性进行对照。

使用位置信息和节点地图把驾驶提示传给车辆控制可包括最大速度、坡度、弯度和墙壁轮廓。

使用位置信息和节点地图把转向提示传给车辆控制可包括：

I含有车辆必须经过的一系列节点的节点路线；和

II由左转向、右转向、停止等组成的转向提示。

另一方面，本发明在于节点地图的产生，所述节点地图包含：

(a)地标(地形节点、交叉口)的位置。

(b)节点间的地形关系(距离、弯度等)。

(c)连接节点的弧线的特性(驾驶提示)。

(d)通过沿着预定路线开动车辆，记录并处理从所有或任意前述传感器得到的数据，并把节点地图和节点的识别特征一起存储在存储器中，确定预定路线和地貌的节点地图的装置。

连接节点的弧线的特性可以是这样的，以便：

I考虑到物理限制(即，坡度)。

II提高车辆的性能。

III考虑到不寻常/危险的条件，即墙壁轮廓。

IV这种提示将取决于行驶方向。

通过沿着预定路线开动车辆，记录并处理从所有或任意前述传感器得到的数据，并把节点地图和节点的识别特征一起存储在存储器中，确定预定路线和地貌的节点地图的装置可包括：

I使用推算定位法，沿正向或反向方向，顺着预定的路线估计节点相对于车辆的相对位置的装置。

II使用测距数据产生矿井中隧道壁的表示的装置。

附图说明

下面将参考附图，说明本发明的各个部分，其中：

图1图解说明了相对车辆导航系统的块状结构。

图2图解说明了绝对导航和相对导航。

图3图解说明了利用绝对导航系统的车辆控制。

图4图解说明了利用相对导航系统的车辆控制。

图5图解说明了节点地图和节点路线的一个例子。

图6图解说明了其中不宜沿中线而行的可能的隧道几何形状。

图7图解说明了随着蛇形线沿壁而行。

图8图解说明了随着蛇形线转向。

图9图解说明了车辆前面的自由空间的缩略。

图10图解说明了使车辆自动操作所需的硬件的方框图。

图11图解说明了图形用户接口，表示了Y形交叉口处的略图和蛇形线。

图12图解说明了LHD的侧视图，表示了激光传感器。

图13图解说明了LHD的顶视图，表示了计算机箱。

具体实施方式

借助RNS的车辆控制(参见图4)需要节点(nodal)地图和节点路线(参见图5)。虽然由于节点地图含有和矿井中的地标位置有关的信息，节点地图类似于ANS的矿山平面图，但是它还含有和地标与行车提示之间的相对布局有关的信息。这些地标的位置只需是近似位置。为此，地标位置被称为节点，并且节点网络被称为节点地图。车辆的节点路线则被定义为车辆必须经过的一系列节点。通过改变航向和速度控制车辆，防止车辆碰撞墙壁。利用车载传感器传感墙壁。对于这种控制来说，并不必需车辆的绝对位置，只需要车辆相对于墙壁的相对位置。根据推算定位法和节点识别，估计车辆的全局位置。该信息被用于通过提示(即驾驶和转向对策)影响车辆控制的行为。

在RNS的情况下，利用车辆前的实际自由空间控制车辆。这种情况下，可在毫不知晓车辆全局位置的条件下开动车辆。虽然这种信息可能是多余的，但是并非没有关系。没有这种信息，在交叉口车辆不能选择正确的路线。此外，知道车辆的位置使车辆能够以比自由空间所推荐的速度更高(或更低)的速度开动(即在长的弯道上，或者崎岖不平的地形上)。

控制和定位之间的这种分离，突出了ANR和RNS之间的主要差别。在ANS中，只有在确定了车辆的绝对位置之后，才可实现车辆控制。控制和定位被结合在一起，它们是同步的。如果在定位方面存在问题，则不能控制车辆。在许多情况下，定位任务可能非常困难。其计算开销(耗时)非常大，并且为了使定位稳定可靠，需要过量的多余信息。为了提高查找地标的可靠性，在环境中加入基础设施(例如，反射信标)。

在车辆控制和定位已被分开的RNS中，可在比定位高得多的带宽上独立进行车辆控制。对于自动车辆来说，这是所希望的特征。实际上，车辆控制在高带宽下进行，并被看作低级过程，而定位是可在更低带宽上进行的高级过程。

由于对车辆控制来说，定位并不重要，因此其可靠性和稳定性不太重要。从而，不必使用任何定位基础设施。事实上，可以使用自然形态，例如交叉口或壁角作为地标。特别地，车辆前面的自由空间地形中的地貌是极好的地标。当然，由于RNS依赖于墙壁的存在来控制车辆，因此它不能“导航”开放空间。

在一个实施例中，节点地图是包含节点和分支的数学图形(参见图5左侧)。节点路线可被定义为车辆必须经过的一系列节点(参见图5右侧)。例如，参见图5，考虑经过节点B、E和F，从节点A到节点G的计划。为了通过该路线，只有在点B、E和F才需要做出抉择。在计算机实现中，会包括多重链接的数据结构。代表分支和节点的数据结构会是交叉连接的。散列表可用于把本文节点和分支名称映射到数据结构上。

可根据矿井的物理地图构造节点地图，或者可通过沿预定路线驾驶车辆，记录并处理来自车载传感器的数据，构造节点地图。每个节点包含相对于连接分支的连接线和角度，而每个分支段包含：分支的长度，头尾节点的连接线及驾驶提示。

这些提示可包括：建议的最大速度、弯度、坡度和沿壁对策(wallfollowing strategy)。这些对策是应付不寻常的隧道轮廓，例如图6中所示的那些隧道轮廓所必需的。这些对策可包括：沿左壁、沿右壁、沿中心线等等。弯度可用作驾驶的前馈信号。这些提示还有助于外部传感器数据的分段/解释(即节点识别)。

驾驶模块(图1的左手侧)的任务是控制车辆，在不碰撞墙壁并避开障碍物的情况下，使车辆在矿井里向前开动。驾驶模块不需要知道车辆相对于全局坐标系的位置。沿壁模块向控制模块提出两个要求：速度(v)和转向角(a)。为了把这种要求转换为车辆控制，需要车辆的动态模型和当前的车辆状态。

沿壁模块(参见1)的任务是根据矿井内紧邻的墙壁，产生防止车辆碰撞墙壁的转向角(a)。与之相似的是引导的公共汽车专用道，在公共汽车专用道中，不是公共汽车侧面的橡胶轮，而是激光束使车辆保持路线。

在一个实施例中，需要绘制理想的车辆路线。这可利用有效等高线(称为蛇形线(snake))来完成。蛇形线是确定线路或齿条(spline)(参见图7)的一组点(类似椎骨的一组点)。通过使蛇形线的能量(energy)降至最小，反复确定各个椎骨状点的位置。蛇形线具有三个能量项：外能、内能和势能。这种情况下，外能表现为蛇形线的节点和墙壁之间的排斥力。内能表现为蛇形线的弯度的函数。蛇形线的总长是车速的函数，其刚度是车辆最大转向半径的函数。为了计及来自导航仪的提示(即靠左行车)，增加了势能函数。为了控制转向，可把蛇形线排斥在空间各个区域之外(参见图8)。这是利用来自导航仪的提示完成的(即，向左转)。

重要的是要注意在该表示法中不存在任何偏移。这不同于ANS，因为理想的车辆路线是相对于车辆的当前位置产生的。这是因为蛇形线的“尾部”被固定在车辆的当前位置。该技术具有附加的副作用，因为蛇形线的能量与路线的难度有些关系(即在墙壁非常接近的地方，或者弯度高，或者外能高)。在任意一种情况下，该能量都可被驾驶仪用于使车辆减速。事实上，通过记录蛇形线的能量，可监视碰撞可能性。

实际上，如果蛇形线不受适当的限制，蛇形线就会变得不稳定。为了提高蛇形算法的稳定性和坚固性，该例程的优选实施例是利用半径固定的轨道。在这种方法中，蛇形线的每个椎骨状点被放置在距离车辆前缘固定距离(即1米-15米)的不同“轨道”上。随后沿着轨道，使每个椎骨状点从左向右自由移动。此外，假定已知车辆前面的自由空间，则能够产生确定椎骨状点的上限位置和下限位置的地带(band)。从而，在已知来自导航仪的提示的情况下，能够选择用于转向的地带(即，左地带、右地带)。

导航模块(参见图1的右手侧)的任务是向沿壁模块提供基于节点路线的指令的提示。为此，导航仪必须能够估计车辆的位置(定位模块)。在节点表示法中，利用当前分支的名称和到下一节点的距离描述车辆的位置。可根据下述方法确定车辆的位置：

1.推算定位法-通过利用表示航向(course)和距离的矢量，根据另一不同时间时车辆的位置，确定所述车辆的位置。

2.节点识别法-能够根据车辆前面外部形态，识别节点(地标)的身份，从而给出相对于该节点的距离估计值。

借助下述事实，可使节点识别的任务更为简单：

1.按照已知的顺序产生节点(例如，A、随后是B、随后是E等等)。

2.车辆预知将遭遇的下一节点。

3.在这些点必须做出抉择的事实意味着这些点处的几何形状足够丰富，足以根据外部传感器数据识别这些点(虽然可借助一些主动或被动标记识别这些点)。

例如，如果预计会遭遇T形交叉口，则节点识别软件会“寻找”车辆前面自由路程方面的减少。如果预计会遭遇左侧分支，则节点识别软件会“寻找”来自当前估计的左侧墙壁的左侧点的激光反射。一旦车辆已识别某一节点，并且对该精确数据点(根据激光和测得的特征)和根据该数据的车辆位置有把握时，则可准备为下一分支重新安排测距。一旦做出左转向，则选择新的分支，并且节点识别软件算法开始寻找下一节点。

噪声和定向方面的改变会干扰基于路程数据的节点(地标)识别。为了提高这种识别的可靠性，该例程的优选实施例是利用节略(skeletonisation)算法。这是一种经典的图象处理算法，它把二维形状简化为具有相同伦移(homotopy)的曲线(参见图9)。略图(skeleton)是地貌识别的有力形状因素，因为它既含有布局信息，又含有度量信息。布局数值包括端点的数目和分支所遭遇的节点的数目。度量数值是分支的平均长度和分支的角度。这精密地复制了节点地图中的特征。用于识别的最佳特征之一是节点半径-从节点到最近墙壁的距离。已发现如果端节点的半径与它们的父节点的半径相重叠，则可安全地删除所述端节点。

根据本发明的系统的一种实现方法是和现有的遥控车辆控制系统一起安装所述系统。典型的遥控系统需要操作人员借助常规的无线电遥控系统遥控车辆。操作人员使用来自车载相机的视频图象引导车辆。

操作人员可使用操作杆和相关开关控制所有必需的车辆功能。控制命令从无线电发射器传输给车载接收器(参见图10)。在这种构形中，车辆控制可在遥控(默认)和自动控制之间转换。这种实现具有下述许多优点：

1.只存在一个控制点。

2.控制车辆所需的全部硬件已存在。

3.可使用装入遥控系统中的安全系统。

4.车辆可被转换恢复遥控模式。

在开发过程中，最后一点特别有用。它意味着对于还未自动化的操作(即，挖掘)，可遥控车辆，并且如果自动化系统出现故障，可恢复所述车辆。在这种方法中，自动化系统通过重复通常由操作人员发送的命令发挥作用。这可以两种方式实现：

1.场外方式：重复来自操纵杆的无线电命令。

2.车载方式：绕过无线电接收器，并与遥控收发器和致动器(例如，电磁阀)通信。

通过检查来自传感器的数据实现自动操作，不论所述数据是来自TV相机的图象，还是来自激光扫描仪的路程数据。为了能够以场所方式完成自动操作，必须通过RF(射频)传输所有的传感器数据。但是，地下环境非常不利于射频传输，从而，这种信息的带宽非常低。由于导引高速车辆需要大量的数据，因此一种解决方法是把自动操作系统放置在车辆上。

对于完全自动化的车辆来说，导航所需的全部软件和硬件必须存在于车辆上。当然，出于控制和安全的原因，车辆控制方面的一个关键环节必须是外部媒介。这种情况下，它可以是具有与车辆的无线电联系(例如借助无线电调制解调器)的任意类型的计算机(PC或膝上型电脑)。为了提高这种系统的安全性，每当与外部媒介的联系断开时，车辆上的软件将使车辆停止下来。另外，如果失去遥控系统的无线电联系，则也将使车辆停止下来。以故障自动防护构形的形式实现这种操纵系统中的软件和硬件元件。

目前，利用通过以太LAN(局域网)互连的两个200MHz的奔腾处理器(在Teknor VIper821半尺寸PC/AT卡上)完成导航所需的计算。为了获得实时性能，可把软件安装在称为LynxOS(遵守POSIX)的实时多任务操作系统上。所述软件用ANSI C编写。为了提高系统的灵活性，软件已被分离成通过RPC(远程过程调用)通信的独立模块。由于可越过LAN实现RPC，因此如果需要更多的处理能力，可把一个或多个软件模块移动到任意数目的处理器上。为了帮助自动操作系统的开发，每个模块具有一个相关的RPC服务程序，所述RPC服务程序可与Tcl/Tk客户程序(Tcl/Tk是一种简单的脚本图形语言)相连。该客户程序可在具有支持Tcl/Tk的操作系统的任何膝上型电脑上运行。图11中表示了用于显示蛇形线和略图的图形用户接口的一个例子，图中车辆被表示在右下角，暗色区域代表车辆前面的自由空间。间距1米的间隔在该自由空间中产生放射状轨道。利用自由空间的节略图识别两条路线(右和左)。选择左侧路线，并把蛇形线限制在顶部的四个轨道(13-16)的左侧地带。利用数字标注的弧线代表具有最小能量(弯度和自墙壁的排斥力)的蛇形线的位置。虽然，本例中没有使用墙壁偏移(bias)，不过墙壁偏移可用于把路线移向左侧，“靠近”左侧墙壁。

图12中表示了LHD的侧视图，图中表示了前后Erwin SICK PLS(扫描路程激光器)的位置。它们具有50米的射程，在25Hz下，角分辨率为0.5°，扫描角为180°。借助专用的68360处理器，通过以500k波特工作的串行接口实现与CPU的通信。在生产样机中，这些激光器可下放到保护箱中。图13表示了LHD的顶视图，图中表示了所述两个计算机及相匹配的电源等的位置。在生产样机中，这些组件中的大多数可被包装到单个壳体中。

应认识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对所述实施例做出各种变化和修改。

Claims

1.一种在不存在定位基础设施或外部控制的情况下，通过确定墙壁相对于车辆的相对位置和方向，沿着由在车载传感器范围内的墙壁所限定的路线，引导自主车辆的装置，所述装置包括：在不存在定位的情况下控制车辆，包括设置转向角和车速的装置，所述装置包括实现下述功能的硬件和装置：

(a)使用距离数据确定车辆前面的自由空间，

(b)使用有效等高线(或蛇形线)产生理想路线，

(e)使用理想路线产生转向要求和速度。

2.按照权利要求1所述的装置，其中距离数据由车载传感器产生，所述车载传感器发出并接收电-磁/超声波辐射，以确定墙壁的距离和方位。

3.按照权利要求1所述的装置，其中产生理想路线的有效等高线是这样的，以便：

(a)理想路线必须避开墙壁，并且最好使弯度达到最小，

(b)蛇形线的长度和刚度是车辆及其状态的函数，

(c)蛇形线的“能量”是与墙壁的接近度及其弯度的定义函数，

(d)如果“能量”超过预定的限度，则降低车速，如果“能量”继续超过所述限度预定的时间/距离，则停止车辆。

4.按照权利要求1所述的装置，其中沿着弧线和开放区域引导蛇形线的驾驶提示适合于：

(a)按照局部弯度和建议的速度极限，修改速度，

(b)添加“势梯度能”项偏移蛇形线的位置(即，保持靠左)，

5.按照权利要求1所述的装置，其中引导蛇形线的转向提示是这样的，以便：

(a)在车辆前面产生放射状轨道，

(b)自由空间的布局把所述轨道分成多个地带，

(c)依据转向提示选择适当的地带，

(d)把蛇形线顶点固定到选择的地带上。

6.按照权利要求1所述的装置，其中产生转向要求和速度的理想路线比较车辆的弯曲半径和路线的弯曲半径。

7.一种在不存在定位基础设施的情况下测定车辆位置的装置，包括：

(a)确定开始位置的装置，

(b)利用推算定位法(车速，INS等)估计车辆位置，

(c)利用距离数据查明车辆前面的自由空间的地形，

(d)把地形方面的变化看作是地标(节点)，

(e)对照所述节点与节点地图，更新车辆位置，

(f)利用位置信息和节点地图，把驾驶提示传给车辆控制，

(g)利用位置信息和节点路线，把转向提示传给车辆控制。

8.按照权利要求7所述的装置，其中推算定位法是这样的，以便：

(a)车辆位置被定义为到下一节点的距离，

(b)一旦已经过某一节点，则重新设置车辆位置。

9.按照权利要求8所述的装置，其中查明车辆前面的自由空间的地形的距离数据是这样的，以便：

(a)把数据偏移并重新调节到车辆的前心，

(b)使距离数据平滑，并且重新对距离数据采样，

(c)产生等间距点的等高线。

10.按照权利要求9所述的装置，其中作为地标(节点)的地形变化的识别包括：

(a)缩略自由空间，

(b)删除无关紧要的分支，

(c)把剩余的交叉口标注为节点。

11.按照权利要求10所述的装置，其中对照这些节点和节点地图，更新车辆位置可包括：

(a)(根据节点地图和位置)忽略未预期的节点，

(b)根据最小半径、能量和连通性进行对照。

12.按照权利要求11所述的装置，其中使用位置信息和节点地图把驾驶提示传给车辆控制包括最大速度、坡度、弯度和墙壁轮廓。

13.按照权利要求12所述的装置，其中使用位置信息和节点地图把转向提示传给车辆控制包括：

(a)含有车辆必须经过的一系列节点的节点路线；和

(b)由左转向、右转向、停止等组成的转向提示。

14.一种供在不存在定位基础设施的情况下测定车辆位置的装置使用的节点地图，所述节点地图包含：

(a)地标(地形节点、交叉口)的位置，

(b)节点间的地形关系(距离、弯度等)，

(c)连接节点的弧线的特性(驾驶提示)，

15.按照权利要求14所述的地图，其中连接节点的弧线的特性是这样的，以便：

(a)考虑物理限制(即，坡度)，

(b)提高车辆的性能，

(c)考虑不寻常/危险的条件，即墙壁轮廓。

16.按照权利要求15所述的地图，其中通过沿着预定路线开动车辆，记录并处理从所有或任意前述传感器得到的数据，并把节点地图和节点的识别特征一起存储在存储器中，确定预定路线和地貌的节点地图的装置包括：

(a)使用推算定位法，沿正向或反向方向，顺着预定的路线估计节点相对于车辆的相对位置的装置，

(b)使用测距数据产生矿井中隧道壁的表示的装置。

17.一种车辆导航方法，所述方法包括产生有效等高线(或蛇形线)，以便产生车辆的理想路线，利用驾驶提示引导所述蛇形线和/或使用转向提示，把蛇形线限制在自由空间的特定范围中。