CN212623074U - 一种矿车用无人驾驶系统及矿车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿车用无人驾驶系统及矿车，包括激光雷达组、长距毫米波雷达组、中距毫米波雷达组和超声波雷达组，激光雷达组包括设在矿车的车尾中间位置处的第一激光雷达、以及两个分别设在矿车的车头两侧的第二激光雷达；长距毫米波雷达组包括设在矿车的车尾处的第一长距毫米波雷达、以及设在矿车的车头上的第二长距毫米波雷达；中距毫米波雷达组包括设在矿车车头两侧的第一中距毫米波雷达、以及设在矿车车身两侧的第二中距毫米波雷达；超声波雷达组包括分别设在车头和车尾上的第一超声波雷达、以及分别设在矿车车身两侧的第二超声波雷达。本实用新型能够对矿车所处的道路环境分层探测，实现对矿车附近的不同大小的障碍物进行全面探测。

Description

一种矿车用无人驾驶系统及矿车

技术领域

本实用新型属于无人驾驶技术领域，具体涉及到一种矿车用无人驾驶系统及矿车。

背景技术

随着我国经济的快速发展，对矿产资源的需求越来越大，因而对矿山资源的开发不断加大，随着矿山开采规模的显著提高，采矿条件变得愈来愈恶劣，对人的安全威胁也愈来愈大，但是对采矿效率的要求却越来越高。由于，无人驾驶依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆，因此，能够自动驾驶的矿车可避免采矿条件对人的安全威胁。

但是现有的无人驾驶系统一般是通过光学摄像头和激光雷达对车辆行驶的环境进行探测，光学摄像头是目前最便宜也是最常用的车载传感器，虽然它可以通过分辨颜色而成为场景解读的绝佳工具，但其无法判断物体和车辆之间的距离，以及对光线过于敏感的问题；而激光雷达虽然能够利用激光来进行探测和测量，但是由于激光的波长短，对阴雨天气、灰尘、烟雾等穿透力较弱。

而毫米波雷达是工作在毫米波波段(millimeter wave)探测的雷达，通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)。由于，毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此，毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同激光雷达相比，毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点的同时，毫米波雷达还具有穿透雾、烟、灰尘的能力强的优点，能够全天候(大雨天除外)全天时工作。另外，毫米波雷达的抗干扰能力更强。毫米波雷达能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标；具有成像能力，体积小等优势。虽然，毫米波雷达的探测深度远度精度比不上超声波雷达和激光雷达，但其具有价格较低、近距离探测范围及能力更强等优点，因此，可与超声波雷达和激光雷达配合使用。

因此，一种通过毫米波雷达、超声波雷达和激光雷达配合组成，并能够对不同大小的障碍物进行全面探测的无人驾驶系统亟待研究。

实用新型内容

针对以上现有技术存在的不足之处，本实用新型提供了一种矿车用无人驾驶系统及矿车，其中，无人驾驶系统能够对矿车附近的不同大小的障碍物进行全面探测。

本实用新型一方面提供了一种矿车用无人驾驶系统，包括：

激光雷达组，包括设在矿车的车尾中间位置处的第一激光雷达、以及两个分别设在所述矿车的车头两侧的第二激光雷达；

长距毫米波雷达组，包括设在所述矿车的车尾中间位置处的第一长距毫米波雷达、以及设在所述矿车的车头上且位于两个所述第二激光雷达之间的第二长距毫米波雷达；

中距毫米波雷达组，包括设在所述矿车车头两侧的第一中距毫米波雷达、以及设在所述矿车车身两侧的第二中距毫米波雷达；

超声波雷达组，包括分别设在所述矿车的车头和车尾上的第一超声波雷达、以及分别设在所述矿车车身两侧的第二超声波雷达。

进一步的，所述第一激光雷达和第二激光雷达的探测距离均为100m、水平视角均为360°、垂直视角均为30°。

进一步的，所述第一长距毫米波雷达靠近所述第一激光雷达设置，所述第二长距毫米波雷达与两个所述第二激光雷达之间的距离相等，其中，所述第一长距毫米波雷达和第二长距毫米波雷达的探测距离均为150m、水平视角均为18°、垂直视角均为14°。

进一步的，设在所述矿车车身两侧的第一中距毫米波雷达分别靠近所述第二激光雷达设置，所述第二中距毫米波雷达设在所述矿车的电池箱101靠近前车轮的一侧，所述第一中距毫米波雷达和第二中距毫米波雷达的探测距离均为 50m、水平视角均为75°、垂直视角均为12°。

进一步的，在两个所述第二激光雷达之间分布设置的4个所述第一超声波雷达，在所述第一激光雷达两侧的各设有一个所述第一超声波雷达，所述第一超声波雷达的探测距离为2m、水平视角为110°、垂直视角为50°。

进一步的，在所述矿车的电池箱的两侧分别设有一个所述第二超声波雷达，所述第二超声波雷达的探测距离为4.5m、水平视角为60°、垂直视角为 40°。

进一步的，所述第一激光雷达、第二激光雷达、第一长距毫米波雷达、第二长距毫米波雷达、第一中距毫米波雷达、第二中距毫米波雷达、第一超声波雷达和第二超声波雷达均处于同一水平线上。

进一步的，还包括：

摄像头组件，包括设在所述矿车的车头中间位置的第一摄像头、设在所述矿车的车尾中间位置的第二摄像头、以及分别设在所述矿车两侧的第三摄像头，所述第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头的水平可视角度均为170°、垂直可视角度均为117°。

进一步的，还包括：

接收天线，位于所述矿车的顶部，用于获取卫星发送的定位信号，以便控制所述矿车的行驶路线。

本实用新型另一方面提供了一种矿车，包括如上述所述的矿车用无人驾驶系统。

本实用新型提供的一种矿车用无人驾驶系统及矿车，无人驾驶系统通过在矿车上设置激光雷达组、长距毫米波雷达组、中距毫米波雷达组和超声波雷达组，对矿车所处的道路环境进行分层探测，进而形成对矿车附近的障碍物的立体探测网，实现了矿车对障碍物的分级防御，同时，利用激光雷达组、长距毫米波雷达组、中距毫米波雷达组和超声波雷达组的自身探测优点，避免了探测盲区。总之，本实用新型提供的无人驾驶系统能够对矿车附近的不同大小的障碍物进行全面探测。

本实用新型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，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型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，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

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

图1为本实用新型示例性实施例的一种矿车用无人驾驶系统在矿车上设置的主视图；

图2为本实用新型示例性实施例的一种矿车用无人驾驶系统在矿车上设置的侧视图；

图3为本实用新型示例性实施例的一种矿车用无人驾驶系统对障碍物进行探测的示意图；

图4为本实用新型示例性实施例的又一种矿车用无人驾驶系统对障碍物进行探测的示意图；

图5为本实用新型示例性实施例的另一种矿车用无人驾驶系统对障碍物进行探测的示意图。

图中：

1-矿车，101-电池箱，102-保险杠；

2-第一激光雷达；

3-第二激光雷达；

4-第一长距毫米波雷达；

5-第二长距毫米波雷达；

6-第一中距毫米波雷达；

7-第二中距毫米波雷达；

8-第一超声波雷达；

9-第二超声波雷达；

10-第一摄像头；

11-第二摄像头；

12-第三摄像头；

13-接收天线。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的一种矿车用无人驾驶系统，参见图1至2，包括激光雷达组、长距毫米波雷达组、中距毫米波雷达组和超声波雷达组，激光雷达组包括设在矿车1的车尾中间位置处的第一激光雷达2、以及两个分别设在矿车1 的车头两侧的第二激光雷达3；长距毫米波雷达组包括设在矿车1的车尾中间位置处的第一长距毫米波雷达4、以及设在矿车1的车头上且位于两个第二激光雷达3之间的第二长距毫米波雷达5；中距毫米波雷达组包括设在矿车1车头两侧的第一中距毫米波雷达6、以及设在矿车1车身两侧的第二中距毫米波雷达7；超声波雷达组包括分别设在矿车1的车头和车尾上的第一超声波雷达 8、以及分别设在矿车1车身两侧的第二超声波雷达9。

通过在矿车1上设置激光雷达组、长距毫米波雷达组、中距毫米波雷达组和超声波雷达组，对矿车1所处的道路环境进行分层探测，进而形成对矿车1 附近的障碍物的立体探测网，实现了矿车1对障碍物的分级防御，同时，利用激光雷达组、长距毫米波雷达组、中距毫米波雷达组和超声波雷达组的自身探测优点，避免了探测盲区，总之，本实用新型提供的无人驾驶系统能够对矿车 1附近的不同大小的障碍物进行全面探测。其中，前后长距毫米波5虽然探测距离较远，但水平、垂直探测范围有限，因此增设探测范围更广的第一激光雷达2和第二激光雷达3；其中，由于激光雷达探测是靠向周围360°范围内发出激光，探测具有一定延时，且激光雷达由于波长较短，穿透雾、烟、灰尘的能力较差，阴雨天气对其影响较大，因此，增设第一中距毫米波雷达6和第二中距毫米波雷达7的辅助，以加强在阴雨天雾、烟、灰尘环境下的探测能力；而当有障碍物出现在矿车1的车头超近范围(2-4m)内时，布置在矿车1上的的第一超声波雷和第二超声波雷达9就会予以探测，进而避免了探测盲区。

作为一优选实施方式，参见图3和4，第一激光雷达2和第二激光雷达3 的探测距离均为100m、水平视角均为360°、垂直视角均为30°。在本实施方式中，通过在矿车1的车尾和车头上分别设有探测距离均为100m的第一激光雷达2和第二激光雷达3，对位于矿车1前后100m范围内的障碍物进行探测，又由于第一激光雷达2和第二激光雷达3的水平视角均为360°、垂直视角均为30°，因此，第一激光雷达2和第二激光雷达3针对的是位于矿车1前后、以及车身附近障碍物的探测。作为优选的，第一激光雷达2设在矿车1的车厢后侧，第二激光雷达3设在矿车1的保险杠102的两侧，因此，第一激光雷达 2以车尾的中间处为中心对靠近第一激光雷达2的距离为100m圆周范围内的障碍物进行探测，第二激光雷达3以保险杠102的一侧为中心对靠近第二激光雷达3距离为100m圆周范围内的障碍物进行探测，且第一激光雷达2和第二激光雷达3的探测范围在车身处有所重叠，两个第二激光雷达3的探测范围在车头处有所重叠，由此可见，第一激光雷达2和第二激光雷可形成对位于矿车1 周围100m范围内的障碍物均能进行探测的探测网络，进而提高了矿车1对障碍物的探测能力。

作为一优选实施方式，参见图5，第一长距毫米波雷达4靠近第一激光雷达2设置，第二长距毫米波雷达5与两个第二激光雷达3之间的距离相等，其中，第一长距毫米波雷达4和第二长距毫米波雷达5的探测距离均为150m、水平视角均为18°、垂直视角均为14°。在本实施方式中，通过在矿车1的车尾和车头上分别设有探测距离均为150m的第一长距毫米波雷达4和第二长距毫米波雷达5，对位于矿车1前后150m范围内的障碍物进行探测，又由于第一长距毫米波雷达4和第二长距毫米波雷达5的水平视角均为18°、垂直视角均为14°，因此，第一长距毫米波雷达4和第二长距毫米波雷达5针对的是位于矿车1前后的远距离小范围障碍物的探测。作为优选的，第一激光雷达2设在矿车1的车厢后侧，第二激光雷达3设在矿车1的前保险杠102的中心位置，因此，第一长距毫米波雷达4以车尾的中间处为中心对靠近第一长距毫米波雷达4的距离为150m内的障碍物进行探测，第二长距毫米波雷达5以保险杠102 的中心位置为中心对靠近第二长距毫米波雷达5的距离为150m内的障碍物进行探测。

作为一优选实施方式，设在矿车1车身两侧的第一中距毫米波雷达6分别靠近第二激光雷达3设置，第二中距毫米波雷达7设在矿车1的电池箱101靠近前车轮的一侧，第一中距毫米波雷达6和第二中距毫米波雷达7的探测距离均为50m、水平视角均为75°、垂直视角均为12°。在本实施方式中，第一中距毫米波雷达6在矿车1的保险杠102的两侧分别设置，第一中距毫米雷达以保险杠102的一侧为中心对靠近第一中距毫米波雷达6的距离为50m范围内的障碍物进行探测，第二中距毫米波雷达7设在矿车1的电池箱101靠近前车轮的一侧，第二中距毫米雷达对以其为中心50m范围内的障碍物进行探测，又由于中距毫米雷达以保险杠102的一侧为中心对靠近第一中距毫米波雷达6的距离为50m范围内的障碍物进行探测的水平视角均为75°、垂直视角均为12°，因此，中距毫米雷达以保险杠102的一侧为中心对靠近第一中距毫米波雷达6 的距离为50m范围内的障碍物进行探测针对的是中型障碍物的探测。作为优选的，第一中距毫米雷达和第二中距毫米雷达的探测范围未发生重叠。

作为一优选实施方式，在两个第二激光雷达3之间分布设置的4个第一超声波雷达8，在第一激光雷达2两侧的各设有一个第一超声波雷达8，第一超声波雷达8的探测距离为2m、水平视角为110°、垂直视角为50°。在本实施方式中，设在两个第二激光雷达3之间的4个第一超声波雷达8中，相邻的两个第一超声波雷达8的探测范围发生重叠，且位于车头处的第一超声波雷达8 对靠近车头2m范围内的障碍物进行探测，位于车尾处的第一超声波雷达8对靠近车尾2m范围内的障碍物进行探测，又由于第一超声波雷达8的水平视角为110°、垂直视角为50°，因此，第一超声波雷达8对靠近车头和车尾处的障碍物的探测。作为优选的，设在车头处的4个第一超声波雷达8设在保险杠 102上。

作为一优选实施方式，在矿车1的电池箱101的两侧分别设有一个第二超声波雷达9，第二超声波雷达9的探测距离为4.5m、水平视角为60°、垂直视角为40°。在本实施方式中，位于电池箱101体的第二超声波雷达9对靠近电池箱101的距离为4.5m范围内的障碍物进行探测，又由于第二超声波雷达9 的水平视角为60°、垂直视角为40°，因此，第二超声波雷达9对靠近电池箱101体处的障碍物的探测。

作为一优选实施方式，第一激光雷达2、第二激光雷达3、第一长距毫米波雷达4、第二长距毫米波雷达5、第一中距毫米波雷达6、第二中距毫米波雷达7、第一超声波雷达8和第二超声波雷达9均处于同一水平线上，以便对第一激光雷达2、第二激光雷达3、第一长距毫米波雷达4、第二长距毫米波雷达 5、第一中距毫米波雷达6、第二中距毫米波雷达7、第一超声波雷达8和第二超声波雷达9构建组合成立体探测网，进而提高对矿车1附近的障碍物探测的准确性。

作为一优选实施方式，还包括摄像头组件，摄像头组件包括设在矿车1的车头中间位置的第一摄像头10、设在矿车1的车尾中间位置的第二摄像头11、以及分别设在矿车1两侧的第三摄像头12，第一摄像头10、第二摄像头11和第三摄像头12的水平可视角度均为170°、垂直可视角度均为117°。在本实施方式中，第一摄像头10、第二摄像头11和第三摄像头12均处于同一水平线上，第三摄像头12设在矿车1两侧的电池箱101上，摄像头组件用于对矿车1 周围环境进行实时监控，进而提高对矿车1附近的障碍物探测的准确性。

作为一优选实施方式，还包括接收天线13，接收天线13位于所述矿车1 的顶部，用于获取卫星发送的定位信号，以便控制所述矿车1的行驶路线。

本实用新型提供的一种矿车，包括如上述所述的矿车用无人驾驶系统。在本实施例中，由于无人驾驶系统中由于激光雷达组在低温和低光照的条件下无法正常工作，导致无人驾驶系统无法为矿车1提供准确的行驶线路，因此，本申请通过将能够在低温和低光照的条件下正常工作的长距毫米波雷达组、中距毫米波雷达组和超声波雷达组和激光雷达添加至无人驾驶系统中，达到了无人驾驶系统能够在低温和低光照的条件下为矿车1提供准确的行驶线路的目的，同时在矿车1上设置激光雷达组、长距毫米波雷达组、中距毫米波雷达组和超声波雷达组，对矿车1所处的道路环境进行分层探测，进而形成对矿车1附近的障碍物的立体探测网，实现了矿车1对障碍物的分级防御。

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

Claims (10)

1.一种矿车用无人驾驶系统，其特征在于，包括：

激光雷达组，包括设在矿车(1)的车尾中间位置处的第一激光雷达(2)、以及两个分别设在所述矿车(1)的车头两侧的第二激光雷达(3)；

长距毫米波雷达组，包括设在所述矿车(1)的车尾中间位置处的第一长距毫米波雷达(4)、以及设在所述矿车(1)的车头上且位于两个所述第二激光雷达(3)之间的第二长距毫米波雷达(5)；

中距毫米波雷达组，包括设在所述矿车(1)车头两侧的第一中距毫米波雷达(6)、以及设在所述矿车(1)车身两侧的第二中距毫米波雷达(7)；

超声波雷达组，包括分别设在所述矿车(1)的车头和车尾上的第一超声波雷达(8)、以及分别设在所述矿车(1)车身两侧的第二超声波雷达(9)。

2.根据权利要求1所述的矿车用无人驾驶系统，其特征在于，所述第一激光雷达(2)和第二激光雷达(3)的探测距离均为100m、水平视角均为360°、垂直视角均为30°。

3.根据权利要求1所述的矿车用无人驾驶系统，其特征在于，所述第一长距毫米波雷达(4)靠近所述第一激光雷达(2)设置，所述第二长距毫米波雷达(5)与两个所述第二激光雷达(3)之间的距离相等，其中，所述第一长距毫米波雷达(4)和第二长距毫米波雷达(5)的探测距离均为150m、水平视角均为18°、垂直视角均为14°。

4.根据权利要求1所述的矿车用无人驾驶系统，其特征在于，设在所述矿车(1)车身两侧的第一中距毫米波雷达(6)分别靠近所述第一激光雷达(2)设置，所述第二中距毫米波雷达(7)设在所述矿车(1)的电池箱(101)靠近前车轮的一侧，所述第一中距毫米波雷达(6)和第二中距毫米波雷达(7)的探测距离均为50m、水平视角均为75°、垂直视角均为12°。

5.根据权利要求1所述的矿车用无人驾驶系统，其特征在于，在两个所述第二激光雷达(3)之间分布设置的4个所述第一超声波雷达(8)，在所述第一激光雷达(2)两侧的各设有一个所述第一超声波雷达(8)，所述第一超声波雷达(8)的探测距离为2m、水平视角为110°、垂直视角为50°。

6.根据权利要求1所述的矿车用无人驾驶系统，其特征在于，在所述矿车(1)的电池箱(101)的两侧分别设有一个所述第二超声波雷达(9)，所述第二超声波雷达(9)的探测距离为4.5m、水平视角为60°、垂直视角为40°。

7.根据权利要求1所述的矿车用无人驾驶系统，其特征在于，所述第一激光雷达(2)、第二激光雷达(3)、第一长距毫米波雷达(4)、第二长距毫米波雷达(5)、第一中距毫米波雷达(6)、第二中距毫米波雷达(7)、第一超声波雷达(8)和第二超声波雷达(9)均处于同一水平线上。

8.根据权利要求1所述的矿车用无人驾驶系统，其特征在于，还包括：

摄像头组件，包括设在所述矿车(1)的车头中间位置的第一摄像头(10)、设在所述矿车(1)的车尾中间位置的第二摄像头(11)、以及分别设在所述矿车(1)两侧的第三摄像头(12)，所述第一摄像头(10)、第二摄像头(11)和第三摄像头(12)的水平可视角度均为170°、垂直可视角度均为117°。

9.根据权利要求1所述的矿车用无人驾驶系统，其特征在于，还包括：

接收天线(13)，位于所述矿车(1)的顶部，用于获取卫星发送的定位信号，以便控制所述矿车(1)的行驶路线。

10.一种矿车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的矿车用无人驾驶系统。

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