具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统，在调度系统的调度下实现矿车的无人作业，包括车载计算平台，以及与车载计算平台通讯连接的毫米波雷达、激光雷达、视频采集器以及车辆控制装置；所述毫米波雷达布置在无人矿车的四周，用于生成包含障碍物信息毫米波信号；所述激光雷达布置在无人矿车的前部和后部，用于生成原始点云数据；视频采集器布置在无人矿车的前部，用于生成视频信息；所述车载计算平台获取毫米波信号、原始点云数据以及视频信息并确定无人矿车的驾驶调整策略；在满足预设条件时，所述车辆控制装置执行驾驶调整策略。

【技术实现步骤摘要】
具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统
本专利技术涉及矿车自动驾驶领域，具体涉及一种具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统。
技术介绍
矿车的工作环境较为恶劣，经常出现雨雪雾霾天气，且障碍物多。现有技术中的无人驾驶系统主要是根据乘用车的特点进行设计，难以直接应用于矿车中。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统，在调度系统的调度下实现矿车的无人作业，包括车载计算平台，以及与车载计算平台通讯连接的毫米波雷达、激光雷达、视频采集器以及车辆控制装置；所述毫米波雷达布置在无人矿车的四周，用于生成包含障碍物信息毫米波信号；所述激光雷达布置在无人矿车的前部和后部，用于生成原始点云数据；视频采集器布置在无人矿车的前部，用于生成视频信息；所述车载计算平台获取毫米波信号、原始点云数据以及视频信息并确定无人矿车的驾驶调整策略；在满足预设条件时，所述车辆控制装置执行驾驶调整策略。进一步地，所述车辆控制装置包括组合惯导、转向控制器以及速度控制器，所述组合惯导包括GPS模块和IMU模块。进一步地，所述速度控制器包括油门、用于接收驾驶调整策略并根据驾驶调整策略改变油门的开度的VCU，以及根据驾驶调整策略为无人矿车进行减速的制动装置。进一步地，所述毫米波雷达分别布置在无人矿车的前部、后部、左部和右部。进一步地，所述激光雷达包括布置在无人矿车前部的32线激光雷达以及布置在无人矿车后部的16线激光雷达。进一步地，还包括与调度系统通讯连接的4G网关，所述4G网关与车载计算平台通讯连接。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果是：1.毫米波雷达对极端天气的适应能力较好，激光雷达的检测精度较高，单目摄像头支撑深度学习算法的类别识别，本专利技术利用毫米波雷达、激光雷达以及单目摄像头各自的优点，并利用现有的融合算法，将毫米波雷达的障碍物信息、激光雷达的原始点云数据以及单目摄像头的视频信息进行融合计算，以较低的成本适应恶劣环境下对障碍物进行识别，保证矿车正常作业。2.该自动驾驶控制系统在调度系统的统一调度下，完成运输作业，能够合理规划路线、排队次序以及故障维修优先度，提高了整体作业效率。附图说明图1为本专利技术的组成示意框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一种优选实施方式作详细的说明。如图1所示，一种具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统，在调度系统的调度下实现矿车的无人作业，包括车载计算平台，以及与车载计算平台通讯连接的毫米波雷达、激光雷达、视频采集器以及车辆控制装置；所述毫米波雷达布置在无人矿车的四周，用于生成包含障碍物信息毫米波信号；所述激光雷达布置在无人矿车的前部和后部，用于生成原始点云数据；视频采集器布置在无人矿车的前部，用于生成视频信息；所述车载计算平台获取毫米波信号、原始点云数据以及视频信息并确定无人矿车的驾驶调整策略；在满足预设条件时，所述车辆控制装置执行驾驶调整策略。满足预设条件是指，所述车载计算平台收到调度指令、矿车运行时遭遇障碍物、矿车偏离规划路线以及其他需要改变车辆运行状态的情况。所述自动驾驶控制系统还包括交换机，所述交换机与车载计算平台通过工业以太网通讯连接。如图1所示，所述车辆控制装置包括组合惯导、转向控制器以及速度控制器，所述组合惯导包括GPS模块和IMU模块。组合惯导、转向控制器以及速度控制器分别通过CAN总线与车辆网关连接，车辆网关通过工业以太网与交换机连接。组合惯导是GPS与IMU融合的设备，能够为自动驾驶控制系统提供精准定位。转向控制器用于控制矿车方向，车载计算平台通过交换机、车辆网关将转向信号发送给转向控制器，转向控制器改变矿车的运动方向。如图1所示，所述速度控制器包括油门、用于接收驾驶调整策略并根据驾驶调整策略改变油门开度的VCU，以及用于根据驾驶调整策略为无人矿车进行减速的制动装置。VCU是矿车的整车控制器，用于车辆动力系统的协调与控制，车载计算平台将速度信号、加速度信号通过交换机以及车辆网关发送给VCU，VCU通过比例阀调整油门的开度，进而改变矿车的速度、加速度。所述制动装置为线控减速器，车载计算平台将刹车信号通过交换机、车辆网关发送给线控减速器，线控减速器对矿车进行制动。所述驾驶调整策略包括转向信号、加速信号、加速度信号、刹车信号。如图1所示，所述毫米波雷达分别布置在无人矿车的前部、后部、左部和右部。所述毫米波雷达共有6个，矿车的前部和后部各有一个，矿车的左部和右部各有两个。所述毫米波雷达分别通过CAN总线与传感器网关连接，所述传感器网关通过工业以太网与交换机连接，进而将检测到的障碍物信息发送给车载计算平台，所述车载计算平台利用现有的毫米波相关算法，例如欧几里得聚类算法以及扩展卡尔曼滤波算法，对障碍物信息进行处理。所述毫米波雷达的优点是成本低，雨雾天不受影响，障碍物距离检测比较准确；其缺点是受外界干扰较多，容易产生障碍物误报。如图1所示，所述激光雷达包括布置在无人矿车前部的32线激光雷达以及布置在无人矿车后部的16线激光雷达。所述激光雷达共有三个，其中32线激光雷达有两个且设置在矿车的前方，16线激光雷达有一个且设置在矿车的后方。所述激光雷达分别通过工业以太网与交换机连接，进而将原始点云数据发送给车载计算平台；所述车载计算平台可以利用现有的激光雷达相关算法，例如欧式聚类算法，进行障碍物检测、地面切割、车体切割，并建立栅格地图。欧式聚类算法是多元统计中的一种重要分类方法，其常用于测绘领域中点云数据分割等工作。相比于单线激光雷达，多线激光雷达具有建模及环境感知能力以及定位加强能力，建模及环境感知能力是指通过多线激光雷达可以扫描到矿车周围环境的3D模型，对比上一帧及下一帧环境的变化，能较为容易的检测出周围的车辆及障碍物；定位加强能力是指其同步建图能力，通过将实时得到的全局地图与高精度地图中的特征物进行比对，能加强车辆的定位精度。激光雷达的优点是其可以生成三维位置信息，快速确定物体的位置、大小、外貌以及体制，探测距离更远，精度更高，其缺点是价格昂贵，并且不能在雨雪雾霾等极端条件下工作。所述视频采集器为单目摄像头，其设置在矿车的驾驶室内，单目摄像头采集到的视频信息通过USB转LVDS进入车载计算平台，单目摄像头的优点是成本低廉、支持深度学习的类别识别，技术相对比较成熟，单目摄像头的劣势在于其获取准确三维信息比较难，对障碍物的距离测试不准，受环境光限制比较大。毫米波雷达对极端天气的适应能力较好，激光雷达的检测精度较高，单目摄像头支撑深度学习算法的类别识别，本专利技术利用毫米波雷达、激光雷达以及单目摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统，在调度系统的调度下实现矿车的无人作业，其特征在于，包括车载计算平台，以及与车载计算平台通讯连接的毫米波雷达、激光雷达、视频采集器以及车辆控制装置；/n所述毫米波雷达布置在无人矿车的四周，用于生成包含障碍物信息毫米波信号；/n所述激光雷达布置在无人矿车的前部和后部，用于生成原始点云数据；/n视频采集器布置在无人矿车的前部，用于生成视频信息；/n所述车载计算平台获取毫米波信号、原始点云数据以及视频信息并确定无人矿车的驾驶调整策略；/n在满足预设条件时，所述车辆控制装置执行驾驶调整策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统，在调度系统的调度下实现矿车的无人作业，其特征在于，包括车载计算平台，以及与车载计算平台通讯连接的毫米波雷达、激光雷达、视频采集器以及车辆控制装置；
所述毫米波雷达布置在无人矿车的四周，用于生成包含障碍物信息毫米波信号；
所述激光雷达布置在无人矿车的前部和后部，用于生成原始点云数据；
视频采集器布置在无人矿车的前部，用于生成视频信息；
所述车载计算平台获取毫米波信号、原始点云数据以及视频信息并确定无人矿车的驾驶调整策略；
在满足预设条件时，所述车辆控制装置执行驾驶调整策略。


2.根据权利要求1所述的具有融合避障功能的无人矿车自动驾驶控制系统，其特征在于：所述车辆控制装置包括组合惯导、转向控制器以及速度控制器，所述组合惯导包括GPS模块和IMU模块。

【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰荣，秦晓驹，程戬，周晶晶，何申中，
申请(专利权)人：安徽海博智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34