露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法和系统，确定当前采掘周期内所有铲斗斗齿高度在装载区地平面实际标高范围内对应的各铲斗定位坐标，换算得到铲斗斗齿顶部坐标，将各铲斗斗齿顶部坐标加上预先设定的目标点距铲斗斗齿顶部距离得到当前采掘周期内目标点位置；进一步判断铲斗是否完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面采掘流程；若是，则保留当前采掘周期内获得的目标点位置；若否，则删除当前采掘周期内获得的目标点位置；根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。本发明专利技术舍弃了不完整的贴着地面装载或拉平的操作所获取的目标点位置，最终确定的目标点位置更准确完整地反应了露天矿山装载区边界的变化。矿山装载区边界的变化。矿山装载区边界的变化。

【技术实现步骤摘要】
露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法及系统


[0001]本专利技术属于露天矿山无人驾驶领域，涉及一种露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法及系统。

技术介绍

[0002]露天矿山一般地处偏远，环境恶劣，矿区运输作业司机老龄化趋势明显，矿山生产人力资源尤其是运输车辆驾驶员成为制约矿山生产的规模的主要因素。随着国内无人驾驶技术的发展，国内露天矿山开始实践无人驾驶技术在矿山生产中的应用，然而，露天矿山的生产作业特殊性和复杂性，导致露天矿山无人化系统的实现面临诸多技术挑战，其中露天矿山装载作业区地图的精准的采集、高效的更新直接影响生产效率。在装载区环境极其恶劣，随着采掘工作的不断推进装载区地形在不断变化，装载区地图采集
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绘制
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更新的效率直接影响矿山生产，若人工采集地图并更新，势必会造成时间、人力、物力等资源的极大浪费，无人化运输系统生产效率大打折扣。因此，提高露天矿山装载作业区地图更新迭代效率是本领域亟待解决的问题。
[0003]涉及到装载区的地图生产领域的现有技术通过取设备的位置和转运数据，利用挖机规定的转运状态，转运运算部利用位置坐标计算出中心位置，判断中心位置与原边界的距离是否满足阈值，然后利用位置的外接矩形进行新增或减少边界地图。此方法能从一定程度上解决装载区地图更新部分问题，但利用位置中心与原边界距离的作为更新的判断条件存在一定的局限性，存在没有触发更新条件但实际上需要地图更新的情况，不能较实时的进行地图的更新；其次，利用位置点的外接矩形作为新增边界不能准确的反应装载区的边界变化，不适合应用于露天矿山装载作业区地图生成


技术实现思路

[0004]本专利技术针对随着采掘工作的不断推进装载区地形在不断变化，目前的地图生成方法不适合生成露天矿山无人运输系统装载区地图的问题，提供一种露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法及系统，旨在能够准确完整地反应露天矿山装载区边界的变化。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法，包括：在当前采掘周期内，以设定的采样频率采集采掘设备上铲斗定位坐标；根据各铲斗定位坐标确定对应的铲斗斗齿高度；确定当前采掘周期内所有铲斗斗齿高度在装载区地平面实际标高范围内对应的各铲斗定位坐标，根据确定的铲斗定位坐标换算得到铲斗斗齿顶部坐标，将各铲斗斗齿顶部坐标加上预先设定的目标点距铲斗斗齿顶部距离得到当前采掘周期内目标点位置；根据当前采掘周期内获得的目标点位置的数值个数判断铲斗是否完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面采掘流程；若是，则保留当前采掘周期内获得的目标点位置；若否，则删除当前采掘周期内获得的目标点位置；根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。
[0007]以上技术方案能够准确完整地反应露天矿山装载区边界的变化。
[0008]进一步地，为了提高露天矿山装载作业区地图的更新迭代效率，及时触发新增地图生成，所述地图生成方法还包括实时采集采掘设备中心位置坐标或者采掘设备的回转中心坐标，根据采掘设备中心位置坐标或回转中心坐标确定采掘设备的移动距离，若移动距离大于等于预先设定的移动距离阈值，则触发采掘设备根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。
[0009]进一步地，包括：采用地图生成算法求取所有目标点位置最小包围边界，对边界平滑处理并按等比例间隔抽样形成新增边界。
[0010]进一步地，判断铲斗是否完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面采掘流程的方法，包括：将所述数值个数乘以采样频率获得铲斗完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面的采掘周期实际花费时间；将确定的采掘周期实际花费时间与预设时间阈值比较，若采掘周期实际花费时间大于等于预设时间阈值，则确定铲斗完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面采掘流程。
[0011]进一步地，所述地图生成方法还包括：设置装载点，计算装载点停车位边界四顶点坐标，根据采掘设备车宽车长判断装载点停车位四顶点坐标是否超出装载区地图边界，若装载点或四顶点其中任意一点超出地图边界，则触发采掘设备根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。
[0012]目前的矿山地图生成方法没有充分考虑电缆区域的设置，生成的地图不适合拖电缆的采掘设备使用，应用场景受到局限，给露天矿山无人运输作业带来了安全隐患。为了考虑拖电缆的采掘设备在露天装载区的应用需求，在以上技术方案的基础上，进一步地，还包括：若采掘设备拖电缆，则确定电缆区域和新增电缆区域，包括：确定电缆起始坐标，根据电缆盘尺寸确定铲斗延伸长度，获取铲斗扫过电缆区域的过程中铲斗延长点的各个位置坐标；采集回转中心坐标，根据电缆起始坐标、回转中心坐标和所采集的铲斗延长点各个位置坐标生成电缆区域边界；采掘设备两履带外边缘行驶区域作为新增电缆区域。
[0013]第二方面，本专利技术还提供了露天矿山无人运输系统装载区地图生成系统，包括：参数配置模块、定位采集模块以及地图处理模块；所述参数配置模块，用于设定采样频率、装载区地平面实际标高范围和目标点距铲斗斗齿顶部距离；所述定位采集模块，用于在当前采掘周期内，以设定采样频率采集采掘设备上铲斗定位坐标；所述地图处理模块，用于根据各铲斗定位坐标确定对应的铲斗斗齿高度；确定当前采掘周期内所有铲斗斗齿高度在装载区地平面实际标高范围内对应的各铲斗定位坐标，根据确定的铲斗定位坐标换算得到铲斗斗齿顶部坐标，将各铲斗斗齿顶部坐标加上预先设定的目标点距铲斗斗齿顶部距离得到当前采掘周期内目标点位置；根据当前采掘周期内获得的目标点位置的数值个数判断铲斗是否完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面采掘流程；若是，则保留当前采掘周期内获得的目标点位置；若否，则删除当前采掘周期内获得
的目标点位置；根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。
[0014]进一步地，所述系统还包括上传决策模块；所述定位采集模块，还用于实时采集设备中心位置坐标或者采掘设备的回转中心坐标；所述上传决策模块，用于根据设备中心位置坐标或回转中心坐标确定采掘设备的移动距离，若移动距离大于等于预先设定的移动距离阈值，则触发采掘设备根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。
[0015]再进一步地，所述系统还包括地图管理系统，所述地图管理系统用于接收采掘设备上传的新增地图边界，根据新增地图边界更新装载区地图。
[0016]进一步地，若采掘设备拖电缆，所述生成系统还包括电缆指定模块，所述电缆指定模块用于确定电缆区域和新增电缆区域，包括：确定电缆起始坐标，根据电缆盘尺寸确定铲斗延伸长度，获取铲斗扫过电缆区域的过程中铲斗延长点的各个位置坐标；所述定位采集模块采集回转中心坐标；所述电缆指定模块用于根据电缆起始坐标、回转中心坐标和所采集的铲斗延长点各个位置坐标生成电缆区域边界；采掘设备两履带外边缘行驶区域作为新增电缆区域。
[0017]本专利技术所取得的有益技术效果：本专利技术在各采掘周期内通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法，其特征在于，包括：在当前采掘周期内，以设定的采样频率采集采掘设备上铲斗定位坐标；根据各铲斗定位坐标确定对应的铲斗斗齿高度；确定当前采掘周期内所有铲斗斗齿高度在装载区地平面实际标高范围内对应的各铲斗定位坐标，根据确定的铲斗定位坐标换算得到铲斗斗齿顶部坐标，将各铲斗斗齿顶部坐标加上预先设定的目标点距铲斗斗齿顶部距离得到当前采掘周期内目标点位置；根据当前采掘周期内获得的目标点位置的数值个数判断铲斗是否完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面采掘流程；若是，则保留当前采掘周期内获得的目标点位置；若否，则删除当前采掘周期内获得的目标点位置；根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。2.根据权利要求1所述的露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法，其特征在于，所述地图生成方法还包括实时采集采掘设备中心位置坐标或者采掘设备的回转中心坐标，根据采掘设备中心位置坐标或回转中心坐标确定采掘设备的移动距离，若移动距离大于等于预先设定的移动距离阈值，则触发采掘设备根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。3.根据权利要求1所述的露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法，其特征在于，根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界，包括：采用地图生成算法求取所有目标点位置最小包围边界，对边界平滑处理并按等比例间隔抽样形成新增边界。4.根据权利要求1所述的露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法，其特征在于，判断铲斗是否完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面采掘流程的方法，包括：将所述数值个数乘以采样频率获得铲斗完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面的采掘周期实际花费时间；将确定的采掘周期实际花费时间与预设时间阈值比较，若采掘周期实际花费时间大于等于预设时间阈值，则确定铲斗完成一次完整的贴地面采掘流程或拉平面采掘流程。5.根据权利要求1所述的露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法，其特征在于，所述地图生成方法还包括：设置装载点，计算装载点停车位边界四顶点坐标，根据采掘设备车宽车长判断装载点停车位四顶点坐标是否超出装载区地图边界，若装载点或四顶点其中任意一点超出地图边界，则触发采掘设备根据各采掘周期内最终获得的所有目标点位置确定新增地图边界。6.根据权利要求1所述的露天矿山无人运输系统装载区地图生成方法，其特征在于，若采掘设备拖电缆，则确定电缆区域和新增电缆区域，包括：确定电缆起始坐标，根据电缆盘尺寸确定铲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙，杨超，耿乙森，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：