基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法技术

本发明专利技术涉及道路车辆驾驶控制系统领域，具体涉及一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，包括：获取无人驾驶矿车的设计路径；利用无人驾驶矿车的点云数据判断该无人驾驶矿车是否处于避障状态；当无人驾驶矿车处于避障状态时，获取无人驾驶矿车的避障路径起始点和避障路径目标点；利用无人驾驶矿车的避障路径起始点和避障路径目标点，得到避障路径目标点的优选度；获取最优避障路径目标点，利用纯跟踪算法、避障路径起始点、最优避障路径目标点得到无人驾驶矿车的避障路径；根据避障路径控制无人驾驶矿车的转向，通过具有障碍物的路径。上述方法用于控制无人驾驶矿车的转向，可提高转向实时性和稳定性。提高转向实时性和稳定性。提高转向实时性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法


[0001]本专利技术涉及道路车辆驾驶控制系统领域，具体涉及一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法。

技术介绍

[0002]随着自动驾驶的快速发展，无人驾驶项目被应用在各行各业中。其中，露天矿场生产中繁重、重复、高危的煤矿石运输任务为无人驾驶项目提供了近乎完美的应用场景。在露天矿场中，由于煤矿石的产量与发电量挂钩，其生产是持续不停的，这就导致传统的通过人工驾驶大型运输矿车来完成煤矿运输任务时，经常会因为驾驶员疲劳以及精神状态不佳出现运输事故，造成大量的经济损失，而煤矿运输任务的高危性也导致人力资源稀缺，越来越多的司机不愿意进行这种高危险、高重复性的运输任务，因此实现矿车的无人驾驶是保证露天煤矿的煤矿运输任务按时完成的有效解决办法。但无人驾驶应用在露天矿场场景中时，由于矿场环境复杂，在检测到障碍物时可能出现控制指令发出不及时，进而导致无人驾驶矿车发生较大幅度转向而导致运输事故，因此解决矿场场景中无人驾驶矿车转向控制实时性以及稳定性的问题是安全地实现矿车无人驾驶的重要步骤。
[0003]为了解决上述问题，现有矿场无人驾驶技术利用构建云计算平台的方法进行矿场运输路径的设置：采集矿场环境信息和道路信息，利用深度学习模型对采集的信息进行处理，计算得到无人驾驶矿车的最佳行驶路径，无人驾驶矿车按照设置好的最佳行驶路径进行行驶。
[0004]然而，现有的矿场无人驾驶技术是对每个无人驾驶矿车的最佳行驶路径提前设置好，当遇到突发状况时，无人驾驶矿车未能提前规划避障路径，容易导致无人驾驶矿车转向角度太大，进而使得无人驾驶矿车的转向稳定性下降，容易造成运输事故。同时，利用云计算平台进行矿车的整体控制依赖较高速度的数据传输网络，而矿场往往无法搭建高速网络，从而导致无人驾驶矿车转向控制实时性无法得到保证。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，以解决现有的无人驾驶矿车转向控制方法实时性和稳定性差的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案，一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法：获取每辆无人驾驶矿车在运输道路上的每一时刻的点云数据，利用每辆无人驾驶矿车在运输道路上的每一时刻的点云数据判断该无人驾驶矿车在每一时刻是否处于避障状态；当无人驾驶矿车在某一时刻处于避障状态时，则将无人驾驶矿车在此刻所处点作为避障路径起始点；过障碍物覆盖的设计路径点作设计路径的切线的法线，将法线上未被障碍物覆盖
的每个点作为避障路径目标点；利用每个避障路径目标点沿着法线方向与运输道路边缘的最短距离和障碍物边缘的最短距离及每个避障路径目标点和避障路径起始点的连线与无人驾驶矿车的车头朝向的归一化夹角，得到每个避障路径目标点的优选度；将最大优选度对应的避障路径目标点作为最优避障路径目标点，根据避障路径起始点和最优避障路径目标点得到无人驾驶矿车的避障路径；根据得到的避障路径对无人驾驶矿车在经过障碍物时的转向进行控制。
[0007]所述一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，还包括：当第一辆无人驾驶矿车遇到障碍物时，将其得到的避障路径中的避障路径起始点发送给后面的其他无人驾驶矿车，后面的其他无人驾驶矿车判断是否需要对当其到达与第一辆无人驾驶矿车同一障碍物时的避障路径中的避障路径起始点进行更新；当后面的其他无人驾驶矿车不需要对避障路径起始点进行更新时，将第一辆无人驾驶矿车的避障路径作为该无人驾驶矿车的避障路径；当后面的其他无人驾驶矿车需要对避障路径起始点进行更新时，获得该无人驾驶矿车更新后的避障路径起始点；根据避障路径起始点和最优避障路径目标点得到无人驾驶矿车的避障路径，根据得到的避障路径对无人驾驶矿车在经过障碍物时的转向进行控制。
[0008]所述一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，所述获得该无人驾驶矿车更新后的避障路径起始点的方法为：当后面的其他无人驾驶矿车需要对避障路径起始点进行更新时，则将第一辆无人驾驶矿车的避障路径起始点作为后面的其他无人驾驶矿车的避障路径目标点，将后面的其他无人驾驶矿车在此刻所处的设计路径点作为后面的其他无人驾驶矿车更新后的避障路径起始点。
[0009]所述一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，所述后面的其他无人驾驶矿车是否需要对当其到达与第一辆无人驾驶矿车同一障碍物时的避障路径中的避障路径起始点进行更新的判断方法为：对后面的其他无人驾驶矿车每一时刻的点云数据中能否识别到第一辆无人驾驶矿车的避障路径起始点进行判断：当后面的其他无人驾驶矿车每一时刻的点云数据中识别到第一辆无人驾驶矿车的避障路径起始点时，则对第一辆无人驾驶矿车的障碍识别范围和后面的其他无人驾驶矿车的障碍识别范围进行比较：当后面的其他无人驾驶矿车的障碍识别范围小于等于第一辆无人驾驶矿车的障碍识别范围时，则判断后面的其他无人驾驶矿车需要对当其到达与第一辆无人驾驶矿车同一障碍物时的避障路径中的避障路径起始点进行更新。
[0010]所述一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，所述设计路径是按照如下方式获取：利用智慧交通系统获取矿场上的运输道路信息；利用运输道路信息提取运输道路的中轴线；设置距离阈值，从中轴线中选取间隔为距离阈值的点作为设计路径点；
将设计路径点构成的路径作为每辆无人驾驶矿车的设计路径。
[0011]所述一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，所述判断该无人驾驶矿车在每一时刻是否处于避障状态的方法为：将每辆无人驾驶矿车每一时刻的点云数据中的地面数据进行去除，得到每一时刻剩余的点云数据；利用凸包算法获取每一时刻剩余的点云数据的外包围框；对每一时刻剩余的点云数据的外包围框进行判断：当剩余点云数据的外包围框的高度小于等于无人驾驶矿车的高度时，则判断该无人驾驶矿车在此刻处于正常状态；当剩余的点云数据的外包围框的高度大于无人驾驶矿车的高度时，则判断该无人驾驶矿车在此刻进入避障状态。
[0012]所述一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，所述避障路径目标点是按照如下方式得到：获取障碍物覆盖的所有设计路径点，将障碍物覆盖的所有设计路径点中距离避障路径起始点最近的设计路径点作为第一设计路径点；过第一设计路径点作设计路径的切线的法线，将该法线作为第一法线；将第一法线上未被障碍物覆盖的每个点作为避障路径目标点，将任意避障路径目标点作为第一避障路径目标点。
[0013]所述一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，所述每个避障路径目标点的优选度是按照如下方式得到：计算第一避障路径目标点沿着第一法线方向与运输道路边缘的最短距离；计算第一避障路径目标点沿着第一法线方向与障碍物边缘的最短距离；获取第一避障路径目标点与避障路径起始点的连线与无人驾驶矿车的车头朝向的夹角；对第一避障路径目标点与避障路径起始点的连线与无人驾驶矿车的车头朝向的夹角进行归一化，得到第一避障路径目标点与避障路径起始点的连线与无人驾驶矿车的车头朝向的归一化夹角；利用第一避障路径目标点沿着第一法线方向与运输道路边缘的最短距离、第一避障路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，其特征在于，包括：获取每辆无人驾驶矿车在运输道路上的每一时刻的点云数据，利用每辆无人驾驶矿车在运输道路上的每一时刻的点云数据判断该无人驾驶矿车在每一时刻是否处于避障状态；当无人驾驶矿车在某一时刻处于避障状态时，则将无人驾驶矿车在此刻所处点作为避障路径起始点；过障碍物覆盖的设计路径点作设计路径的切线的法线，将法线上未被障碍物覆盖的每个点作为避障路径目标点；利用每个避障路径目标点沿着法线方向与运输道路边缘的最短距离和障碍物边缘的最短距离及每个避障路径目标点和避障路径起始点的连线与无人驾驶矿车的车头朝向的归一化夹角，得到每个避障路径目标点的优选度；将最大优选度对应的避障路径目标点作为最优避障路径目标点，根据避障路径起始点和最优避障路径目标点得到无人驾驶矿车的避障路径；根据得到的避障路径对无人驾驶矿车在经过障碍物时的转向进行控制。2.根据权利要求1所述的一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，其特征在于，还包括：当第一辆无人驾驶矿车遇到障碍物时，将其得到的避障路径中的避障路径起始点发送给后面的其他无人驾驶矿车，后面的其他无人驾驶矿车判断是否需要对当其到达与第一辆无人驾驶矿车同一障碍物时的避障路径中的避障路径起始点进行更新；当后面的其他无人驾驶矿车不需要对避障路径起始点进行更新时，将第一辆无人驾驶矿车的避障路径作为该无人驾驶矿车的避障路径；当后面的其他无人驾驶矿车需要对避障路径起始点进行更新时，获得该无人驾驶矿车更新后的避障路径起始点；根据避障路径起始点和最优避障路径目标点得到无人驾驶矿车的避障路径，根据得到的避障路径对无人驾驶矿车在经过障碍物时的转向进行控制。3.根据权利要求2所述的一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，其特征在于，所述获得该无人驾驶矿车更新后的避障路径起始点的方法为：当后面的其他无人驾驶矿车需要对避障路径起始点进行更新时，则将第一辆无人驾驶矿车的避障路径起始点作为后面的其他无人驾驶矿车的避障路径目标点，将后面的其他无人驾驶矿车在此刻所处的设计路径点作为后面的其他无人驾驶矿车更新后的避障路径起始点。4.根据权利要求2所述的一种基于智慧交通的无人驾驶矿车转向控制方法，其特征在于，所述后面的其他无人驾驶矿车判断是否需要对当其到达与第一辆无人驾驶矿车同一障碍物时的避障路径中的避障路径起始点进行更新的判断方法为：对后面的其他无人驾驶矿车每一时刻的点云数据中能否识别到第一辆无人驾驶矿车的避障路径起始点进行判断：当后面的其他无人驾驶矿车每一时刻的点云数据中识别到第一辆无人驾驶矿车的避障路径起始点时，则对第一辆无人驾驶矿车的障碍识别范围和后面的其他无人驾驶矿车的障碍识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡心怡，杨扬，
申请(专利权)人：上海伯镭智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：