高精度的井下车辆定位方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高精度的井下车辆定位方法及其系统，包括以下步骤：通过UWB定位标签卡获取车辆与UWB基站之间的相对位置坐标，通过IMU传感器获取车辆的位姿数据，通过激光雷达获取井下巷道点云数据，将车辆与UWB基站之间的相对位置坐标、车辆的位姿数据以及井下巷道点云数据进行融合处理，得到井下车辆的最终定位信息。本发明专利技术将UWB、IMU和激光雷达三种定位数据进行融合处理，激光雷达可以降低UWB因障碍物导致的定位误差，UWB可以提供粗定位，减小IMU和激光雷达的误差累计，IMU可以减小因环境因素导致的误差，三种定位方式相辅相成，最终实现井下高精度的车辆定位与轨迹跟踪，使井下车辆的自动驾驶成为可能。下车辆的自动驾驶成为可能。下车辆的自动驾驶成为可能。

【技术实现步骤摘要】
高精度的井下车辆定位方法及其系统


[0001]本专利技术涉及井下车辆自动驾驶
，尤其涉及一种高精度的井下车辆定位方法及其系统。

技术介绍

[0002]现阶段，自动驾驶车辆已逐渐成为研究的热点，在一些港口、园区、物流中心等物权明确且相对封闭的场景中，自动驾驶车辆已经有了相对成熟的商业案列。自动驾驶作为未来的一大科技重点，实现高精准度自主导航是最终目标，在自主导航系统中，定位问题无疑是首先要解决的难题，准确的位姿估计是实现自主导航的关键技术。
[0003]在煤矿行业内，自动驾驶矿卡在露天煤矿的应用也逐渐成熟。但是，现阶段的自动驾驶车辆定位方案大多是基于GNSS(全球导航卫星系统)信号，而井工煤矿处于地下封闭空间，GNSS信号弱，井下自动驾驶定位无法获取GNSS信号，并且井工煤矿环境复杂，巷道多、光线昏暗，地面自动驾驶相关定位方法无法直接应用于井下车辆。
[0004]为了解决井下车辆定位的问题，目前已有基于UWB、IMU或激光雷达的定位方案，但是，UWB属于有源定位方法，UWB信号容易受到遮挡物的影响，且当UWB信号受到干扰时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
其中，(x,y)表示UWB位置预测值，K
A
＝(x
A2
+y
A2
)，K1＝(x
12
+y
12
)，x
A,1
＝x
A
‑
x1，y
A,1
＝y
A
‑
y1，R1表示车辆与第1个UWB基站之间的距离。6.如权利要求3所述的高精度的井下车辆定位方法，其特征在于，构建雷达位置预测值，具体包括：通过激光雷达扫描获取井下巷道的点云数据集；获取井下巷道地图的点云匹配集；计算点云数据集和点云匹配集之间的相对变换函数E(Q,G)，Q表示旋转矩阵，G表示平移矩阵；对所述相对变换函数E(Q,G)进行闭环检测，若E(Q,G)小于设定阈值，则表明点云数据集和点云匹配集之间匹配良好，符合闭环要求；否则，重新计算相对变换函数；利用符合闭环要求的相对变换函数E(Q,G)对所述点云数据集进行空间变换，确定车辆在井下巷道地图中的预测位置，即雷达位置预测值。7.如权利要求3所述的高精度的井下车辆定位方法，其特征在于，计算融合函数F(p)的最优解，具体包括：当F(p)＝0时，解出的p值即为最优解；对所述融合函数F(p)进行非线性优化，得到优化函数：F(p+Δp)≈F(p)+J(p)Δp其中，表示F(p)的雅可比矩阵，Δp表示增量；令F(p+Δp)≈F(p)+J(p)Δp＝0，利用最小二乘法求解出最优增量Δp
*
，则p+Δp
*
即为最优解。8.如权利要求5所述的高精度的井下车辆定位方法，其特征在于，获取车辆与m个UWB基站之间的距离R
m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天宇，周李兵，陈晓晶，邹盛，于政乾，赵叶鑫，王国庆，卫健健，蒋雪利，
申请(专利权)人：中煤科工集团常州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：