一种矿区环境地图数据表示和构建方法及地图管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种矿区环境地图数据表示和构建方法及地图管理系统，该地图管理系统包括地图客户端和地图服务端，地图客户端部署于车辆设备上，车辆设备在地图客户端需要采集的区或者段或者子段的作业区域中行驶，行驶过程中进行局部地图数据采集与构建，并将构建的局部地图数据上传至地图服务端；地图服务端基于获取的局部地图数据进行全局地图数据的构建，以及将全局地图数据的使用权推送给地图客户端。采用本发明专利技术可实现对整体或局部的作业环境状态信息实现有效掌握，有效克服传统矿山中存在的管理风格粗放、管理手段落后以及管理效率低下等诸多问题，为矿区的数字化运维与无人化生产奠定基础。生产奠定基础。生产奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种矿区环境地图数据表示和构建方法及地图管理系统


[0001]本专利技术属于工程机械
，涉及一种矿区环境地图数据表示和构建方法及地图管理系统。

技术介绍

[0002]传统矿山是有人的，管理风格粗放、管理手段落后以及管理效率低下，是传统有人矿山的一大特点。此外，对有人矿山而言，危险系数高、成本高、劳动强度大以及效率低下等诸多问题，都可能显现。对于无人的矿区，需要对整个矿区环境进行实时监测，因此需要建立整个矿区环境的地图数据。中国专利技术专利CN111443360A公开了一种矿区无人驾驶系统道路边界自动采集装置和识别方法，采集装置包括工程载具、车载计算机系统、车载定位地形扫描系统、地图数据处理平台及矿区无人驾驶管控平台；其中，工程载具用于承载车载计算机系统、车载定位地形扫描系统；车载计算机系统用于控制车载定位地形扫描系统采集数据；车载定位地形扫描系统包括定位装置及扫描装置，用于采集位置数据和点云数据；地图数据处理平台用于接收车载计算机系统传送的位置数据和点云数据，自动提取道路边沿矢量边界，生成增量式矢量地图；矿区无人驾驶管控平台用于实时监控矿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿区环境地图数据表示方法，其特征在于，包括：将整个矿区作业环境的全局地图数据表示为一个树状拓扑结构；所述整个矿区作业环境的全局地图数据表征整个矿区作业环境的状态信息，以及车辆设备与矿区作业环境发生交互所产生的状态信息；所述树状拓扑结构包括：总节点、子图节点和叶节点；所述总节点为根节点；所述子图节点为总节点的子节点；所述叶节点用于存储矿区作业环境的局部地图数据；所述总节点和子图节点用于存储矿区所属的区域属性；所述叶节点至少包括区/子区节点；所述区/子区节点为子图节点的子节点；所述区指整个矿区作业环境中任意一个完整作业区域；任一叶节点表示为一个分层拓扑结构，包括静态图层和动态图层；所述静态图层用于存储该叶节点所对应的作业区域的静态特征；所述静态特征是指在一定的时间间隔内不会改变的环境状态特征；所述动态图层用于存储该叶节点所对应的作业区域的动态特征；所述动态特征是指只在特定时间间隔内存在的环境状态特征。2.根据权利要求1所述的一种矿区环境地图数据表示方法，其特征在于，所述叶节点还包括段节点；所述段节点为区/子区节点的子节点；所述段指一个完整作业区域中的任意一个非管控路段。3.根据权利要求2所述的一种矿区环境地图数据表示方法，其特征在于，所述叶节点还包括子段节点；所述子段节点为段节点的子节点；所述子段指对一个非管控路段根据交通规则划分的子段。4.根据权利要求1所述的一种矿区环境地图数据表示方法，其特征在于，所述静态图层包括原始数据层与特征数据层；所述原始数据层包括以传感器原始数据的方式表示作业区域环境状态的静态特征；所述特征数据层包括以对传感器原始数据进行处理得到的特征数据的方式表示作业区域环境状态的静态特征；所述进行处理包括抽稀、聚类、特征提取、跟踪和栅格化。5.根据权利要求1所述的一种矿区环境地图数据表示方法，其特征在于，所述动态图层包括实时数据层与历史数据层；所述实时数据层包括作业区域的实时动态特征；所述历史数据层包括作业区域的动态特征在一定时间间隔内的累积。6.根据权利要求5所述的一种矿区环境地图数据表示方法，其特征在于，所述动态图层还包括任务图层；所述任务图层包括以表示作业区域中所包含的作业对象的状态信息。7.一种矿区环境地图数据构建方法，其特征在于，包括：获取原始状态数据并进行预处理；所述原始状态数据包括矿区作业环境中对应作业区域的导航定位数据与作业环境感知数据；对预处理后的所述原始状态数据进行特征数据提取及分类；基于预处理后的原始状态数据和所提取的特征数据及分类结果进行判定与筛选，形成原始地图数据；基于所述原始地图数据，对局部地图数据进行构建；
依据空间位置坐标计算所有构建的局部地图数据彼此之间的交集，对各个局部地图数据按照权利要求1至6任意一项所述的矿区环境地图数据表示方法中的叶节点进行切分；基于局部地图数据切分结果映射为全局地图数据，形成按照权利要求1至6任意一项所述的矿区环境地图数据表示方法表示的全局地图数据；所述局部地图数据与全局地图数据之间的映射关系包括：各局部地图数据切分结果与全局地图数据中叶节点之间的映射关系；以及，局部地图数据切分结果中各个层级与全局地图数据叶节点中各个层级之间的映射关系。8.根据权利要求7所述的一种矿区环境地图数据构建方法，其特征在于，对预处理后的所述原始状态数据进行特征数据提取及分类，所述特征数据包括障碍物位姿信息、障碍物运动状态信息、障碍物尺寸信息、障碍物形状信息、作业范围内的路况信息与作业范围的边界信息；所述分类是指，根据特征数据进行障碍物运动状态判别、障碍物存在移动概率的判定以及障碍物类型划分。9.根据权利要求7所述的一种矿区环境地图数据构建方法，其特征在于，所述基于预处理后的原始状态数据和所提取的特征数据及分类结果进行判定与筛选，形成原始地图数据，包括：确定预处理后的原始状态数据与所述特征数据之间的映射关系；去除必不属于局部地图数据的成分及所对应的原始状态数据。10.根据权利要求7所述的一种矿区环境地图数据构建方法，其特征在于，所述基于原始地图数据，对局部地图数据进行构建，包括：在动态图层中进行针对局部地图数据的动态成分的构建，同时保存局部地图数据的动态成分的历史数据，以及，在静态图层中进行对局部地图数据的静态成分的构建。11.根据权利要求7所述的一种矿区环境地图数据构建方法，其特征在于，还包括：构建全局地图数据后，随着数据的不断采集，根据各局部地图数据的切分结果修复全局地图数据的步骤；所述修复全局地图数据是指，根据各局部地图数据的切分结果修复局部地图数据与全局地图数据之间的映射关系。12.根据权利要求7所述的一种矿区环境地图数据构建方法，其特征在于，还包括：对全局地图数据进行异常性判断的步骤，区分全局地图数据中的正常成分与异常成分；对于正常成分，发布正常成分的使用权；对于异常成分，生成相应的局部地图数据的采集任务并发布；所述正常成分是指更新后的全局地图数据中属性完全确定的成分，反之为异常成分。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金铭，任良才，唐建林，
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：