一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法技术

本发明专利技术提供一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法

【技术实现步骤摘要】
一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及桥梁或超长类货物的运输领域，尤其涉及一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法
、
系统及设备
。

技术介绍

[0002]桥隧工程在铁路建设中占比较大，多轴全轮转向运梁车是铁路建设中箱梁运输的重要设备，其车身长
、
体积大
、
载荷重，车身姿态调整困难，在实际运行过程中运梁车的运行环境复杂，且隧道环境较暗，空间狭小，即使提前对场地进行清理，也依然存在障碍物突发进入场地引发安全事故，容易发生碰撞，对运梁车与现场人员的人身安全造成威胁，为了保障箱梁运输作业的安全
,
需要研究运梁车避障路径规划技术
,
达到运梁车避开障碍到达目的地需求
。
[0003]现有多轴全轮转向运梁车驾驶无避障预警设计，行驶安全性低
。
本系统将激光雷达检测障碍物技术应用于运梁车领域
。
全工程路况避障预警算法根据运梁车运行环境划分重点探障区域，采用最宽无障区算法，规划避障路径，实现及时预警
、
高效避障，大幅提高运梁车作业安全性和运输效率
。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，本专利技术提供一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法
、
系统及设备，提供了一种多轴全轮转向运梁车在全工程路况下，规避行驶过程中所遇到的障碍物，到达目的地的方法
。
采用该避障路径规划方法及系统，无需人工干预操作，能够对运梁车在多种作业环境下进行避障路径规划选择，能够获得很好的避障效果
。
[0005]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：根据本专利技术的第一方面，提供一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤
S1.
对工程道路路况数据进行采集，并对数据预处理；
[0007]步骤
S2.
实时检测探测障碍物分布情况，将采集的路况信息绘制成环境地图并产生空间点云数据，对重点探障区域的点云数据经统计滤波
、
地面分割
、
点云聚类处理后，得到障碍物的最小包围面的三维信息；
[0008]步骤
S3.
建立障碍物不定长地图，在避障过程中，根据最宽无障区算法，检测局部道路宽度是否符合通行要求，若车辆距离无法通行区域大于预定距离时，此时正常行驶；若车辆距离无法通行区域到达预定距离时，则进行避障判断；
[0009]所述避障判断包括：对障碍信息进行采集，得到障碍物的长宽高，若障碍物位于车道中部且障碍物高度小于车辆可提升高度，且障碍物宽度小于车底净空宽度时，则控制车体抬升至安全通行所需高度通行；若障碍物高度大于车辆可提升高度，或障碍物宽度大于车底净空宽度时，则进行避障预警；
[0010]步骤
S4.
当触发避障预警时，重新进行路径规划，并改变车道中心线，寻找最佳路径运行，避开障碍
。
[0011]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进
。
[0012]可选的，所述路况数据包括但不限于道路的高度和宽度，障碍物的分布位置，障碍的长宽高；所述对数据进行预处理包括：运用统计滤波器对采集的路况数据进行降噪处理，得到更加精确的环境信息
。
[0013]可选的，所述重点探障区域探测包括：在隧道内，全隧道断面探测障碍物分布情况；在空旷路基桥面，仅探测地面障碍物分布情况
。
[0014]可选的，所述将采集的路况信息绘制环境地图并产生空间点云数据包括：
[0015]采用
RANSAC
算法进行拟合判断，基于平面模型拟合方法对点云进行地面分割，对非地平面点进行分类，以识别可能出现的障碍物
。
[0016]可选的，所述若障碍物位于车道中部且障碍物高度小于车辆可提升高度，且障碍物宽度小于车底净空宽度时，则控制车体抬升至安全通行所需高度通行包括：
[0017]将激光雷达测量得到的障碍物实际高度
H2、
运梁车底盘与地面距离
H1
加上车身可抬升高度
h
之和进行对比，若障碍物高度为
H2
＜
H1+h
时，且障碍物宽度
w
小于车底净空宽度
D
时，则控制运梁车车体抬升至安全通行所需高度，运梁车穿过障碍物完成避障任务，直接行驶至目的地
。
[0018]可选的，所述若障碍物高度大于车辆可提升高度，或障碍物宽度大于车底净空宽度时，则进行避障预警包括：
[0019]将激光雷达测量得到的障碍物实际高度
H2、
障碍物宽度
w、
运梁车底盘与地面距离
H1
加上车身可抬升高度
h
，若满足障碍物高度
H2
＞
H1+h
，或障碍物宽度
w
大于车底净空宽度
D
时
,
则进行避障预警处理
。
[0020]可选的，所述当触发避障预警时，重新进行路径规划，并改变车道中心线，寻找最佳路径运行，避开障碍包括：
[0021]修改运梁车的车道中心线，当运梁车距离障碍物达到预定距离时，利用自适应转向模型，自动选择合适的转向模式，完成运梁车转向，沿着修改后的车道中心线行驶
。
[0022]可选的，还包括：当运梁车车尾越过障碍物时，利用自适应转向模型，自动选择合适的转向模式，车身回到初始车道中心线，完成运梁车避障
。
[0023]根据本专利技术的第二方面，提供一种多轴全轮转向运梁车避障系统，包括：
[0024]数据采集模块，用于对工程道路路况数据进行采集，并对数据预处理；
[0025]数据处理模块，用于实时检测探测障碍物分布情况，将采集的路况信息绘制成环境地图并产生空间点云数据，对重点探障区域的点云数据经统计滤波
、
地面分割
、
点云聚类处理后，得到障碍物的最小包围面的三维信息；
[0026]避障判断模块，用于建立障碍物不定长地图，在避障过程中，根据最宽无障区算法，检测局部道路宽度是否符合通行要求，若车辆距离无法通行区域大于预定距离时，此时正常行驶；若车辆距离无法通行区域到达预定距离时，则进行避障判断；
[0027]所述避障判断包括：对障碍信息进行采集，得到障碍物的长宽高，若障碍物位于车道中部且障碍物高度小于车辆可提升高度，且障碍物宽度小于车底净空宽度时，则控制车体抬升至安全通行所需高度通行；若障碍物高度大于车辆可提升高度，或障碍物宽度大于车底净空宽度时，则进行避障预警；
[0028]避障处理模块，用于当触发避障预警时，重新进行路径规划，并改变车道中心线，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤
:
步骤
S1.
对工程道路路况数据进行采集，并对数据预处理；步骤
S2.
实时检测探测障碍物分布情况，将采集的路况信息绘制成环境地图并产生空间点云数据，对重点探障区域的点云数据经统计滤波
、
地面分割
、
点云聚类处理后，得到障碍物的最小包围面的三维信息；步骤
S3.
建立障碍物不定长地图，在避障过程中，根据最宽无障区算法，检测局部道路宽度是否符合通行要求，若车辆距离无法通行区域大于预定距离时，此时正常行驶；若车辆距离无法通行区域到达预定距离时，则进行避障判断；所述避障判断包括：对障碍信息进行采集，得到障碍物的长宽高，若障碍物位于车道中部且障碍物高度小于车辆可提升高度，且障碍物宽度小于车底净空宽度时，则控制车体抬升至安全通行所需高度通行；若障碍物高度大于车辆可提升高度，或障碍物宽度大于车底净空宽度时，则进行避障预警；步骤
S4.
当触发避障预警时，重新进行路径规划，并改变车道中心线，寻找最佳路径运行，避开障碍
。2.
根据权利要求1所述的一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法，其特征在于，所述路况数据包括但不限于道路的高度和宽度，障碍物的分布位置，障碍的长宽高；所述对数据进行预处理包括：运用统计滤波器对采集的路况数据进行降噪处理，得到更加精确的环境信息
。3.
根据权利要求1所述的一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法，其特征在于，所述重点探障区域探测分为：在隧道内，全隧道断面探测障碍物分布情况；在空旷路基桥面，仅探测地面障碍物分布情况
。4.
根据权利要求3所述的一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法，其特征在于，所述将采集的路况信息绘制环境地图并产生空间点云数据包括：采用
RANSAC
算法进行拟合判断，基于平面模型拟合方法对点云进行地面分割，对非地平面点进行分类，以识别可能出现的障碍物
。5.
根据权利要求1所述的一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法，其特征在于，所述若障碍物位于车道中部且障碍物高度小于车辆可提升高度，且障碍物宽度小于车底净空宽度时，则控制车体抬升至安全通行所需高度通行包括：将激光雷达测量得到的障碍物实际高度
H2、
运梁车底盘与地面距离
H1
加上车身可抬升高度
h
之和进行对比，若障碍物高度为
H2
＜
H1+h
时，且障碍物宽度
w
小于车底净空宽度
D
时，则控制运梁车车体抬升至安全通行所需高度，运梁车穿过障碍物完成避障任务，直接行驶至目的地
。6.
根据权利要求5所述的一种多轴全轮转向运梁车避障路径规划方法，其特征在于，所述若障碍物高度大于车辆可提升高度，或障碍物宽度大于车底净空宽度时，则进行避障预警包括：将激光雷达测量得到的障碍物实际高度
H2、

【专利技术属性】
技术研发人员：游向荣，尹业成，王新宇，王冬梅，李伟，胡天鑫，刘彦昱，王心语，徐坤，魏乐航，张奕然，胡双，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：