【技术实现步骤摘要】
本申请涉及自动驾驶车辆路径规划，特别涉及一种井下自动驾驶路径规划系统及规划方法。
技术介绍
1、井下自动驾驶路径规划算法是自动驾驶算法中的核心模块，井下自动驾驶通常面临道路曲折、道路环境为多层、道路环境容易改变等问题。为了解决这些问题，[1]使用了一种基于改进的rrt*算法的地下自动驾驶路径规划方法。该算法考虑了地下矿山环境和车辆结构的特点，建立矢量化地图，通过动态步长、转向角约束和最优树重连等改进措施，提高了避障效果和保证路径平滑性。然而[1]中改进的rrt*算法需要构建矢量化的地下环境地图，而不是常规的栅格化地图，在面临动态障碍物时，构建矢量地图会增加了算法的复杂性和计算成本。
2、因此，现有技术存在缺陷，有待改进。
3、wang h,li g,hou j,et al.apathplanning method forundergroundintelligent vehicles based on an improved rrt*algorithm[j].electronics,2022,11(3):294.
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种井下自动驾驶路径规划系统及规划方法，能够减少计算成本。
2、本申请实施例提供一种井下自动驾驶路径规划系统，包括设置在行驶车辆上的感知模块、坐标变化模块、地图模块、导航模块和控制模块；
3、所述地图模块用于基于设置在所述行驶车辆上的多个激光雷达传感器收集的信息通过slam建立全局地图，其中，
4、所述感知模块用于对多个所述激光雷达传感器收集到的障碍物信息进行综合处理，以在创建好的局部地图中标记出障碍物的位置和形状，其中，所述局部地图为用户自定义膨胀半径的二维代价地图；
5、所述坐标变化模块用于提供整个系统的所有坐标系的坐标变化情况；
6、所述导航模块用于基于用户的起点坐标和终点坐标在所述全局地图中生成所述行驶车辆的至少一条全局路径，以及基于所述全局路径、全局地图、局部地图和所有所述坐标系的坐标变化情况生成最优导航路径，并生成控制命令发送给所述控制模块，其中，所述全局路径的规划采用a*算法或dijkstra算法；
7、所述控制模块用于根据所述控制命令控制所述行驶车辆按照所述最优导航路径行驶。
8、在本申请实施例所述的井下自动驾驶路径规划系统中，所述地图模块还用于生成分层巷道场景下的分块拓扑导航地图。
9、在本申请实施例所述的井下自动驾驶路径规划系统中，对于所述全局地图未建立的场景，所述感知模块还用于根据多个所述激光雷达传感器收集到的信息计算出矿井墙壁的位置和方向，并基于所述位置和方向以及所述行驶车辆车身的朝向来计算出局部路径，以使所述行驶车辆根据所述局部路径行驶，实现沿壁巡边功能。
10、在本申请实施例所述的井下自动驾驶路径规划系统中，所述局部地图由所述地图模块基于所述全局地图和多个所述激光雷达传感器收集的信息生成。
11、在本申请实施例所述的井下自动驾驶路径规划系统中，所述局部地图包括障碍物层和膨胀层，所述障碍物层用于标记所述障碍物的位置和形状，所述膨胀层用于对所述局部地图中的所述障碍物进行膨胀操作，以保证所述行驶车辆在行驶过程中能够尽量远离所述障碍物。
12、在本申请实施例所述的井下自动驾驶路径规划系统中，所述导航模块包括全局规划器、局部规划器和最优导航路径规划器；
13、所述全局规划器用于基于用户的起点坐标和终点坐标在所述全局地图中生成所述行驶车辆的至少一条所述全局路径；
14、所述局部规划器用于从至少一条所述全局路径中选择一最优全局路径，并完成所述最优全局路径的局部规划，其中，所述局部规划采用基于优化的time elastic band算法；
15、所述最优导航路径规划器用于基于所述最优全局路径、全局地图、局部地图和所有所述坐标系的坐标变化情况生成最优导航路径，并生成控制命令发送给所述控制模块。
16、在本申请实施例所述的井下自动驾驶路径规划系统中，还包括警报器；
17、所述警报器用于在所述局部规划器局部规划失败时发出警告信息，以告知所述行驶车辆停止行驶。
18、本申请实施例还提供一种井下自动驾驶路径规划方法，用于上述任一实施例所述的井下自动驾驶路径规划系统，所述方法包括：
19、通过地图模块基于设置在行驶车辆上的多个激光雷达传感器收集的信息通过slam建立全局地图，其中，所述全局地图为用户自定义膨胀半径的二维代价地图；
20、通过感知模块对多个所述激光雷达传感器收集到的障碍物信息进行综合处理，以在创建好的局部地图中标记出障碍物的位置和形状，其中，所述局部地图为用户自定义膨胀半径的二维代价地图；
21、通过坐标变化模块获取整个系统的所有坐标系的坐标变化情况；
22、通过导航模块基于用户的起点坐标和终点坐标在所述全局地图中生成所述行驶车辆的至少一条全局路径，以及基于所述全局路径、全局地图、局部地图和所有所述坐标系的坐标变化情况生成最优导航路径，并生成控制命令发送给所述控制模块，其中，所述全局路径的规划采用a*算法或dijkstra算法
23、通过控制模块根据所述控制命令控制所述行驶车辆按照所述最优导航路径行驶。
24、在本申请实施例所述的井下自动驾驶路径规划方法中，所述通过导航模块基于用户的起点坐标和终点坐标在所述全局地图中生成所述行驶车辆的至少一条全局路径，以及基于所述全局路径、全局地图、局部地图和所有所述坐标系的坐标变化情况生成最优导航路径，并生成控制命令发送给所述控制模块，包括：
25、通过全局规划器基于用户的起点坐标和终点坐标在所述全局地图中生成所述行驶车辆的至少一条所述全局路径；
26、通过局部规划器从至少一条所述全局路径中选择一最优全局路径，并完成所述最优全局路径的局部规划，其中，所述局部规划采用基于优化的time elastic band算法；
27、通过最优导航路径规划器基于所述最优全局路径、全局地图、局部地图和所有所述坐标系的坐标变化情况生成最优导航路径，并生成控制命令发送给所述控制模块。
28、在本申请实施例所述的井下自动驾驶路径规划方法中，所述通过地图模块基于设置在行驶车辆上的多个激光雷达传感器收集的信息通过slam建立全局地图后，还包括：
29、通过地图模块生成分层巷道场景下的分块拓扑导航地图。
30、本申请实施例提供的井下自动驾驶路径规划系统，通过建立栅格化的全局地图和局部地图(即二维代价地图)，而不是建立矢量化地图，从而在面临动态障碍物时，能够减少算法的复杂性和计算成本。此外，通过构建局部地图，在创建好的局部地图中标记出障碍物的位置和形状，从而能够处理动态障碍物，满足地下矿道躲避行人和车辆等需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，包括设置在行驶车辆上的感知模块、坐标变化模块、地图模块、导航模块和控制模块；
2.如权利要求1所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，所述地图模块还用于生成分层巷道场景下的分块拓扑导航地图。
3.如权利要求1所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，对于所述全局地图未建立的场景，所述感知模块还用于根据多个所述激光雷达传感器收集到的信息计算出矿井墙壁的位置和方向，并基于所述位置和方向以及所述行驶车辆车身的朝向来计算出局部路径，以使所述行驶车辆根据所述局部路径行驶，实现沿壁巡边功能。
4.如权利要求1所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，所述局部地图由所述地图模块基于所述全局地图和多个所述激光雷达传感器收集的信息生成。
5.如权利要求1所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，所述局部地图包括障碍物层和膨胀层，所述障碍物层用于标记所述障碍物的位置和形状，所述膨胀层用于对所述局部地图中的所述障碍物进行膨胀操作，以保证所述行驶车辆在行驶过程中能够尽量远离所述障碍物。
6
7.如权利要求6所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，还包括警报器；
8.一种井下自动驾驶路径规划方法，用于上述权利要求1至7任一项所述的井下自动驾驶路径规划系统中，其特征在于，所述方法包括：
9.如权利要求8所述的井下自动驾驶路径规划方法，其特征在于，所述通过导航模块基于用户的起点坐标和终点坐标在所述全局地图中生成所述行驶车辆的至少一条全局路径，以及基于所述全局路径、全局地图、局部地图和所有所述坐标系的坐标变化情况生成最优导航路径，并生成控制命令发送给所述控制模块，包括：
10.如权利要求8所述的井下自动驾驶路径规划方法，其特征在于，所述通过地图模块基于设置在行驶车辆上的多个激光雷达传感器收集的信息通过slam建立全局地图后，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，包括设置在行驶车辆上的感知模块、坐标变化模块、地图模块、导航模块和控制模块；
2.如权利要求1所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，所述地图模块还用于生成分层巷道场景下的分块拓扑导航地图。
3.如权利要求1所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，对于所述全局地图未建立的场景，所述感知模块还用于根据多个所述激光雷达传感器收集到的信息计算出矿井墙壁的位置和方向，并基于所述位置和方向以及所述行驶车辆车身的朝向来计算出局部路径，以使所述行驶车辆根据所述局部路径行驶，实现沿壁巡边功能。
4.如权利要求1所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，所述局部地图由所述地图模块基于所述全局地图和多个所述激光雷达传感器收集的信息生成。
5.如权利要求1所述的井下自动驾驶路径规划系统，其特征在于，所述局部地图包括障碍物层和膨胀层，所述障碍物层用于标记所述障碍物的位置和形状，所述膨胀层用于对所述局部地图中的所述障...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振，吕标程，王琛，童鑫，金勇，
申请(专利权)人：南京北路智控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。