【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计矿山卡车无人驾驶，特别涉及一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法。
技术介绍
1、随着浅部资源的逐渐稀少,各矿山陆续转为深部凹陷开采,边坡垂直高度不断增大,延长运输距离的同时也增大了滑坡及边坡倾倒滑移等地质灾害发生的概率。露天矿区运输与一般道路运输不同,环境恶劣扬尘大、道路狭窄弯道多、路面坑洼不平整；运输车辆车体宽盲区大,对驾驶员资质要求高；而部分矿区位于超深度、高海拔区域使得安全风险更高。此外各矿山企业普遍存在用工难、用工成本高等问题,无人驾驶的应用恰能有效缓解人力供给不足导致的产能迟滞,还有利于各企业根据市场需求灵活调整产能。而矿区运输运行路线固定、道路封闭等特点更为无人驾驶在该领域的应用提供了便利。
2、现有矿卡无人驾驶技术仅仅对全局路径或者全局规划进行操作，但是实际情况下，没有考虑卸载和装载的卸载时间和装载时间，以及在卸载、装载时的排队时间。另外现有技术大多是对一辆矿卡进行路径规划，针对多辆矿卡以及矿卡与电铲之间的多元规划配合问题，并没有一个较好的规划方案。
3、因此在考虑矿卡和以及破碎站之间的协同运作，提出了一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，从而提高矿区整体生产效率，实时预测班次产量，解决时间维度上矿区生产不均匀的问题。
技术实现思路
1、矿卡无人驾驶全局运行路径规划系统如图1所示主要包含1-开班模块；2-班次分解模块；3-稳态时间计算模块；4-班次产能计算模块；5-产能复核模块；6-指令下发模块共6个模块，在6个模块的互相配合下，
2、当开班时，规划系统通过1-开班模块进行开班，将开班任务分配给2-班次分解模块，在2-班次分解模块处班次中各种任务将被分解成7-稳态，在每一个7-稳态中都存在一个稳态时间，通过3-稳态时间计算模块可以计算出稳态时间，将得出的稳态时间进行拼接，通过4-班次产能计算模块可以计算出该班产能，为分析该班产能是否符合预期产能，需要对其进行判断。当4-班次产能计算模块计算出的班次产能满足预期产能时，输出每个由4-班次产能计算模块计算出的计算结果，传递给6-指令下发模块进行整合，输出全局规划结果。当4-班次产能计算模块计算出的班次产能不符合预期时，将4-班次产能计算模块计算出的结果输出到5-产能复核模块重新对3-稳态时间计算模块的计算结构进行改变，从而再次进行计算。
3、对2-班次分解模块进行进一步说明：
4、为简化计算复杂度，2-班次分解模块将每个班次中的任务分解成7-稳态，7-稳态表示在任务中的每一辆卡车从铲点运行到卸点的一个循环，其中每个任务中的稳态排列可以分成两种，如图2所示。
5、对3-稳态时间计算模块做出进一步说明：为计算稳态时间，利用遗传算法计算出每个车辆参与7-稳态的装载铲点及其卸载点。其具体方式如图3所示，具体步骤如下：
6、(1)初始化稳态计算的数值，其中包括车列表、铲列表以及卸点列表、路径点列表和产能计划。同时将铲点卸点当成二维染色体对其进行编码。
7、(2)判断迭代是否达到一定次数，当达到一定次数时，选择输出最优稳态时间，进入(8)，否则进入(3)。
8、(3)对【卸点铲点】种群进行选择、交叉、变异操作，得到下一代种群。
9、(4)计算【卸点铲点】种群对应的稳态时间。
10、(5)判断种群优劣，种群优质时更新最优稳态时间，但种群最劣时替换最劣稳态时间。
11、(6)根据得到最优稳态时间更新稳态时间进入(7)。
12、(7)根据目前最优稳态时间替换最劣稳态时间，进入(2)。
13、(8)输出最优稳态时间，及其全部车辆的铲点和卸点及其对应的路径。
14、对步骤中(4)进行进一步说明：为计算最小稳态时间，需要优化每个车辆从初始点到铲点，以及从铲点到卸点之间的路径时间。在计算最小稳态时间中先通过8-矿卡gps定位模块。进行gps定位。将。gps定位与路网中。gps.定位相对比可以判断出矿卡此时所在的位置信息。通过初步选择的铲点和卸点信息，可以得出该辆矿卡即将要去的铲点以及卸点。当初始起点和铲点确定时，通过9-路段选择模块和10-路段权重模块对路径情况作出选择，可以得出选择路径，及其该辆矿卡在该路径上行驶所需要的时间。再经过11-铲点装载模块中得出在该铲点排队时长及装载时长，可以得到矿卡装载完成所需要的时间。同理，通过8-矿卡gps定位模块和9-路段选择模块的计算。可以得到从铲点到卸点的路径，及其该辆矿卡在该路径上行驶所需要的时间。再经过12-卸点装载模块中得出在该卸点排队时长及卸载时长，可以得到矿卡卸载完成所需要的时间。通过上述所有时间相加的总和，可以得到一辆车开始工作的时间和结束卸载的时间。通过计算每一辆车的运行路径及其工作时长，可以得出所有车辆在一个任务中所占用的时间，即稳态时间。
15、对4-班次产能计算模块进行进一步说明：当3-稳态时间计算模块计算出的每一辆车的铲点和卸点时，根据当前班次任务计算当前班次的产能，其计算方式是所有稳态产量的累加。
16、对5-产能复核模块进行进一步说明：当产能经过比较之后，此时产能与预期产能不符合，因此对比计算产能与预期产能之间的对比，进一步优化车辆与电铲数量，从而使计算产能符合预期产能。
17、对6-指令下发模块进行进一步说明：当4-班次产能计算模块计算出的产能与预期产能相符合时，6-指令下发模块对全局规划指令进行下发，从而实现最优全局路径规划。
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1.矿卡无人驾驶全局运行路径规划方案包含1-开班模块；2-班次分解模块；3-稳态时间计算模块；4-班次产能计算模块；5-产能复核模块；6-指令下发模块共6个模块。
2.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其1-开班模块的特征在于：与2-班次分解模块连接，具有将开班任务分配给班次分解模块的权限。为开班进行预备工作，其中提供车列表、铲列表以及卸点列表、路径点列表和产能计划，为下面计算提供基础。
3.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其2-班次分解模块的特征在于：接受1-开班模块；5-产能复核模块的数据传输给3-稳态时间计算模块，具有接收开班模块分配的开班任务，并将任务分解成稳态的权限。
4.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其3-稳态时间计算模块的特征在于：接受2-班次分解模块的数据传输给4-班次产能计算模块，具有根据班次分解模块分解的稳态，计算出稳态时间的权限。
5.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其4-班次产能计算模块的特征在于：接受3-
6.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其5-产能复核模块的特征在于：接受判断信息将数据传输给2-班次分解模块，当班次产能计算模块计算出的班次产能不符合预期时，具有将结果输出到产能复核模块，重新对稳态时间计算模块的计算结构进行改变，从而再次进行计算的权限。当产能计算没有达到预期的班次产能计划时，该模块通过计算，可以得出需要添加的车辆数量和铲数量。
7.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其6-指令下发模块的特征在于：具有根据全局规划结果，整合并输出指令的权限。该模块输出每个车辆去的铲点和卸点，以及路径点，从而实现班次中矿卡的全局控制。
8.根据权利要求5所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其矿卡稳态时间与路径规划计算方法其特征在于：在进行计算时其初始化稳态计算的数值，包括车列表、铲列表、卸点列表、路径点列表和产能计划。同时将铲点、卸点当成二维染色体进行编码运算。
9.根据权利要求5所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其矿卡稳态时间与路径规划计算方法其特征在于：通过GPS定位确定矿卡的位置信息，选择合适的铲点和卸点，通过路段选择模块和路段权重模块对路径进行选择，计算出矿卡从初始点到铲点，以及从铲点到卸点之间的路径时间和排队时长及装载、卸载时长，得出每辆矿卡的工作时长和结束卸载的时间，从而得出所有车辆在一个任务中所占用的时间，即稳态时间。
...【技术特征摘要】
1.矿卡无人驾驶全局运行路径规划方案包含1-开班模块；2-班次分解模块；3-稳态时间计算模块；4-班次产能计算模块；5-产能复核模块；6-指令下发模块共6个模块。
2.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其1-开班模块的特征在于：与2-班次分解模块连接，具有将开班任务分配给班次分解模块的权限。为开班进行预备工作，其中提供车列表、铲列表以及卸点列表、路径点列表和产能计划，为下面计算提供基础。
3.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其2-班次分解模块的特征在于：接受1-开班模块；5-产能复核模块的数据传输给3-稳态时间计算模块，具有接收开班模块分配的开班任务，并将任务分解成稳态的权限。
4.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其3-稳态时间计算模块的特征在于：接受2-班次分解模块的数据传输给4-班次产能计算模块，具有根据班次分解模块分解的稳态，计算出稳态时间的权限。
5.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其4-班次产能计算模块的特征在于：接受3-稳态时间计算模块的数据并将数据传输给判断，具有根据稳态时间计算模块计算出的稳态时间，计算出班次产能的权限。
6.根据权利要求1所述的一种矿卡无人驾驶全局运行路径规划方法，其5-...
【专利技术属性】
技术研发人员：李美洲，杨志一，李新洲，王磊，石国峰，
申请(专利权)人：中铁十九局集团矿业投资有限公司，
类型：发明
国别省市：
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