權(quán)利要求

1.一種地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，包括，

信息獲取器件，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)及其所在巷道的信息;

執(zhí)行器件，用于實(shí)現(xiàn)地下鏟運(yùn)機(jī)的作業(yè)動(dòng)作;

其特征在于：

所述地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)還包括：

控制裝置，用于根據(jù)所述信息獲取器件獲取的地下鏟運(yùn)機(jī)及其所在巷道的信息向所述執(zhí)行器件發(fā)送控制信號(hào)以對(duì)所述執(zhí)行器件實(shí)現(xiàn)控制;

其中，所述信息獲取器件包含：

SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器件，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)所在巷道的數(shù)據(jù)以向所述控制裝置發(fā)送巷道的信息;

地下鏟運(yùn)機(jī)外圍傳感器，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)的數(shù)據(jù)以向所述控制裝置發(fā)送地下鏟運(yùn)機(jī)的信息;

所述控制裝置包含：

車載計(jì)算中心總成，用于根據(jù)所述SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器件發(fā)送的地下鏟運(yùn)機(jī)所在巷道的信息形成SLAM定位系統(tǒng);

車載控制總成，用于根據(jù)所述地下鏟運(yùn)機(jī)外圍傳感器發(fā)送的所述地下鏟運(yùn)機(jī)的信息實(shí)現(xiàn)對(duì)所述執(zhí)行器件的控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，其特征在于：

所述SLAM定位系統(tǒng)包含局部建圖模塊和全局建圖模塊，所述局部建圖模塊用于建立若干子地圖，所述SLAM定位系統(tǒng)通過全局建圖模塊安排若干的子地圖從而形成連貫的全局地圖以實(shí)現(xiàn)地下鏟運(yùn)車在作業(yè)區(qū)域的定位與路徑規(guī)劃。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，其特征在于：

所述SLAM定位系統(tǒng)還包含畸變矯正模塊，所述畸變矯正模塊回環(huán)檢測(cè)并通過所述SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器獲取的信息進(jìn)行畸變矯正。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，其特征在于：

所述地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)還包括：

無線通訊系統(tǒng)，用于鏟運(yùn)機(jī)和地表操作站之間的數(shù)據(jù)傳輸;

其中，所述車載計(jì)算中心總成接收地表操作站發(fā)送的控制信號(hào)向所述地下鏟運(yùn)機(jī)發(fā)送控制信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，其特征在于：

所述無線通訊系統(tǒng)采用無線AP網(wǎng)絡(luò)通訊方式和或運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)通訊方式進(jìn)行通訊。

6.一種地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛控制方法，其特征在于：如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)進(jìn)行操作，所述地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛控制方法包含如下步驟：

獲取地下鏟運(yùn)機(jī)所在巷道的數(shù)據(jù)以向所述控制裝置發(fā)送巷道的信息;

控制裝置根據(jù)所述巷道的信息形成地下巷道的全局地圖;

控制裝置根據(jù)所述全局地圖控制所述地下鏟運(yùn)機(jī)的定位與路徑規(guī)劃。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛控制方法，其特征在于：

所述控制在黃志根據(jù)所述巷道的信息形成地下巷道的全局地圖的方法包含：

通過局部建圖模塊建立維護(hù)子地圖;

通過畸變矯正模塊減少所述子地圖的誤差;

通過全局建圖模塊重新安排彼此之間的子地圖從而形成連貫的全局地圖;

其中，所述畸變矯正模塊采用回環(huán)檢測(cè)并通過慣性傳感器進(jìn)行畸變矯正。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛控制方法，其特征在于：

在所述的通過局部建圖模塊建立維護(hù)子地圖的方法中：

局部建圖模塊包含激光雷達(dá)、慣性傳感器、里程計(jì)，通過不斷對(duì)激光雷達(dá)掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配、對(duì)齊、轉(zhuǎn)換構(gòu)成子地圖，激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)的處理后進(jìn)行掃描匹配，作為構(gòu)建子圖的相關(guān)數(shù)據(jù);

激光雷達(dá)掃描得到的新數(shù)據(jù)進(jìn)入后也會(huì)插入到已經(jīng)在維護(hù)的子圖的最優(yōu)位姿，所述最優(yōu)位姿通過掃描匹配得出;

預(yù)估出的最優(yōu)位姿與所述慣性傳感器和里程計(jì)的數(shù)據(jù)相融合，以預(yù)估下一時(shí)刻的位姿。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛控制方法，其特征在于：

所述通過畸變矯正模塊減少所述子地圖的誤差的方法包含：

將不同時(shí)刻的地下鏟運(yùn)機(jī)的位置差值通過最小二乘法進(jìn)行求解，并通過深度優(yōu)先遍歷算法來加速搜索過程;

其中，所述通過慣性傳感器進(jìn)行畸變矯正的方法包含：

訂閱慣性傳感器消息，將最新的慣性傳感器消息加入固定長(zhǎng)度的循環(huán)隊(duì)列中;

接收到激光雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)，解析激光雷達(dá)數(shù)據(jù)幀中每一個(gè)激光雷達(dá)掃描點(diǎn)的時(shí)間戳;

在慣性傳感器隊(duì)列中查找在時(shí)間上相鄰的兩幀慣性傳感器數(shù)據(jù)，通過球面線性插值的方式計(jì)算該掃描點(diǎn)時(shí)刻激光雷達(dá)的姿態(tài);

通過齊次坐標(biāo)變換將激光點(diǎn)坐標(biāo)變換至同一的坐標(biāo)系下。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛控制方法，其特征在于：

所述的通過全局建圖模塊重新安排彼此之間的子地圖從而形成連貫的全局地圖的方法包含：

所述全局建圖在后臺(tái)線程中運(yùn)行，通過對(duì)子地圖的掃描匹配來實(shí)現(xiàn)。

11.一種地下鏟運(yùn)機(jī)，其特征在于：包括權(quán)利要求1至5任一所述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，所述地下鏟運(yùn)機(jī)還包括，

車載控制柜，用于在接收操作臺(tái)控制指令后控制車輛動(dòng)作，處理車輛報(bào)警信息;

激光雷達(dá)，位于所述地下鏟運(yùn)機(jī)后方，用于檢測(cè)障礙物;

超聲波雷達(dá)，安裝在所述激光雷達(dá)的盲區(qū)位置，用于檢測(cè)檢測(cè)駕駛室兩側(cè)障礙物;

攝像頭，用于檢測(cè)車輛周圍視角影像;

作業(yè)攝像頭，用于拍攝工作區(qū)域;

車載CPE，用于連接5G網(wǎng)關(guān);

雙軸傾角，用于測(cè)量車身水平;

車載顯示屏，用于在地下診斷遙控系統(tǒng)故障;

車身轉(zhuǎn)角傳感器，用于檢測(cè)車身轉(zhuǎn)向角度;

鏟斗角度傳感器，用于檢測(cè)鏟斗翻轉(zhuǎn)角度;

主臂角度傳感器，用于檢測(cè)主臂角度;

IMU慣導(dǎo)傳感器，用于輔助定位和自動(dòng)駕駛;

車載計(jì)算中心，用于處理激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，繪制點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖;

車載電源，用于提供直流24V電源。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種地下鏟運(yùn)機(jī)及其智能駕駛系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)

[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，地下采礦業(yè)正在發(fā)生著日新月異的改變，同時(shí)智能化礦山是現(xiàn)代礦山企業(yè)的發(fā)展方向，目前全球礦山井下鏟運(yùn)機(jī)出礦自動(dòng)駕駛正在推廣，國(guó)內(nèi)井下自動(dòng)駕駛技術(shù)近幾年才開始起步，國(guó)內(nèi)僅有部分礦山做到遠(yuǎn)程遙控控制操作鏟運(yùn)機(jī)出礦，未完全實(shí)現(xiàn)無需人為未干預(yù)的智能自動(dòng)駕駛出礦。

[0003]對(duì)于礦山，安全必須是第一要素，目前，我國(guó)有近三十余座金屬礦山進(jìn)入地下1000m以上深度開采，其中有近10座礦山將進(jìn)入1300-2000m深度開采，可想而知，井下環(huán)境是非常惡劣。礦山機(jī)械是礦山開采的主要工具，采礦設(shè)備的效率、安全、自動(dòng)化代表這礦山開采的生產(chǎn)力先進(jìn)程度。采礦機(jī)械的數(shù)字化、自動(dòng)化同樣是采礦機(jī)械的發(fā)展方向。鏟運(yùn)機(jī)具備鏟裝和運(yùn)輸功能，是地下金屬礦礦石轉(zhuǎn)運(yùn)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，因此有必要對(duì)鏟運(yùn)機(jī)行遠(yuǎn)程作業(yè)和自動(dòng)化進(jìn)行研究和開發(fā)。

[0004]在相關(guān)技術(shù)中，比如中國(guó)專利文獻(xiàn)(CN110409550A)記載了一種全自動(dòng)作業(yè)地下采礦鏟運(yùn)機(jī)，用于使操作人員遠(yuǎn)離井下惡劣危險(xiǎn)的工作環(huán)境，但是其并未能提供地下網(wǎng)絡(luò)信息的實(shí)時(shí)傳輸、車輛運(yùn)行防碰撞、即時(shí)定位與井下地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃等技術(shù)難點(diǎn)的有效方案，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的這些技術(shù)難點(diǎn)，目前也并未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

[0005]本申請(qǐng)的內(nèi)容部分用于以簡(jiǎn)要的形式介紹構(gòu)思，這些構(gòu)思將在后面的具體實(shí)施方式部分被詳細(xì)描述。本申請(qǐng)的內(nèi)容部分并不旨在標(biāo)識(shí)要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保護(hù)的技術(shù)方案的范圍。

[0006]本申請(qǐng)的一些實(shí)施例提出了一種地下鏟運(yùn)機(jī)及其智能駕駛系統(tǒng)和控制方法，來解決以上背景技術(shù)部分提到的技術(shù)問題。

[0007]作為本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)的一些實(shí)施例提供了一種地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，包括，信息獲取器件，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)及其所在巷道的信息;執(zhí)行器件，用于實(shí)現(xiàn)地下鏟運(yùn)機(jī)的作業(yè)動(dòng)作;所述地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)還包括控制裝置，用于根據(jù)所述信息獲取器件獲取的地下鏟運(yùn)機(jī)及其所在巷道的信息向所述執(zhí)行器件發(fā)送控制信號(hào)以對(duì)所述執(zhí)行器件實(shí)現(xiàn)控制;其中，所述信息獲取器件包含SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器件，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)所在巷道的數(shù)據(jù)以向所述控制裝置發(fā)送巷道的信息;地下鏟運(yùn)機(jī)外圍傳感器，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)的數(shù)據(jù)以向所述控制裝置發(fā)送地下鏟運(yùn)機(jī)的信息;所述控制裝置包含：車載計(jì)算中心總成，用于根據(jù)所述SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器件發(fā)送的地下鏟運(yùn)機(jī)所在巷道的信息形成SLAM定位系統(tǒng);車載控制總成，用于根據(jù)所述地下鏟運(yùn)機(jī)外圍傳感器發(fā)送的所述地下鏟運(yùn)機(jī)的信息實(shí)現(xiàn)對(duì)所述執(zhí)行器件的控制。

[0008]進(jìn)一步的，所述SLAM定位系統(tǒng)包含局部建圖模塊和全局建圖模塊，所述局部建圖模塊用于建立若干子地圖，所述SLAM定位系統(tǒng)通過全局建圖模塊安排若干的子地圖從而形成連貫的全局地圖以實(shí)現(xiàn)地下鏟運(yùn)車在作業(yè)區(qū)域的定位與路徑規(guī)劃。

[0009]進(jìn)一步的，所述SLAM定位系統(tǒng)還包含畸變矯正模塊，所述畸變矯正模塊回環(huán)檢測(cè)并通過所述SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器獲取的信息進(jìn)行畸變矯正。

[0010]進(jìn)一步的，所述地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)還包括：無線通訊系統(tǒng)，用于鏟運(yùn)機(jī)和地表操作站之間的數(shù)據(jù)傳輸;其中，所述車載計(jì)算中心總成接收地表操作站發(fā)送的控制信號(hào)向所述地下鏟運(yùn)機(jī)發(fā)送控制信號(hào)。

[0011]進(jìn)一步的，所述無線通訊系統(tǒng)采用無線AP網(wǎng)絡(luò)通訊方式和或運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)通訊方式進(jìn)行通訊。

[0012]作為本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)的一些實(shí)施例提供了一種地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛控制方法，由上述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)進(jìn)行操作，所述地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛控制方法包含如下步驟：

[0013]獲取地下鏟運(yùn)機(jī)所在巷道的數(shù)據(jù)以向所述控制裝置發(fā)送巷道的信息;

[0014]控制裝置根據(jù)所述巷道的信息形成地下巷道的全局地圖;

[0015]控制裝置根據(jù)所述全局地圖控制所述地下鏟運(yùn)機(jī)的定位與路徑規(guī)劃。

[0016]進(jìn)一步的，所述控制在黃志根據(jù)所述巷道的信息形成地下巷道的全局地圖的方法包含：

[0017]通過局部建圖模塊建立維護(hù)子地圖;

[0018]通過畸變矯正模塊減少所述子地圖的誤差;

[0019]通過全局建圖模塊重新安排彼此之間的子地圖從而形成連貫的全局地圖;

[0020]其中，所述畸變矯正模塊采用回環(huán)檢測(cè)并通過慣性傳感器進(jìn)行畸變矯正。

[0021]進(jìn)一步的，在所述的通過局部建圖模塊建立維護(hù)子地圖的方法中：

[0022]局部建圖模塊包含激光雷達(dá)、慣性傳感器、里程計(jì)，通過不斷對(duì)激光雷達(dá)掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配、對(duì)齊、轉(zhuǎn)換構(gòu)成子地圖，激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)的處理后進(jìn)行掃描匹配，作為構(gòu)建子圖的相關(guān)數(shù)據(jù);

[0023]激光雷達(dá)掃描得到的新數(shù)據(jù)進(jìn)入后也會(huì)插入到已經(jīng)在維護(hù)的子圖的最優(yōu)位姿，所述最優(yōu)位姿通過掃描匹配得出;

[0024]預(yù)估出的最優(yōu)位姿與所述慣性傳感器和里程計(jì)的數(shù)據(jù)相融合，以預(yù)估下一時(shí)刻的位姿。

[0025]進(jìn)一步的，所述通過畸變矯正模塊減少所述子地圖的誤差的方法包含：

[0026]將不同時(shí)刻的地下鏟運(yùn)機(jī)的位置差值通過最小二乘法進(jìn)行求解，并通過深度優(yōu)先遍歷算法來加速搜索過程;

[0027]其中，所述通過慣性傳感器進(jìn)行畸變矯正的方法包含：

[0028]訂閱慣性傳感器消息，將最新的慣性傳感器消息加入固定長(zhǎng)度的循環(huán)隊(duì)列中;

[0029]接收到激光雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)，解析激光雷達(dá)數(shù)據(jù)幀中每一個(gè)激光雷達(dá)掃描點(diǎn)的時(shí)間戳;

[0030]在慣性傳感器隊(duì)列中查找在時(shí)間上相鄰的兩幀慣性傳感器數(shù)據(jù)，通過球面線性插值的方式計(jì)算該掃描點(diǎn)時(shí)刻激光雷達(dá)的姿態(tài);

[0031]通過齊次坐標(biāo)變換將激光點(diǎn)坐標(biāo)變換至同一的坐標(biāo)系下。

[0032]進(jìn)一步的，所述的通過全局建圖模塊重新安排彼此之間的子地圖從而形成連貫的全局地圖的方法包含：

[0033]所述全局建圖在后臺(tái)線程中運(yùn)行，通過對(duì)子地圖的掃描匹配來實(shí)現(xiàn)。

[0034]作為本申請(qǐng)的第三方面，本申請(qǐng)的一些實(shí)施例提供了一種地下鏟運(yùn)機(jī)，包括上述的地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，所述地下鏟運(yùn)機(jī)還包括，車載控制柜，用于在接收操作臺(tái)控制指令后控制車輛動(dòng)作，處理車輛報(bào)警信息;激光雷達(dá)，位于所述地下鏟運(yùn)機(jī)后方，用于檢測(cè)障礙物;超聲波雷達(dá)，安裝在所述激光雷達(dá)的盲區(qū)位置，用于檢測(cè)檢測(cè)駕駛室兩側(cè)障礙物;攝像頭，用于檢測(cè)車輛周圍視角影像;作業(yè)攝像頭，用于拍攝工作區(qū)域;車載CPE，用于連接5G網(wǎng)關(guān);雙軸傾角，用于測(cè)量車身水平;車載顯示屏，用于在地下診斷遙控系統(tǒng)故障;車身轉(zhuǎn)角傳感器，用于檢測(cè)車身轉(zhuǎn)向角度;鏟斗角度傳感器，用于檢測(cè)鏟斗翻轉(zhuǎn)角度;主臂角度傳感器，用于檢測(cè)主臂角度;IMU慣導(dǎo)傳感器，用于輔助定位和自動(dòng)駕駛;車載計(jì)算中心，用于處理激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，繪制點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖;車載電源，用于提供直流24V電源。

[0035]本申請(qǐng)有益之處在于提供了一種地下鏟運(yùn)機(jī)及其智能駕駛系統(tǒng)和控制方法，實(shí)現(xiàn)了鏟運(yùn)機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)駕駛出礦技術(shù)，突破了井下采場(chǎng)GPS拒止，路徑動(dòng)態(tài)變化、場(chǎng)景特征退化等技術(shù)難點(diǎn)，具備自動(dòng)感知井下環(huán)境信息、數(shù)據(jù)采集、自主導(dǎo)航行走等。操作工在中控室只需一鍵下發(fā)指令，鏟運(yùn)機(jī)即可進(jìn)入自動(dòng)駕駛模式，實(shí)現(xiàn)鏟自動(dòng)行駛、精準(zhǔn)定位、鏟裝、卸礦等循環(huán)作業(yè)流程，同時(shí)具備預(yù)警停機(jī)、故障自檢，生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳服務(wù)器等功能。

附圖說明

[0036]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，使得本申請(qǐng)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)變得更明顯。本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例附圖及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

[0037]另外，貫穿附圖中，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元素。應(yīng)當(dāng)理解附圖是示意性的，元件和元素不一定按照比例繪制。

[0038]圖1是根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖;

[0039]圖2是根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施例的車載控制系統(tǒng)圖;

[0040]圖3是根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施例的路徑規(guī)劃基本架構(gòu)圖;

[0041]圖4是根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施例的5G通訊系統(tǒng)示意圖;

[0042]圖5是根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施例的AP通訊系統(tǒng)示意圖;

[0043]圖6是根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施例的ITIQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理示意圖;

[0044]圖7是根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施例的車載硬件示意圖。

[0045]示意圖中的標(biāo)號(hào)說明：

[0046]A-車載計(jì)算中心(IMU、工控機(jī));B-車載控制系統(tǒng)(控制器、執(zhí)行器件);C-控制系統(tǒng)開關(guān)(啟動(dòng)開關(guān)、遠(yuǎn)程操作切換開關(guān));D-車載信息采集系統(tǒng)(稱重系統(tǒng)、車輛診斷系統(tǒng)接口);E-裝載攝像頭;F-前方行駛攝像頭、雷達(dá);G-動(dòng)臂和鏟斗位移傳感器;H-轉(zhuǎn)角傳感器;J-無線模塊;K-后方行駛攝像頭、雷達(dá);

[0047]1、車載控制柜;2、激光雷達(dá)、攝像頭;3、左后超聲雷達(dá);4、車載CPE;5、雙軸傾角;6、車載七寸顯示器;7、作業(yè)攝像頭;8、左前超聲波雷達(dá);9、車身轉(zhuǎn)角傳感器;10、前激光雷達(dá)、攝像頭;11、鏟斗角度傳感器;12、主臂角度傳感器;13、上視攝像頭;14、超聲波雷達(dá);15、前IMU慣導(dǎo)傳感器;16、后IMU慣導(dǎo)傳感器;17、無線熱點(diǎn)盒;18、車載計(jì)算中心;19、右后超聲波雷達(dá);20、車載電源。

具體實(shí)施方式

[0048]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的某些實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開可以通過各種形式來實(shí)現(xiàn)，而且不應(yīng)該被解釋為限于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了更加透徹和完整地理解本公開。應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開的附圖及實(shí)施例僅用于示例性作用，并非用于限制本公開的保護(hù)范圍。

[0049]另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與有關(guān)發(fā)明相關(guān)的部分。在不沖突的情況下，本公開中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

[0050]需要注意，本公開中提及的“第一”、“第二”等概念僅用于對(duì)不同的裝置、模塊或單元進(jìn)行區(qū)分，并非用于限定這些裝置、模塊或單元所執(zhí)行的功能的順序或者相互依存關(guān)系。

[0051]需要注意，本公開中提及的“一個(gè)”、“多個(gè)”的修飾是示意性而非限制性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，除非在上下文另有明確指出，否則應(yīng)該理解為“一個(gè)或多個(gè)”。

[0052]本公開實(shí)施方式中的多個(gè)裝置之間所交互的消息或者信息的名稱僅用于說明性的目的，而并不是用于對(duì)這些消息或信息的范圍進(jìn)行限制。

[0053]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本公開。

[0054]如圖7所示，本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例的地下鏟運(yùn)機(jī)主要包括車載控制柜、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭、作業(yè)攝像頭、車載CPE、雙軸傾角、車載顯示屏、車身轉(zhuǎn)角傳感器、鏟斗角度傳感器、主臂角度傳感器、IMU慣導(dǎo)傳感器、車載計(jì)算中心以及車載電源。

[0055]具體而言，車載控制柜用于在接收操作臺(tái)控制指令后控制車輛動(dòng)作，處理車輛報(bào)警信息。激光雷達(dá)位于所述地下鏟運(yùn)機(jī)后方，用于檢測(cè)障礙物。超聲波雷達(dá)安裝在所述激光雷達(dá)的盲區(qū)位置，用于檢測(cè)檢測(cè)駕駛室兩側(cè)障礙物。攝像頭用于檢測(cè)車輛周圍視角影像。作業(yè)攝像頭用于拍攝工作區(qū)域。車載CPE用于連接5G網(wǎng)關(guān)。雙軸傾角用于測(cè)量車身水平。車載顯示屏用于在地下診斷遙控系統(tǒng)故障。車身轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測(cè)車身轉(zhuǎn)向角度。鏟斗角度傳感器用于檢測(cè)鏟斗翻轉(zhuǎn)角度。主臂角度傳感器用于檢測(cè)主臂角度。IMU慣導(dǎo)傳感器用于輔助定位和自動(dòng)駕駛。車載計(jì)算中心用于處理激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，繪制點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖。車載電源用于提供直流24V電源。

[0056]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，如圖1所示，本申請(qǐng)的一種地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)，包括，信息獲取器件，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)及其所在巷道的信息;執(zhí)行器件，用于實(shí)現(xiàn)地下鏟運(yùn)機(jī)的作業(yè)動(dòng)作;所述地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)還包括控制裝置，用于根據(jù)所述信息獲取器件獲取的地下鏟運(yùn)機(jī)及其所在巷道的信息向所述執(zhí)行器件發(fā)送控制信號(hào)以對(duì)所述執(zhí)行器件實(shí)現(xiàn)控制;其中，所述信息獲取器件包含SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器件，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)所在巷道的數(shù)據(jù)以向所述控制裝置發(fā)送巷道的信息;地下鏟運(yùn)機(jī)外圍傳感器，用于獲取地下鏟運(yùn)機(jī)的數(shù)據(jù)以向所述控制裝置發(fā)送地下鏟運(yùn)機(jī)的信息;所述控制裝置包含：車載計(jì)算中心總成，用于根據(jù)所述SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器件發(fā)送的地下鏟運(yùn)機(jī)所在巷道的信息形成SLAM定位系統(tǒng);車載控制總成，用于根據(jù)所述地下鏟運(yùn)機(jī)外圍傳感器發(fā)送的所述地下鏟運(yùn)機(jī)的信息實(shí)現(xiàn)對(duì)所述執(zhí)行器件的控制。

[0057]其中，信息獲取器件包含上述的地下鏟運(yùn)機(jī)的激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭、作業(yè)攝像頭、車載CPE、雙軸傾角、車載顯示屏、車身轉(zhuǎn)角傳感器、鏟斗角度傳感器、主臂角度傳感器、IMU慣導(dǎo)傳感器、車載計(jì)算中心以及車載電源等部件，其用來采集地下鏟運(yùn)機(jī)及其所在巷道的信息。執(zhí)行器件包含了車輪、鏟斗等地下鏟運(yùn)機(jī)的各個(gè)部件，其用于地下鏟運(yùn)機(jī)的作業(yè)與行走。

[0058]具體而言，所述SLAM定位系統(tǒng)包含局部建圖模塊和全局建圖模塊，所述局部建圖模塊用于建立若干子地圖，所述SLAM定位系統(tǒng)通過全局建圖模塊安排若干的子地圖從而形成連貫的全局地圖以實(shí)現(xiàn)地下鏟運(yùn)車在作業(yè)區(qū)域的定位與路徑規(guī)劃。所述SLAM定位系統(tǒng)還包含畸變矯正模塊，所述畸變矯正模塊回環(huán)檢測(cè)并通過所述SLAM定位系統(tǒng)圖像獲取器獲取的信息進(jìn)行畸變矯正。

[0059]具體而言，SLAM硬件需求：?jiǎn)尉€激光雷達(dá)(2個(gè))，IMU(慣導(dǎo))(2個(gè))，轉(zhuǎn)角傳感器(1個(gè))，車速傳感器(1個(gè))，車載工控機(jī)(2個(gè))，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(若干)。SLAM主要技術(shù)路線主要分以下三個(gè)方面：

[0060]1)局部建圖;

[0061]局部建圖的主要任務(wù)是建立維護(hù)子地圖。其主要通過激光雷達(dá)、慣性傳感器、里程計(jì)等傳感器的數(shù)據(jù)來進(jìn)行地圖的構(gòu)建。子圖的構(gòu)成就是逐幀激光數(shù)據(jù)掃描、匹配、對(duì)齊的迭代過程。每一幀的激光數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到子圖過程其主要由公式(1)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移變換所得到的。

[0062]

[0063]通過幾個(gè)連續(xù)的激光掃描數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)子圖，并滿足99%環(huán)境范圍內(nèi)的建圖精度絕對(duì)誤差小于10cm。從圖1中可以看出，從傳感器出發(fā)，激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)的處理后進(jìn)行掃描匹配，作為構(gòu)建子圖的相關(guān)數(shù)據(jù),而新的激光雷達(dá)掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)來后也會(huì)插入到已經(jīng)維護(hù)著的子圖的適當(dāng)位置。如何決定插入的最優(yōu)位姿，就是通過掃描匹配來實(shí)現(xiàn)的。估計(jì)出來的最優(yōu)位姿也會(huì)與里程計(jì)和慣性傳感器的數(shù)據(jù)相融合，用來估計(jì)下一時(shí)刻的位姿。

[0064]2)回環(huán)檢測(cè)和慣性傳感器畸變校正;

[0065]通過局部建圖得到的子圖，存在的問題就是其建圖誤差會(huì)隨著時(shí)間累積。為了減小建圖的誤差，我們采用回環(huán)檢測(cè)和慣性傳感器畸變校正技術(shù)?；丨h(huán)檢測(cè)技術(shù)：我們將不同時(shí)刻的礦車的位姿差值通過最小二乘法來進(jìn)行求解，如公式(2)所示。其中為子圖的位姿(世界坐標(biāo)系下)，/>為激光雷達(dá)進(jìn)行掃描的位姿(世界坐標(biāo)系下)，Σij為兩者之間的協(xié)方差，εij為兩者之間的位置關(guān)系，E為兩者的殘差。并采用深度優(yōu)先遍歷算法來加速搜索過程，提升算法的效率。

[0066]

[0067]慣性傳感器畸變校正技術(shù)：訂閱慣性傳感器消息，將最新的慣性傳感器消息加入固定長(zhǎng)度的循環(huán)隊(duì)列中。接收到激光雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)，解析激光雷達(dá)數(shù)據(jù)幀中每一個(gè)激光雷達(dá)掃描點(diǎn)的時(shí)間戳。在慣性傳感器隊(duì)列中查找在時(shí)間上相鄰的兩幀慣性傳感器數(shù)據(jù)，通過球面線性插值的方式計(jì)算該掃描點(diǎn)時(shí)刻激光雷達(dá)的姿態(tài)。最后，通過齊次坐標(biāo)變換將激光點(diǎn)坐標(biāo)變換至統(tǒng)一的坐標(biāo)系下。

[0068]3)全局建圖;

[0069]全局建圖在后臺(tái)線程中運(yùn)行，其主要工作是找到回環(huán)約束。它通過對(duì)子圖的掃描匹配來實(shí)現(xiàn)。它還結(jié)合了其他傳感器數(shù)據(jù)，以獲得更高級(jí)別的視圖，并確定最一致的全局解決方案。當(dāng)局部建圖生成其連續(xù)的子圖時(shí)，全局建圖(通常稱為“優(yōu)化問題”或“稀疏位姿調(diào)整”)任務(wù)在后臺(tái)運(yùn)行。它的作用是重新安排彼此之間的子圖，以便它們形成一個(gè)連貫的全局地圖。例如，該優(yōu)化負(fù)責(zé)改變當(dāng)前構(gòu)建的軌跡以正確地對(duì)準(zhǔn)關(guān)于環(huán)閉合的子圖。全局建圖它本質(zhì)上是一種位姿圖優(yōu)化，它通過在節(jié)點(diǎn)和子圖之間構(gòu)建約束然后優(yōu)化得到的約束圖來工作?？梢灾庇^地將約束視為將所有節(jié)點(diǎn)捆綁在一起的小繩索。稀疏位姿調(diào)整完全固定這些繩索。生成的網(wǎng)稱為“位姿圖”。通過采取上述的建圖和相應(yīng)的技術(shù)手段，本項(xiàng)目可以做到礦車的實(shí)時(shí)定位和全局柵格地圖的構(gòu)建。

[0070]綜合上述，參照?qǐng)D3，路徑規(guī)劃算法的技術(shù)方法與路線如下：

[0071]1)全局路徑規(guī)劃：

[0072]根據(jù)全局柵格地圖、當(dāng)前車輛所在位置以及采礦點(diǎn)、溜井等目標(biāo)位置，基于A*算法規(guī)劃出一條全局路徑，A*算法是一種很常用的路徑查找和圖形遍歷算法，更改在靜態(tài)路網(wǎng)中求解最短路徑最有效的直接搜索方法，它有較好的性能和準(zhǔn)確度。

[0073]2)行為決策：

[0074]接收全局路徑層所規(guī)劃出的全局路徑，根據(jù)slam定位信息判斷車輛當(dāng)前所處全局路徑位置，并依據(jù)柵格地圖中道路信息、障礙物、移動(dòng)障礙物、采礦點(diǎn)、溜井等信息，依照車輛安全性的要求，規(guī)劃出合適的駕駛行為。

[0075]3)局部路徑規(guī)劃：

[0076]局部路徑規(guī)劃子系統(tǒng)接收感知地圖的障礙物信息和來自行為決策部分的局部目標(biāo)點(diǎn)，基于RRT算法生成一條鏟運(yùn)車能夠安全行駛至該局部目標(biāo)點(diǎn)的軌跡，根據(jù)鏟運(yùn)車當(dāng)前速度和全局路徑的目標(biāo)速度進(jìn)行速度規(guī)劃，對(duì)每個(gè)軌跡點(diǎn)進(jìn)行速度賦值生成局部路徑并發(fā)送至控制系統(tǒng)。

[0077]軌跡規(guī)劃：根據(jù)采礦車當(dāng)前位置和姿態(tài)、局部目標(biāo)位置和姿態(tài)以及感知地圖的障礙物信息利用RRT算法生成一條滿足車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的軌跡，并對(duì)生成的軌跡使用貝塞爾進(jìn)行平滑處理。

[0078]速度規(guī)劃：為了保證行車的穩(wěn)定性和安全性，需要進(jìn)行速度規(guī)劃，例如巷道有碎石墜落導(dǎo)致的障礙物進(jìn)行響應(yīng)，需要在車頭距離至少3m內(nèi)可靠停車。假設(shè)當(dāng)前車輛距離其他采礦車20m，當(dāng)前車速為10km/h，當(dāng)前局部路徑共有30個(gè)點(diǎn)，需要采礦車在17m內(nèi)減速到0，因此車輛的目標(biāo)速度為0，則加速度為：acc=10/17;因此各個(gè)路徑點(diǎn)的速度為：

[0079]Ai=10-acc*i(i=1,2,3,4...)

[0080]對(duì)RRT算法生成的局部路徑使用貝塞爾擬合，最終生成一條光滑的避障軌跡。

[0081]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)包含了遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)和車載控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)感知設(shè)備狀態(tài)信息和巷道環(huán)境信息，從而提供準(zhǔn)確定位和自動(dòng)駕駛功能;多級(jí)安全管控系統(tǒng)，確保人機(jī)安全;5G無線通訊網(wǎng)絡(luò)，為鏟運(yùn)機(jī)和地表操作站之間提供高速數(shù)據(jù)傳輸通道;中控室遠(yuǎn)程操作為人機(jī)交互提供必備組件。

[0082]遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)包含操作臺(tái)，其與無線通訊系統(tǒng)、安全管控系統(tǒng)連接，通過無線通訊系統(tǒng)與所述車載控制系統(tǒng)連接并形成遠(yuǎn)程控制;其中操控臺(tái)采用獨(dú)立模塊化設(shè)計(jì)，移動(dòng)布置方便，使用定制化的扶手箱，根據(jù)車輛操作需求設(shè)置操作按鍵，采用手柄操作，配置油門踏板，監(jiān)控器主顯示車輛運(yùn)行方向的視頻信息、激光雷達(dá)掃描界面、車輛的運(yùn)行信息、報(bào)警信息、故障信息等，自動(dòng)駕駛顯示器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的人機(jī)交互及實(shí)施位置信息等。實(shí)現(xiàn)在操作臺(tái)遠(yuǎn)程掌握車輛運(yùn)行情況，為操作者進(jìn)行正確的操作提供信息和執(zhí)行指令。網(wǎng)絡(luò)采用光纖組網(wǎng)，連接操作臺(tái)和作業(yè)區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)低延時(shí)實(shí)施通訊。

[0083]車載控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，分為車載控制系統(tǒng)、車輛信息監(jiān)測(cè)、車輛計(jì)算中心、車載無線、車載傳感器系統(tǒng)等方便布置和維護(hù)，車載控制系統(tǒng)參照?qǐng)D2。進(jìn)一步而言，通過激光雷達(dá)、IMU、車身傳感器等，對(duì)井下巷道構(gòu)建全局地圖，上位機(jī)可對(duì)地圖進(jìn)行任務(wù)編輯、路徑自動(dòng)規(guī)劃、人工示教，完成車輛的自主駕駛準(zhǔn)備工作，最終實(shí)現(xiàn)在作業(yè)區(qū)域的鏟運(yùn)機(jī)行徑高精準(zhǔn)定位和自主行走，靈活，操作效率高的特點(diǎn)。操作人員只需選擇生產(chǎn)任務(wù)，車輛初始化位置后，開始啟動(dòng)自動(dòng)任務(wù)，鏟運(yùn)機(jī)就進(jìn)行自動(dòng)駕駛模式。

[0084]進(jìn)一步的，本系統(tǒng)可以適用運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)和無線AP網(wǎng)絡(luò)兩種通訊方式，參照?qǐng)D4和圖5。

[0085]5G通訊方式：操控臺(tái)和車載分別布置5G模塊，插入SIM卡(客戶提供)，接入運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)需要保證在巷道內(nèi)的全覆蓋;

[0086]AP通訊方式：采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)連接或節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，整體網(wǎng)絡(luò)仍能部分運(yùn)行，非關(guān)鍵環(huán)節(jié)下設(shè)備仍可以正常工作。

[0087]從操縱室到作業(yè)巷道網(wǎng)絡(luò)，光纖布置要求：

[0088]光纖：?jiǎn)文９饫w4芯以上，光波長(zhǎng)1310nm，每?jī)尚疽唤M，需要2組

[0089]兩端光纖接頭：DUPLEX LC CONNECTOR

[0090]光纖長(zhǎng)度不超過20km,末端分成兩組，分別連接到熱點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)的最遠(yuǎn)一個(gè)和最近一個(gè);巷道內(nèi)各無線熱點(diǎn)連接，光纖布置要求

[0091]光纖要求：?jiǎn)文９饫w2芯以上，光波長(zhǎng)1310nm，每?jī)尚疽唤M，需要1組

[0092]兩端光纖接頭：DUPLEX LC CONNECTOR

[0093]光纖長(zhǎng)度不超過500m,具體施工長(zhǎng)度需要根據(jù)巷道情況確認(rèn)各無線熱點(diǎn)距離后布置。

[0094]利用5G網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低時(shí)延的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程高精度控制和高可靠性駕駛的重要保障，在兩種通訊方案中還需進(jìn)行必選：

[0095]方案1：采用每個(gè)出礦進(jìn)路口安裝AP柜并聯(lián)組網(wǎng)，每個(gè)AP柜攜帶2路天線模式，AP柜與AP在同一位置布設(shè)成套使用。此方案優(yōu)點(diǎn)是在國(guó)內(nèi)礦山有應(yīng)用實(shí)例經(jīng)驗(yàn)可供參考，一次投入成本低，且每個(gè)采場(chǎng)進(jìn)路網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度能得到有效保障，缺點(diǎn)是AP柜安裝點(diǎn)多面廣，天線及AP柜不能滿足防塵防潮及防爆要求，天線很容易被井下爆破作業(yè)損壞，維護(hù)量大且成本高，制約生產(chǎn)效率。

[0096]方案2：采用對(duì)向微基站(華為AAU5336w)，最大直線可覆蓋120米，在采場(chǎng)作業(yè)區(qū)的4個(gè)方向環(huán)形布設(shè)，停車區(qū)處布設(shè)1個(gè)，共計(jì)用5個(gè)微基站組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)作業(yè)區(qū)域與停車區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)無死角全覆蓋。該方案的優(yōu)點(diǎn)是微基站抗震抗爆性能好，設(shè)備體積小且重量輕，安裝點(diǎn)位少，信號(hào)直線方向傳輸強(qiáng)，覆蓋范圍廣，維護(hù)成本較低，但缺點(diǎn)是一次成本投入高，信號(hào)無法穿越礦體，拐彎巷道或者深進(jìn)路信號(hào)會(huì)發(fā)生信號(hào)衰減。

[0097]從功能性、實(shí)用性綜合對(duì)比，方案二較優(yōu)，也能滿足運(yùn)行需求。

[0098]經(jīng)試驗(yàn)對(duì)比，選用華為AAU5336W。該基站采用Massive MIMO技術(shù)及業(yè)界領(lǐng)先的功放技術(shù)，可支持更大的信號(hào)覆蓋范圍(具體數(shù)據(jù))，Massive MIMO可以大幅提升單用戶鏈路性能和多用戶空分復(fù)用能力，從而顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)鏈路質(zhì)量和傳輸速率。同時(shí)還支持200MHz大帶寬，C-band部署，節(jié)省站點(diǎn)天面空間，降低建網(wǎng)成本。

[0099]采場(chǎng)鏟運(yùn)機(jī)微基站組網(wǎng)構(gòu)架見圖5，在E1-E5采場(chǎng)，出礦作業(yè)區(qū)域?yàn)镋2、E6,在采場(chǎng)作業(yè)區(qū)的4個(gè)方向環(huán)形布設(shè)，停車區(qū)處布設(shè)1個(gè)，共計(jì)用5個(gè)微基站組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)區(qū)域與停車區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。根據(jù)單個(gè)基站信號(hào)覆蓋范圍以及作業(yè)區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度需求，1#基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋E2南北向巷道;2#基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋南部東西向巷道;3#基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋E6南北向巷道;4#基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋北部東西向巷道;5#基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋泊車巷道。

[0100]在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，智能駕駛系統(tǒng)還包含安全光柵系統(tǒng)，安全光柵系統(tǒng)是自動(dòng)駕駛穩(wěn)定運(yùn)行的首要保障，本系統(tǒng)作業(yè)區(qū)域采用多級(jí)安全管控，有固定光柵系統(tǒng)、車輛自主安全管控、操作臺(tái)安全管控、通訊安全管控、一鍵逃逸、場(chǎng)景視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

[0101]具體的，安全光柵系統(tǒng)：即在采場(chǎng)入口處設(shè)置物理隔離及光柵系統(tǒng)兩道封閉，阻止人員或者其他車輛侵入。光柵系統(tǒng)作為一級(jí)封閉安裝在采區(qū)入口，當(dāng)有人員或者其他作業(yè)車輛進(jìn)入封閉區(qū)域后，中控室顯示器彈出指令提醒操作人員，自動(dòng)停止車輛行駛(系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間80ms)，輔以物理隔離采用安裝鐵欄柵作為二級(jí)隔離。同時(shí)，在光柵處配置音視頻通話系統(tǒng)，在操控臺(tái)配置語音通話控制臺(tái)，提高運(yùn)行時(shí)的安全性和溝通效率。

[0102]車輛自主安全管控：采用車載毫米波雷達(dá)，雷達(dá)實(shí)時(shí)判斷車輛距離巷道或者障礙物的距離，中控室場(chǎng)景畫面上顯示其距離，當(dāng)安全距離在20cm時(shí)發(fā)出黃色預(yù)警，當(dāng)安全距離在10cm時(shí)，車輛自動(dòng)停止行駛和駐車，這時(shí)操作手可通過顯示屏觀察到運(yùn)行前方的信息。安全管控預(yù)警見圖6。將自動(dòng)切換至手動(dòng)狀態(tài)，采用手動(dòng)強(qiáng)制解除安全停機(jī)連鎖按鍵，并手動(dòng)操控車輛進(jìn)入安全駕駛范圍，然后再切換至自動(dòng)駕駛。

[0103]操作臺(tái)安全管控：通過操作臺(tái)設(shè)計(jì)兩種急停機(jī)操作方式，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于80ms。一是操作臺(tái)配置急停開關(guān)，當(dāng)有突發(fā)情況下可以實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。二是操作臺(tái)配置起身時(shí)無操作座椅開關(guān)，當(dāng)操作手起身時(shí)車輛自動(dòng)駐車。

[0104]通訊安全管控：在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)切換、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度低時(shí)，車載雷達(dá)自動(dòng)做出安全判斷，當(dāng)超出安全時(shí)間時(shí)自動(dòng)停車，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于50ms。

[0105]一鍵逃逸：在進(jìn)路鏟裝作業(yè)中，當(dāng)操作人通過上視攝像頭觀察發(fā)現(xiàn)礦石滑落較大量，車輛有被礦石砸中或者掩埋的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可以通過操作左手邊一鍵逃逸按鍵，車輛會(huì)立即高速后退撤離到設(shè)定安全位置，避免車輛設(shè)備受損，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于50ms。

[0106]場(chǎng)景視頻監(jiān)控系統(tǒng)：包含車輛動(dòng)態(tài)場(chǎng)景監(jiān)控和采區(qū)固定點(diǎn)視頻監(jiān)控。

[0107]車輛動(dòng)態(tài)場(chǎng)景監(jiān)控：車輛運(yùn)行動(dòng)態(tài)場(chǎng)景監(jiān)控畫面顯示車輛生成的雷達(dá)掃描云圖、行使的區(qū)域和巷道幫壁邊界信息，白色為巷道區(qū)域，黑色為障礙物(巷道壁等外部物體)。當(dāng)可能出現(xiàn)車輛碰撞到障礙物時(shí)，根據(jù)車載計(jì)算中心的安全決策信息，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)駐車，并且畫面能顯示車輛行駛方向障礙物云圖。視頻影像顯示車輛行駛方向的路況信息，系統(tǒng)自動(dòng)開啟對(duì)應(yīng)行駛方向的攝像頭，或者操作工可手動(dòng)操作按鍵面板切換前后攝像頭的圖像。

[0108]采區(qū)固定點(diǎn)視頻監(jiān)控：在采場(chǎng)作業(yè)區(qū)域3個(gè)溜井、泊車點(diǎn)、以及主巷道口共設(shè)計(jì)6個(gè)高清防爆攝像頭，輔助操作手在中控室實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控井下作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況，為安全高效生產(chǎn)提供全方位保障。

[0109]此外，地下鏟運(yùn)機(jī)智能駕駛系統(tǒng)還包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，鏟運(yùn)機(jī)搭載ITIQ生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)見圖6，主要配置硬件包括：顯控一體機(jī)、位置傳感器及圓盤、油壓傳感器、數(shù)據(jù)傳輸工具等。通過顯控一體機(jī)將位置傳感器、油壓傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)時(shí)重量與斗數(shù)。車載控制器通過采集各傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)作信號(hào)及報(bào)警數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析計(jì)算，將分析計(jì)算結(jié)果通過CAN總線方式傳輸給顯控一體機(jī)并進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，將用戶需要的數(shù)據(jù)部分顯示出來。同時(shí)，顯控一體機(jī)通過物聯(lián)網(wǎng)每間隔5分鐘自動(dòng)將收集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，用戶可以在電腦終端調(diào)用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)管理分析，在手機(jī)終端查看生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

[0110]在本系統(tǒng)中，還需建立智能操控中控室及人機(jī)交換系統(tǒng)。

[0111]其中，中控室建設(shè)在采礦場(chǎng)工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，建設(shè)面積約400平米。中控室配置獨(dú)立機(jī)房網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、中央空調(diào)、門禁系統(tǒng)、24塊高清拼接大屏、獨(dú)立智能化裝備操控區(qū)域，407中段高清視頻監(jiān)控，預(yù)留采選共享控制區(qū)域，集中整合采場(chǎng)井下“六大系統(tǒng)”，提升井下安全生產(chǎn)管理水平，為智能化礦山建設(shè)提供建設(shè)基礎(chǔ)。

[0112]人機(jī)交互系統(tǒng)，中控室模擬駕駛室操控臺(tái)包括有操作手柄、剎車及油門踏板、可視電話，以及燈光、通訊、手自動(dòng)切換功能鍵等。工控主機(jī)采用VC軟件編程，通過雷達(dá)和視頻采集到的信息進(jìn)行再處理，顯示在環(huán)境監(jiān)控顯示器上?？刂破鬈浖捎肅odesys,Codesys PLC軟件編程工具，操作系統(tǒng)采用QNX系統(tǒng)，flash player作為其上層顯示程序，實(shí)現(xiàn)操作的邏輯和安全管理;顯示器界面集中了狀態(tài)監(jiān)控、實(shí)時(shí)地圖和地圖路徑規(guī)劃，操作工可以直接掌握鏟運(yùn)機(jī)的運(yùn)行信息：運(yùn)行速度、運(yùn)行方向、通訊狀態(tài)、位置數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)視頻流、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、生產(chǎn)報(bào)表數(shù)據(jù)、故障報(bào)警界面等，操作界面動(dòng)畫逼真，簡(jiǎn)潔明了，清晰易懂，操作簡(jiǎn)單，操作人員能快速掌握操作方法。

[0113]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

[0114]以上描述僅為本公開的一些較佳實(shí)施例以及對(duì)所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本公開的實(shí)施例中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離上述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本公開的實(shí)施例中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。

說明書附圖(7)