[发明专利]一种无人驾驶控制方法以及基于无人驾驶控制方法的土石方压实施工方法

权利要求书

1.一种无人驾驶控制方法，其特征在于，方法包括：

控制装置获取指挥中心预设的行驶路线，并在控制对象屏幕上以工作坐标的形式显示预设行驶路线信息；

控制对象依据预设行驶路线信息行驶，控制装置实时获得被控对象的位置信息并转换为工作坐标；同时，控制装置将所述位置信息与预设行驶路线信息进行比较判断是否偏离预设路线；当所述位置信息偏离预设路线时，控制装置发出纠偏控制指令，使设备按照预设的行驶路线行驶；

控制装置获取指挥中心预设的行驶路线，并在控制对象屏幕上以工作坐标的形式显示预设行驶路线信息之后还包括：

控制装置控制被控对象依据预设的行驶路线信息行驶；

所述被控对象为碾压机，碾压机的左前端设有第一GNSS天线，碾压机的右前端设有第二GNSS天线，第一GNSS天线和第二GNSS天线设置在同一条直线上，第一GNSS天线与水平面的高度和第二GNSS天线与水平面的高度相等；碾压机碾轮设有第一位置，第一位置与第一GNSS天线在同一条直线上，碾压机碾轮设有第二位置，第二位置与第二GNSS天线在同一条直线上；

将天线的点坐标，换算为碾轮与地面的接触点点坐标，所述方法具体包括以下步骤 ：

步骤S1：加入倾斜角后GNSS数据的计算，分为八种模式：

α°为碾轮与地面的倾斜角；L为第一GNSS天线到地面的垂直高度；

(x₀，y₀)为第一GNSS天线的点坐标；(x₂，y₂)为第一位置接触地面的点坐标.

X轴与Y轴的坐标系即为工作坐标；

坐标系为YX坐标系，跟地理坐标系匹配起来；L1和L2是行驶区域的设定好的线；

Y轴的正方向与常规坐标系Y轴的正方向相反；X轴的正方向与常规坐标系X轴的正方向相同；

控制装置通过第一GNSS天线和第二GNSS天线能够获取到碾压机的当前行驶路径；控制装置获取碾压机行驶路径的基准是在第一GNSS天线和第二GNSS天线之间的中点位置，并以穿过第一GNSS天线和第二GNSS天线之间的中点位置的中心线为基准；

控制装置控制碾压机沿着X轴的正方向行驶时，(x₂，y₂)的计算：

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＞0的倾斜角；

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＜0的倾斜角；

控制装置控制碾压机沿着X轴的正方向与Y轴的正方向之间的区域行驶时，(x₂，y₂)的计算：

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＞0的倾斜角；

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＜0的倾斜角；

控制装置控制碾压机沿着Y轴的正方向行驶时，(x₂，y₂)的计算：

且碾压第一位的地面与水平面具有α°＞0的倾斜角；

且碾压第一位的地面与水平面具有α°＜0的倾斜角；

控制装置控制碾压机沿着X轴的负方向与Y轴的正方向之间的区域行驶时，(x₂，y₂)的计算：

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＞0的倾斜角；

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＜0的倾斜角；

控制装置控制碾压机沿着X轴的负方向行驶时，(x₂，y₂)的计算：

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＞0的倾斜角；

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＜0的倾斜角；

控制装置控制碾压机沿着X轴的负方向与Y轴的负方向之间的区域行驶时，(x₂，y₂)的计算：

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＞0的倾斜角；

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＜0的倾斜角；

控制装置控制碾压机沿着Y轴的负方向行驶时，(x₂，y₂)的计算：

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＞0的倾斜角；

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＜0的倾斜角；

控制装置控制碾压机沿着X轴的正方向与Y轴的负方向之间的区域行驶时，(x₂，y₂)的计算：

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＞0的倾斜角；

且碾压机碾轮的第一位置接触的地面与水平面具有α°＜0的倾斜角；

步骤S2，在完成步骤s1之后，控制装置控制碾压机进行倒退换带时所进行的实时调整，计算D 点坐标信息(x_D，y_D)：

θ角为前轮与车体的夹角；

∠o1为碾压机行进方向；

m为碾压机碾轮的长度，A点为第一位置，B点为碾压机碾轮的中点，C点碾压机转向轴的轴心，D点为碾压机两车轮中点；x_A，y_A分别为A点在工作坐标中的坐标位置，x_B，y_B，分别为B点在工作坐标中的坐标位置，x_C，y_C，分别为C点在工作坐标中的坐标位置，d为B点与C点之间的距离；B点在工作坐标中的位置获取方式为：

C点在工作坐标中的位置获取方式为：

∠o＝head+180°

D点在工作坐标中的位置获取方式为：

Head’＝head+180°-θ

步骤S2(x_D，y_D)的计算是为了判断碾压机在后退时车轮之间的中轴线是否偏离规定路径；

在完成步骤S2之后，步骤S3控制装置判断控制对象是否在规定两端点进行施工；

设置判断起点为点E，判断终点为点F；起点E和终点F之间形成行驶路线L₃，K_ef为行驶路线L₃的斜率；在起点E上设置一条直线L₁，在终点F上设置一条直线L₂，直线L₁和直线L₂相互平行，且直线L₁和直线L₂分别与行驶路线L₃垂直；

直线L₁的表现形式为X_L1＝Y_L1k L₁+b L₁；

直线L₂的表现形式为X_L2＝Y_L2k L₂+b L₂；

被控对象从起点E向终点F行驶时，控制装置实时获取被控对象的坐标值，将被控对象坐标值中的Y值代入X_L2＝Y_L2k L₂+b L₂，得到计算后的X值，如果计算后的X值等于预设阈值，则不需要调整；当计算后的X值超出预设阈值，则调整被控对象的行驶路线；

被控对象从终点F向起点E行驶时，控制装置实时获取被控对象的坐标值，将被控对象坐标值中的Y值代入X_L1＝Y_L1k L₁+b L₁，得到计算后的X值，如果计算后的X值等于预设阈值，则不需要调整；当计算后的X值大于预设阈值，则调整被控对象的行驶路线；

步骤S3，控制对象依据预设行驶路线信息行驶，控制装置实时获得被控对象的位置并转换为工作坐标；同时，控制装置将所述位置信息与预设行驶路线信息进行比较判断是否偏离预设路线还包括：控制装置设置行驶线路验证坐标，控制装置设置行驶路线的第一边界线和第二边界线；被控对象在第一边界线和第二边界线之间行驶时，控制装置不对被控对象的航向进行调整；当被控对象的行驶线路超出第一边界线或第二边界线时，控制装置向被控对象发出控制指令，控制被控对象调整行驶路线，行驶到第一边界线和第二边界线之间的区域内；

步骤S4：保证碾压机在规定两边界之间施工的算法判断具体包括：验证坐标X轴的正方向为竖直向上，验证坐标Y轴的正方向为水平向左；

被控对象沿着Y轴的正向行驶时，当被控对象的行驶线路W1在第一行驶边界线Y_A1和第二行驶边界线Y_B1之间的区域时，控制装置对被控对象的行驶路线不做调整；

当被控对象的行驶线路W1超出第一行驶边界线Y_A1和第二行驶边界线Y_B1之间的范围时，控制装置对被控对象的行驶路线进行调整，使被控对象的行驶线路W1恢复到第一行驶边界线Y_A1和第二行驶边界线Y_B1之间的区域内；

被控对象沿着X轴的正方向与Y轴的正方向之间的区域，沿着W2的线路行驶时，控制装置通过方程x＝ky+b获取被控对象所行驶的坐标状态；

通过判断被控对象是否行驶在预设的范围内；当获取X轴正方向的坐标X_h＞X_B1，或X_h＜X_A1时，控制装置对被控对象的行驶路线进行调整，使被控对象的行驶线路W2恢复到预设的区域内行驶；

被控对象沿着X轴的正向行驶时，当被控对象的行驶线路W3在第一行驶边界线X_A1和第二行驶边界线X_B1之间的区域时，控制装置对被控对象的行驶路线不做调整；

当被控对象的行驶线路W1超出第一行驶边界线X_A1和第二行驶边界线X_B1之间的范围时，控制装置对被控对象的行驶路线进行调整，使被控对象的行驶线路W3恢复到第一行驶边界线X_A1和第二行驶边界线X_B1之间的区域内；

被控对象沿着X轴的负方向与Y轴的正方向之间的区域，沿着W4的线路行驶时，控制装置通过方程x＝ky+b获取被控对象所行驶的坐标状态；

通过判断被控对象是否行驶在预设的范围内；当获取X轴负方向的坐标X_h＞X_A2，或X_h＜X_B2时，控制装置对被控对象的行驶路线进行调整，使被控对象的行驶线路W4恢复到预设的区域内行驶；

被控对象沿着X轴的负方向行驶时，当被控对象的行驶线路W5在第一行驶边界线X_A2和第二行驶边界线X_B2之间的区域时，控制装置对被控对象的行驶路线不做调整；

当被控对象的行驶线路W5超出第一行驶边界线X_A2和第二行驶边界线X_B2之间的范围时，控制装置对被控对象的行驶路线进行调整，使被控对象的行驶线路W3恢复到第一行驶边界线X_A2和第二行驶边界线X_B2之间的区域内；

被控对象沿着X轴的负方向与Y轴的负方向之间的区域，沿着W6的线路行驶时，控制装置通过方程x＝ky+b获取被控对象所行驶的坐标状态；

通过判断被控对象是否行驶在预设的范围内；当获取X轴负方向的坐标X_h＞X_A3，或X_h＜X_B3时，控制装置对被控对象的行驶路线进行调整，使被控对象的行驶线路W6恢复到预设的区域内行驶；

被控对象沿着Y轴的负向行驶时，当被控对象的行驶线路W7在第一行驶边界线Y_A2和第二行驶边界线Y_B2之间的区域时，控制装置对被控对象的行驶路线不做调整；

当被控对象的行驶线路W7超出第一行驶边界线Y_A2和第二行驶边界线Y_B2之间的范围时，控制装置对被控对象的行驶路线进行调整，使被控对象的行驶线路W7恢复到第一行驶边界线Y_A2和第二行驶边界线Y_B2之间的区域内；

被控对象沿着X轴的正方向与Y轴的负方向之间的区域，沿着W8的线路行驶时，控制装置通过方程x＝ky+b获取被控对象所行驶的坐标状态；

通过判断被控对象是否行驶在预设的范围内；当获取X轴正方向的坐标X_h＞X_A4，或X_h＜X_B4时，控制装置对被控对象的行驶路线进行调整，使被控对象的行驶线路W8恢复到预设的区域内行驶。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶控制方法，其特征在于，

控制装置通过TCP/IP协议实时将位置信息上传控制装置；

控制装置通过CAN-BUS协议向被控对象控制器传输动作控制指令。