[发明专利]一种振动碾压机无人驾驶系统

权利要求书

1.一种振动碾压机无人驾驶系统，主要由载体和远程遥控模块构成，其特征在于，所述载体上搭载感知模块、机载控制器、机械控制模块，所述载体为振动碾压机；

所述感知模块感知振动碾压机的位姿信息、仓面施工作业信息和周围障碍物探测信息并将数据实时传输至所述机载控制器；

所述机载控制器用于对所述感知模块传输数据进行分析处理，向所述机械控制模块发送指令，与所述远程遥控模块进行实时通信；所述机载控制器是内嵌如下算法：a坐标补偿算法；b快速傅里叶变换算法；c图像识别算法；d避障信息融合算法的高性能工控机；

所述机械控制模块接收指令后通过机械装置控制碾压机运行；

所述远程遥控模块与所述机载控制器实时通讯，现场施工人员通过所述远程遥控模块发送指令控制振动碾压机无人驾驶系统进行自动化作业；

所述感知模块包括：RTK-GPS、惯性导航传感器、毫米波雷达、64线激光雷达、前后摄像头和加速度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种振动碾压机无人驾驶系统，其特征在于，所述感知模块感知振动碾压机的位姿信息，具体为：碾压机位置信息、碾压机速度信息、碾压机姿态信息，所述碾压机位姿信息由布置于碾压机顶的RTK-GPS、惯性导航传感器得到：其中，RTK-GPS通过卫星信号与差分信号联合解算可得到碾压机顶的位置信息和碾压机的速度信息；其中，惯性导航传感器可以得到碾压机姿态信息，包括碾压机航向和碾压机机身倾斜角度。

3.根据权利要求1所述的一种振动碾压机无人驾驶系统，其特征在于，所述感知模块感知仓面施工作业信息，具体为：碾轮振动信号；所述碾轮振动信号由布置于碾压机碾轮中轴上的加速度传感器来获得，该信号的具体形式为碾轮的垂直方向上振动的加速度值时间序列。

4.根据权利要求1所述的一种振动碾压机无人驾驶系统，其特征在于，所述感知模块感知周围障碍物探测信息具体为：前后实时视频画面、64线激光雷达扫描信息、毫米波雷达探测信息；所述前后实时视频画面由布置于碾压机前后方的两个高清摄像机得到；所述64线激光雷达扫描信息由布置于碾压机顶中心位置的64线激光雷达得到；所述毫米波雷达探测信息由布置于碾压机前后方的多个毫米波雷达传感器得到。

5.根据权利要求1所述的一种振动碾压机无人驾驶系统，其特征在于，所述机载控制器与远程遥控模块实时通信，其通信方式为：DTU无线数传通信；

所述机载控制器发送的实时数据为：碾压机的碾轮底部坐标、碾压机碾轮处的CV值、障碍物信息；

所述碾压机的碾轮底部坐标是由碾压机顶的位置信息、碾压机机身倾斜角度和碾压机几何尺寸通过坐标补偿算法计算得到，所述坐标补偿算法为：通过已知碾压机尺寸和横向纵向倾斜角度，由三角函数计算得到GPS定位的横向和纵向补偿误差，通过GPS定位值减去补偿误差得到碾轮底部与压实土石料接触面的厘米级高精度定位坐标；

所述碾压机碾轮处的CV值计算方法为：由加速度传感器所得到的碾轮的垂直方向上振动的加速度值时间序列以1S为时间窗通过快速傅里叶变换算法得到加速度信号的频谱分析图，由二阶幅值与基幅之比乘以一个固定值500作为CV值；

所述障碍物信息为障碍物的类型、位置信息，图像识别算法对前后实时视频画面进行处理，将识别结果与64线激光雷达扫描信息和毫米波雷达探测信息输入避障信息融合算法，得到障碍物的类型、位置信息，机载控制器根据障碍物信息触发停车避障指令。