[发明专利]一种用于验证无人矿卡相关算法的系统

权利要求书

1.一种用于验证无人矿卡相关算法的系统，其特征在于，该系统包括：

矿卡动力学仿真系统，其模拟仿真矿卡车辆的运行状态，分析其在全液压转向机制、车辆轮胎动力学和车辆悬架动力学的性能；

虚拟现实场景展示模块，其在虚拟现实场景中可视化展示出与当前矿卡车辆的性能数据相对应的矿卡的运动状态；

感知算法验证模块，其对虚拟现实场景中实时获取的矿卡感知数据进行感知算法的验证；

规划算法验证模块，其基于预设的电子地图和感知算法验证结果进行避障路径的规划和避障路径的速度规划；

控制算法验证模块，其基于所述规划算法验证模块对参考路径和参考速度的规划结果实现对路径跟踪的控制和目标速度的控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矿卡动力学仿真系统包括如下：

全液压转向子系统，其根据液压转向-轮胎动力响应模型和全液压转向系统数学模型，分析矿卡在全液压转向机制上的性能；以及

整车动力学子系统，其配置有悬架结构数据库，根据每种悬架结构对应的表征悬架车身轮胎运动关系的整车动力学方程，分析矿卡在车辆悬架动力学和车辆轮胎动力学的性能。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述整车动力学子系统包括如下模块：

轮胎滑移计算模块，其计算轮胎当前的滑移率，并得到相应的轮胎侧偏角和轮胎转速；

轮胎横向力与纵向力模块，其与轮胎滑移计算模块连接，计算轮胎当前的横向力及侧向力，并得到相应的回转力矩；

轮胎垂向动力学模块，其与轮胎横向力与纵向力模块连接，计算轮胎当前的垂向力及变形量，并得到相应的轮胎当前时刻的垂向速度和滚动半径；

悬架动力学模块，其与轮胎横向力与纵向力模块和轮胎横向力与纵向力模块连接，计算符合当前矿车悬架类型的悬架位移、悬挂行程、悬架侧向力、悬架垂向力及悬架纵向力；

车身动力学模块，其与悬架动力学模块连接，计算当前矿车运行过程中的车身动力学参数，并得到相应的包括车身垂向位移、车身侧倾角和车身俯仰角等信息的计算结果；

地形高度输入模块，其与轮胎垂向动力学模块连接，在矿车行驶过程中实时输出对应当前矿车行驶路径路况的地形等级的地面高度数据。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述全液压转向子系统包括如下模块：

转向机构动力学模块，其与轮胎横向与纵向力模块、轮胎垂向动力学模块、车身动力学模块连接，利用液压转向-轮胎动力响应模型，计算矿车车轮实时的转向角、以及油缸实时移动的变化量，得到相应的车轮转角和油缸位移数据；

全液压转向器模块，其与转向机构动力学模块连接，利用全液压转向系统数学模型，计算液压油路中的流量和油压数据，进一步得到相应的油缸推力。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，

所述感知算法验证模块，其根据获取的矿卡感知数据，对基于单目/双目视觉的障碍物和车道线检测，以及基于视觉的车辆组合定位的视觉感知算法进行验证。

6.根据权利要求1～5任一项所述的系统，其特征在于，所述规划算法验证模块包括：

路径规划子模块，其根据配备的电子地图、当前车辆位置和指定的终点位置进行全局行驶路径规划；

速度规划子模块，其根据参考路径的曲率、允许的侧向加速度极限值、道路坡度、行驶偏差和道路限速要求，对全局道路进行初始速度规划。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述路径规划子模块，其在遇到障碍物时，根据当前车辆位置、航向，障碍物位置、大小，以及终点位置和航向实现对局部路径的规划并实时更新地图；

所述速度规划子模块，其对前方预瞄距离内各参考点的速度值进行进一步规划，根据车辆的驱动和制动能力、当前车速、初始规划车速，实现预瞄范围内速度的平滑可靠规划。