[发明专利]基于SLAM技术的煤矿综采面巡视无人车以及自主巡视的方法

说明书

本发明公开了一种基于SLAM技术的煤矿综采面巡视无人车以及自主巡视的方法，首先对综采面SLAM模块进行初始化，并且获得煤矿初始环境地图；将在当前位置采集到的煤矿环境图像信息与初始环境地图进行特征点匹配，如果匹配成功，无人车在巡视过程中不断添加新位置的环境地图点，构成当前煤矿环境地图，同时对当前煤矿环境地图不停地进行更新；当综采面巡视无人车对当前矿井位置对应的巡视任务完成后，综采面巡视无人车将以最优路径到达下一目标点进行巡视。本发明可以使工作人员很便捷的掌握综采工作面的实际变化情况以及整个矿井下面的地理位置与环境变化，又能对灾情做提前预警等工作，很大程度上节省了人力和财力。

技术领域

本发明涉无人车定位领域，具体涉及无人车在煤矿综采面的定位以及环境地图构建。

背景技术

随着无人驾驶技术以及SLAM技术的进步，无人车的应用越来越广泛，但无人车在矿井中对煤矿综采面的实地状况检测以及对整个矿井环境构建的应用少之又少。

矿用综采面巡视无人车在矿井下面工作时的实地定位以及对矿井下面特征位置的定位是非常重要的，然而传统的定位方法是GPS定位、AGPS定位、站定位和WIFI定位等定位方式，这些定位方法对信号要求较高，容易被干扰，并且定位精度较低误差大。

发明内容

本发明的目的是提出了一种基于SLAM技术的煤矿综采面巡视无人车以及自主巡视的方法，定位精度高误差小。

本发明的技术方案是，一种基于SLAM技术的煤矿综采面巡视无人车，所述综采面巡视无人车包括双目摄像头、防护架、底盘、防爆箱，其特征在于：所述无人车上还搭载有智能模块和传感器模块；所述智能模块包括煤矿环境图像处理模块、双目摄像头标定模块、综采面SLAM模块、煤矿地图维护与无人车路径规划模块；所述防爆箱焊接在无人车底盘上，所述双目摄像头安装在车顶上，双目摄像头顶端安装防护架；所述传感器模块包括惯性传感器；

所述惯性传感器采集无人车的运动信息；

所述双目摄像头获取无人车的图像信息；

所述煤矿环境图像处理模块将双目摄像头采集到的图像信息与矿井中的实际标定环境建立映射关系；

所述综采面SLAM模块根据双目摄像头捕获的图像信息以及惯性传感器采集到的运动信息对无人车在矿井中的位置进行定位，创建初始煤矿环境地图；

所述矿井地图维护与无人车路径规划模块对综采面SLAM模块获得的无人车在矿井中的位置定位信息以及初始煤矿环境地图信息不停地进行更新之后，通过无人车控制系统以及采用滚动窗口的路径规划算法确定无人车到达矿井中其它位置的最优路径。

本发明基于SLAM技术的煤矿综采面巡视无人车实现自主巡视的方法包括以下步骤：

第一步：标定双目摄像头的内参数，对综采面SLAM模块进行初始化，并且获得初始煤矿环境地图；

第二步：无人车在矿井巡视时，双目摄像头将在当前位置采集到的图像信息与初始煤矿环境地图进行特征点匹配，如果匹配成功，则进行第三步；如果匹配不成功，无人车的控制系统就会认为当前综采面巡视无人车的位置定位质量差，则会触发综采面巡视无人车的局部重定位工作，即将双目摄像头获取的图像信息添加到第一步的初始煤矿环境地图中，再重新进行特征点匹配，直到匹配成功；

第三步：若局部地图特征点匹配成功，无人车采用基于最小二乘法的ICP算法建立综采面巡视无人车运动模型，使用SVD分解法求解运动模型，结合非线性优化的方式求解综采面无人车的位姿；同时无人车在巡视过程中不断添加新位置的环境地图点，构成当前煤矿环境地图，同时对当前煤矿环境地图进不停地行更新；

第四步：当无人车对当前矿井位置对应的巡视任务完成后，通过无人车控制系统以及采用滚动窗口的路径规划算法确定无人车到达矿井中下一目标位置的最优路径，无人车将以最优路径到达下一目标位置进行继续巡视工作。