[发明专利]基于5G的矿区无人运输系统及其矿铲车的协同控制方法

说明书

本发明公开了一种基于5G的矿区无人运输系统及其矿铲车的协同控制方法，采用5G通讯模块高速率、低延时的绝对优势进行信息传输，实现了云平台与无人矿车、智能铲车的实时信息传输；本发明基于5G无人驾驶运输平台，通过定位技术、感知技术、路径规划技术和深度学习方法，确保无人驾驶矿车安全、精准地停靠在装载区域，实现了无人驾驶矿车与铲车的高效、协同作业控制。

技术领域

本发明属于矿用运输车辆无人驾驶技术领域，尤其涉及一种基于5G的矿区无人运输系统及其矿铲车的协同控制方法。

背景技术

随着传感器技术的快速发展，无人驾驶技术逐步成熟，并已经率先在矿区等封闭场景内落实应用，对传统矿山生产运营模式做出时代性改变。通常，矿区生产作业主要包括穿孔、爆破、采装、运输和排土等流程，其中采装和运输流程是在铲车、矿车定位至安全区域的基础上，由铲车挖掘矿料，并控制移动机械臂将其装载至矿车箱槽，由矿车按照规划路径运输至目的地，整个开采运输过程依靠矿车与铲车之间的密切协同配合。但由于4G通讯设备高延时和低速率的性能特点，车辆间的实时信息通讯受限，使得无人驾驶技术在矿区仅实施于矿车或铲车等单车运输系统，车车协同作业尚需人工参与分配，生产效率较低，无法满足智慧矿山生产作业流程一体化机制。

5G无人驾驶运输系统是5G多模通信技术与无人驾驶运输系统技术的深度融合。与4G网络条件相比，5G通讯具备极高速率、极大容量以及极低时延的优势特性，满足无人驾驶运输平台与矿、铲车以及矿车与铲车间信息通讯的实时性要求，保证矿车与铲协同作业的有序进行。

为解决以上问题，建立基于5G无人驾驶运输系统的矿车与铲车协同控制方法成为较理想的解决方案。本发明结合5G通讯技术优势以及矿车与铲协同作业的需求，提出一种基于5G矿区无人运输系统及其矿车与铲车协同控制方法。

发明内容

为了解决上述已有技术存在的不足，本发明提出一种基于5G的矿区无人运输系统及其矿车与铲车协同控制方法，以提高矿区矿料开采与运输效率，实现矿车与铲车协同自动化控制，本发明的具体技术方案如下：

基于5G的矿区无人运输系统，其特征在于，包括云平台、无人矿车、智能铲车，5G通讯模块；所述无人矿车上安装第一车载终端、第一车辆感知模块、第一车辆控制模块以及第一车辆定位模块，所述智能铲车上安装第二车载终端、第二车辆感知模块、第二车辆控制模块、第二车辆定位模块以及第三车辆定位模块；其中，

所述云平台用于与所述无人矿车上的所述第一车载终端、所述智能铲车上的所述第二车载终端信息交互、信息处理以及历史数据存储，并对所述无人矿车进行路径规划调度；

所述5G通讯模块用于所述云平台与所述无人矿车、所述智能铲车进行信息传输；

所述第一车载终端用于接收和处理所述云平台、所述第一车辆感知模块、所述第一车辆控制模块以及所述第一车辆定位模块的信息；所述第二车载终端用于接收和处理所述云平台、所述第二车辆感知模块、所述第二车辆控制模块以及所述第二车辆定位模块的信息；

所述第一车辆感知模块和所述第二车辆感知模块均包括激光雷达和毫米波雷达，用于感知周围环境信息；

所述第一车辆控制模块用于接收所述第一车载终端控制指令，控制所述无人矿车自主行驶；所述第二车辆控制模块用于接收所述第二车载终端控制指令，控制所述智能铲车自主行驶；

所述第一车辆定位模块为安装于所述无人矿车前端的GPS天线，通过串口连接在所述第一车载终端的输入端，用于所述无人矿车定位；

所述第二车辆定位模块和所述第三车辆定位模块分别为安装于所述智能铲车铲臂底座旋转中心和所述智能铲车铲臂与铲斗铰接部位的GPS天线，均通过串口连接在所述第二车载终端的输入端，用于所述智能铲车铲臂底座旋转中心定位以及铲臂末端部位定位。

基于无人运输系统的矿铲车协同控制方法，其特征在于，所述矿铲车协同控制方法包括以下步骤：