[发明专利]一种无人驾驶采矿作业的在线仿真系统

权利要求书

1.一种无人驾驶采矿作业的在线仿真系统，其特征在于：

包括应用层，业务逻辑层，数据访问层，网络传输层四层系统结构，四层之间相互联系且各自保持相对独立；所述在线仿真系统建立在平台上，所述平台还包括平台服务器；

所述应用层包括GUI模块、功能验证模块和效率评估模块，所述GUI模块负责仿真界面设定，用于仿真界面展示和人机交互，可实时反映所述业务逻辑层运行得到的仿真动画，所述功能验证模块定义无人驾驶车端及平台功能验证方法，使用业务逻辑层输出的仿真数据，与内部逻辑相比较进行结果判定，对于复杂场景，通过构造仿真初始化状态以验证所有场景下功能的有效性，所述功能验证模块的日志和结果保存在所述数据访问层中，并可以通过调用所述数据访问层存储的数据进行仿真再现，所述效率评估模块定义矿区无人驾驶车辆作业效率评估体系，用于仿真数据的统计分析；

所述业务逻辑层基于Anylogic仿真平台实现，用于矿区各设备的作业流程控制，通过所述数据访问层和所述GUI 模块获取仿真运行所需基础信息，自动对仿真场景建模，将设备参数数据转化为仿真模型的参数，通过连接所述网络传输层实现与所述平台服务器通信；

所述数据访问层负责建立各数据库与所述业务逻辑层之间的连接，输入仿真模型运行所必要的基础数据并对仿真结果进行存储与输出；

所述网络传输层负责所述业务逻辑层与所述平台服务器之间的实时通讯；所述效率评估模块包括作业效率统计和调度算法优化，所述作业效率统计具体包括包含矿区各路段通行速率、各作业区平均排队时长、矿卡单次拉货作业时间、辅助车辆单位时间利用率定量评价指标的统计，并输出分析图标，以直观反映采矿作业效率；所述调度算法优化通过集成平台的AI调度算法并采用Skymind的RL4J深度强化学习包进行仿真实验，可以确定适合该矿区的最佳调度策略，极大的提高了平台调度策略开发的效率；

所述网络传输层包括HTTP模块、WebSocket模块和TCP客户端管理模块；所述HTTP模块负责调用平台后端接口、下载更新地图数据，所述WebSocket模块负责监听平台告警事件，所述TCP客户端管理模块负责根据所述无人驾驶车端通信协议生成及解析报文；

所述网络传输层通过集成所述无人驾驶车端的V2X通讯模块程序，最大限度的还原实际通讯场景，并能够对网关功能进行验证；其功能主要包括下载最新地图数据、下载调度任务文件、自动处理平台调度告警信息、与平台实时通讯接收调度信息；所述TCP客户端管理模块为每个智能体初始化一个网关程序并进行集中管理，保证每个智能体与平台建立稳定有效的TCP长连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶采矿作业的在线仿真系统，其特征在于，所述Anylogic仿真平台所提供的多智能体建模与离散事件建模方法可用于矿区多智能体系统建模，提供的流程建模库可作为作业流程图绘制的基础，用于矿区各设备的作业流程控制。

3.根据权利要求1或2所述的一种无人驾驶采矿作业的在线仿真系统，其特征在于，所述业务逻辑层还设置了智能体框架，具体包括主智能体、矿卡智能体和辅助车辆智能体；主智能体负责初始化所述Anylogic仿真平台建立的仿真模型，控制各智能体的连接交互，实现多智能体系统的复杂仿真；主智能体通过数据访问层和GUI模块获取仿真运行所需基础参数信息，通过将地图数据转化为仿真运行所需的地理位置信息元素实现自动对仿真场景建模；主智能体还负责仿真异常处理，根据需求初始化其他智能体并传入仿真参数，通过应用层实现对其他智能体状态控制功能；矿卡智能体经主智能体初始化后开始自身的采矿作业流程，在主智能体构造的场景模型在运行；矿卡智能体通过集成无人驾驶车辆的决策规划模块程序实现作业区内动态路径规划、路权申请和释放，驾驶行为控制的车端逻辑；矿卡智能体通过网络传输层实现与平台的实时通讯，通过调度平台信息转发功能实现与所述辅助车辆智能体的通讯；辅助车辆智能体又包括电铲和卸点两个类别，通过采矿作业流程控制，与作业矿卡自动交互并实现微观装卸仿真。

4.根据权利要求3所述的一种无人驾驶采矿作业的在线仿真系统，其特征在于，所述数据访问层包括地图数据库、设备参数数据库和仿真实验结果数据库。

5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶采矿作业的在线仿真系统，其特征在于，所述设备参数数据库主要包括设备名称、IMEI号、矿卡载货量，电铲铲斗容量；所述地图数据库为采用SQLite数据库存储矿区地理位置信息，方便实时读取和更新；所述地图数据库包括含地理坐标在内的各路段信息、控制点信息、作业区信息；仿真输出数据库采用Access数据库管理，包括仿真实验过程数据、功能验证结果数据、效率评估指标数据。