[发明专利]一种用于矿山道路的拓扑结构自动构建系统及方法

权利要求书

1.一种用于矿山道路的拓扑结构自动构建系统，其特征在于，所述系统包括：

数据采集模块，其配置为采集道路及两侧的激光点云数据和GPS数据，并对获得的激光点云数据和GPS数据进行时间同步处理；

路沿数据提取模块，其配置为对时间同步后的激光点云数据和GPS数据进行路面分割，提取对应的路沿数据，其中，所述路沿数据包括：路沿点云数据和路沿GPS数据；

数据划分模块，其配置为根据不同路段对提取的路沿数据进行划分，获取各路段的路沿点云数据和路沿GPS数据；

有序化处理模块，其配置为利用各路段对应的路沿点云数据和GPS数据确定该路段左右两侧路沿的起点，基于所述起点自动获取该路段两侧的所有路沿点数据；

拓扑构建及更新模块，其配置为基于获取的各路段的路沿点数据自动构建矿山道路的拓扑结构。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块，进一步配置为：

令车辆沿道路中央行驶，利用设置在车辆上的激光雷达和组合惯性导航装置采集当前道路及两侧的激光点云数据和GPS数据，并对获得的激光点云数据和GPS数据进行时间同步处理，以使所有激光点云数据和GPS数据为时间同步的数据。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述激光雷达采用单颗激光雷达或多颗激光雷达。

4.如权利要求1～3中任一项所述的系统，其特征在于，路沿数据提取模块配置为：

对时间同步后的激光点云数据和GPS数据进行路面分割处理，将所有激光点云数据中的路面点云数据和路面GPS数据分割出来，分割后的激光点云数据和GPS数据即为路沿点云数据和路沿GPS数据。

5.如权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，数据划分模块配置为：

利用自组织神经网络或者DBSCAN聚类方法对所有路沿点云数据进行分类，得到各段道路对应的路沿点云数据和GPS数据。

6.如权利要求1～5中任一项所述的系统，其特征在于，有序化处理模块通过以下操作基于所述起点自动获取该路段两侧的所有路沿点数据：

利用构建的递推器和路沿起点有序化确定路段左右两侧的所有路沿点，在判定每一个点数据左侧和右侧的时候，和其上一个路沿点进行对比，若离左侧的最近路沿点的距离大于右侧最近路沿点的距离，则该路沿点属于右侧路沿点，反之，属于左侧路沿点。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

点云平滑模块，其配置为在获取了某路段所有路沿点后，使用平滑样条方法或多项式方法对有序化处理后的两侧路沿点进行平滑处理，得到该路段平滑的路沿点数据。

8.如权利要求1～7中任一项所述的系统，其特征在于，拓扑构建及更新模块配置为：

基于得到的某路段路沿点数据判断其是否存在于已有的道路拓扑结构网中，如果存在，则根据获取的路沿点数据修改道路对应的拓扑信息，如果不存在，则在道路拓扑结构网添加该道路拓扑信息。

9.如权利要求1～8中任一项所述的系统，其特征在于，拓扑构建及更新模块还配置为：

当某路段的路面信息或路沿信息因施工需求改变时，自动获取改变后的路沿点数据，并根据获取的路沿点数据修改拓扑结构中该路段对应的拓扑信息。

10.一种用于矿山道路的拓扑结构自动构建方法，其特征在于，该方法的各个步骤基于上述权利要求1～9中任一项所述的系统实现。