[发明专利]一种视觉主导的自主作业智能振动压路机

说明书

本发明公开了一种视觉主导的自主作业智能振动压路机，包括惯性导航单元，用于采集压路机的位姿信息；相机，用于采集待碾压车道的压实边缘图像信息；GNSS流动站，用于采集压路机的位置信息；计算平台，用于根据相机采集的压实边缘图像信息，对相邻的两帧压实边缘图像进行特征提取与特征匹配、前端视觉里程计优化和后端优化，估算得到相机的位姿信息，并将估算得到的相机的位姿信息和惯性导航单元采集的压路机的位姿信息进行卡尔曼滤波融合，得到相机的视觉定位信息，并根据GNSS流动站采集的压路机的位置信息进行回环检测，对相机的视觉定位信息进行定位补偿。本发明能够在隧道、有障碍物遮挡等GNSS信号较差的区域准确定位，实现压路机的高精度导航施工。

技术领域

本发明属于压路机技术领域，具体涉及一种视觉主导的自主作业智能振动压路机。

背景技术

随着社会的进步和发展，人们对道路施工建设质量的要求逐渐提高，因此对控制道路施工质量的压实机械提出了更高的要求，振动压路机作为压实机械的典型机种之一，其广泛应用于公路、水利、铁路、航空机场、港口及大型场地等基础设施建设中。目前压路机基本由人工操作，压实质量得不到保障。主要因为：操作人员随意切换振幅、减少碾压遍数、加快碾压速度，使压路机不能严格按照预定的压实工艺进行作业；压路机在换道碾压时，压实重叠宽度主要靠操作人员的驾驶经验确定，增加了对熟练操作机手的依赖。同时对于某些危险工作场景中，增加了操作人员的危险系数，易产生安全事故，造成人员伤亡。

目前已有自主作业压路机和智能压路机方面的研究成果，亦有相关的无人驾驶压路机产品出现及相关专利申报，但是其整体框架大同小异，压路机的导航定位仅依赖GNSS方式。但此定位方式在隧道、有大型障碍物遮挡的区域无法进行准确定位，定位误差可达到30cm以上，使采用此定位方式的压路机工作场景受到严重限制，无法发挥自主作业压路机的最大优势，故现阶段各道路施工单位并未采用此定位方式的自主作业压路机进行道路施工。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种视觉主导的自主作业智能振动压路机，能够实现压路机的无人驾驶，减少人工的误操作，摆脱对熟练机手的依赖，在危险工作场景中工作，减少了操作人员的危险系数，避免安全事故及人员伤亡，能够在隧道、有大型障碍物遮挡等GNSS信号较差的区域准确定位，实现压路机的高精度导航施工。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种视觉主导的自主作业智能振动压路机，包括压路机本体，所述压路机本体上设置有视觉定位模块和机器控制模块，所述视觉定位模块包括：

惯性导航单元，用于采集压路机的位姿信息；

相机，用于采集待碾压车道的压实边缘图像信息；

GNSS流动站，用于与施工区域外的GNSS基站共同作用采集压路机的位置信息；

计算平台，用于根据所述相机采集的所述压实边缘图像信息，对相邻的两帧所述压实边缘图像进行特征提取与特征匹配和前端视觉里程计优化，估算得到所述相机的位姿信息，并将估算得到的所述相机的位姿信息和所述惯性导航单元采集的压路机的位姿信息进行卡尔曼滤波融合，将融合后的位姿信息进行后端优化，得到所述相机的视觉定位信息，并根据所述GNSS流动站与施工区域的GNSS基站采集的压路机的位置信息进行回环检测，对所述相机的视觉定位信息进行定位补偿，得到压路机的实时路径信息；所述计算平台还用于将压路机的实时路径信息与预设的碾压路径信息进行比对，得到比对结果；

所述机器控制模块包括：

车载控制器，用于接收所述计算平台的比对结果，并根据比对结果控制压路机沿预设的碾压路径运动。

进一步地，压路机还配套有远程规划模块，所述远程规划模块包括用户管理模块，所述用户管理模块内置有专家系统和压实大数据系统，用于自行规划压路机碾压路径信息与作业参数信息。