[发明专利]矿区三维地图构建系统和方法

说明书

本发明提供了一种矿区三维地图构建系统和方法，通过无人机方便快捷地得到矿区全局的三维点云图为底图，然后与路侧感知端及矿车实时获取的局部三维点云图进行融合得到全局三维点云图，与现有技术中仅靠车辆本身携带的设备进行扫描来构建三维地图的方式相比，三维地图构建更容易，构建速度更快，能够根据矿区地形变化情况更及时地更新三维地图；而且与现有技术中仅靠车辆本身携带的设备进行扫描来构建三维地图的方式相比，能够在扬尘环境中构建出更大范围的三维地图。

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种矿区三维地图构建系统和方法。

背景技术

自动驾驶技术不仅能避免或减少对驾驶人员健康、安全的危害或威胁，而且将大幅提升效率、降低成本，更加经济、节能和环保，因此在露天矿场中具有较好的应用前景，可在矿车上应用以实现物料的无人化运输。要实现矿车的自动驾驶，需要先构建矿场的三维高精度地图，以用于进行路径规划；现有的三维高精度地图的构建方法一般是针对城市道路而开发的，仅靠车辆本身携带的设备进行扫描来构建三维地图，而矿区与城市环境相比，具有扬尘密度大、随着采掘进度不同地形环境变化较快、道路上经常出现洒落物和坡道落石等特点，从而导致以下问题：

1.由于地形环境变化较快需要经常重新构建三维地图，对于传统的三维地图构建方法，耗时耗力，降低矿区的作业效率；

2.由于扬尘密度大，传感器的有效距离大大缩小，而传统方法中仅依靠车上的传感器进行点云数据采集，难以构建矿区全貌的三维地图；

3.由于道路上经常出现洒落物和坡道落石会对道路造成损害，仅依靠车上的传感器进行点云数据采集，难以掌握道路实时情况。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请实施例的目的在于提供一种矿区三维地图构建系统和方法，旨在解决矿区环境下三维地图构建困难、繁琐和更新不及时的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种矿区三维地图构建系统，包括无人机、矿车和多个路侧感知端，所述无人机、矿车和路侧感知端均包括激光雷达、差分GNSS导航设备、IMU惯性测量单元；

所述无人机用于通过对应的激光雷达、差分GNSS导航设备、IMU惯性测量单元获取矿区全局的三维点云图作为底图，并发送至所述矿车；

所述路侧感知端设置在矿区道路的路侧，并用于通过对应的激光雷达、差分GNSS导航设备、IMU惯性测量单元获取路侧感知端所在区域的第一局部三维点云图，并发送至所述矿车；

所述矿车用于通过对应的激光雷达、差分GNSS导航设备、IMU惯性测量单元获取矿车所在区域的第二局部三维点云图，把所述第一局部三维点云图和所述第二局部三维点云图进行融合，得到初步融合的局部三维点云图，然后把所述初步融合的局部三维点云图与所述底图进行融合得到融合的全局三维点云图。

本申请实施例的矿区三维地图构建系统，当矿区地形改变时，可通过无人机方便快捷地得到矿区全局的三维点云图为底图，然后与路侧感知端及矿车实时获取的局部三维点云图进行融合得到全局三维点云图，与现有技术中仅靠车辆本身携带的设备进行扫描来构建三维地图的方式相比，三维地图构建更容易，构建速度更快，能够根据矿区地形变化情况更及时地更新三维地图；而且与现有技术中仅靠车辆本身携带的设备进行扫描来构建三维地图的方式相比，能够在扬尘环境中构建出更大范围的三维地图。

优选地，所述无人机、矿车和路侧感知端在通过对应的激光雷达、差分GNSS导航设备、IMU惯性测量单元获取对应的三维点云图的时候：

用激光雷达获取扫描点在激光雷达坐标系中的坐标；

根据以下公式计算所述扫描点在地心直角坐标系中的坐标：

；