[发明专利]一种矿用电机车自主避障方法和系统

说明书

本发明公开了一种矿用电机车自主避障方法和系统，涉及煤矿电机车技术领域。其方法包括：获取矿井下巷道的点云图，并根据点云图构建矿井下巷道的动态地图；实时获取矿井下电机车周围的激光雷达数据，并从激光雷达数据中提取动态障碍物位置信息；根据障碍物位置信息、障碍物相对电机车速度差和动态地图，生成动态避障速度控制地图；将障碍物位置转换到避障速度控制地图上，当障碍物的位置处于相应的速度限制区域时，发送控制速度指令；根据控制速度指令，实时控制电机车减速避障或刹车避障。本发明采用激光雷达，结合动态地图与动态障碍物提取技术，提高系统适应性，稳定性及可靠性。

技术领域

本发明涉及避障技术领域，特别涉及一种基于动态障碍物提取的矿用电机车自主避障方法和系统。

背景技术

电机车是煤矿辅助运输的主要方式，承担着人员、设备和材料等运输的重要任务。目前完全依赖司机控制车辆，而司机疲劳等人为因素易导致非主观超速、闯红灯、车辆追尾等安全问题。

现有的煤矿电机车在使用中主要采用人工避障与语音预警避障，多应用于室外环境或环境良好室内场所。在限定空间避障方面，主要通过人为干涉、语音预警和人工调度室通知等方式；在人工避障中存在大量的司机操作不当导致的车祸；在语音预警避障等方式中由于无法实现动态避障，导致机车在遇到障碍物时需要停车等待，这也大幅度的降低了工作效率。

发明内容

基于此，本发明有必要针对上述技术问题，提供一种矿用电机车自主避障方法和系统。

本发明实施例提供一种矿用电机车自主避障方法，包括：

获取矿井下巷道的点云图，并根据点云图构建矿井下巷道的动态地图；

实时获取矿井下电机车周围的激光雷达数据，并从激光雷达数据中提取动态障碍物位置信息；

根据障碍物位置信息、障碍物相对电机车速度差和动态地图，生成动态避障速度控制地图；

将障碍物位置转换到避障速度控制地图上，当障碍物的位置处于相应的速度限制区域时，发送控制速度指令；

根据控制速度指令，实时控制电机车减速避障或刹车避障。

进一步地，所述动态地图的构建，包括：

激光雷达扫描井下巷道，将三维空间物体分布转换成点云图；

对点云图中的环境特征进行提取；所述环境特征包括：巷道墙壁特征、轨道特征、特殊标识物；

在对点云图中的环境特征进行提取的同时，结合电机车速度、RFID标识卡在不同位置进行对比匹配，依次构建矿井下巷道的动态地图。

进一步地，所述动态障碍物位置信息的提取，包括：

对激光雷达数据进行分组分离，获得激光点的集合；

对激光点的集合进行线段模型参数的辨识得到带参数的线段集，并对带参数的线段集进行融合得到各个线段障碍物的集合；

根据各个线段障碍物的集合，确定动态障碍物位置信息。

进一步地，所述对激光雷达数据进行分组分离，获得激光点的集合，具体包括：

通过对满足条件的点集进行分离，激光点G_i测量应满足以下条件：

G_i,i-1d_group+R_id_p