[发明专利]一种基于路侧导引的矿区高精度定位方法

说明书

本发明公开了一种基于路侧导引的矿区高精度定位方法，包括步骤：在路侧导引设施上安装并校准GPS及激光雷达装置，标定后读取GPS一段时间内的信号输出；选取矿区定位地图，数据采集车沿可行驶路径行驶并采集激光雷达点云数据，生成全局先验地图；丢失GPS信号的矿车驶入激光雷达采集范围，路侧导引的激光雷达设备识别矿车并检测矿车位置，输出路端定位结果；矿车行驶过程中，采集实时点云信息，与全局先验地图迭代最近点匹配，生成轨迹路径信息，输出车端定位结果；定位完成后，将路端定位结果和车端定位结果加权融合，上传至云端，控制台根据定位信息完成后续车辆工作调度计划。该方法能够实现无GPS环境下的精准目标定位，有效提高矿区作业效率。

技术领域

本发明涉及自动驾驶环境感知技术领域，特别是涉及一种基于路侧导引的矿区高精度定位方法。

背景技术

近年来，随着计算机算力的提高，人工智能技术快速发展给自动驾驶实现提供可能。核心的自动驾驶技术体系包含环境感知、车辆定位、路径规划和决策规划。其中车辆定位技术是自动驾驶领域的关键技术之一,精确且鲁棒的车辆定位是实现自动驾驶的路径规划和控制的前提。在露天矿区中，车辆定位精准度显得更为重要，高精度定位能够更好地保障工人作业安全，提供高效车辆调度，提高工作效率。

作为环境感知的重要研究技术之一，车体定位不仅能够反映车辆安全行驶状况，同时还能根据车辆位置信息合理分配工作任务，因此精确的定位信息会为无人矿卡驾驶保驾护航。目前，矿区由于占地面积较大，存在移动通信网络不稳定的情况发生，无人矿车一旦在丢失GPS环境下行驶，面临严峻的安全性威胁。目前，针对丢失GPS的情况下，矿区多采用激光雷达点云匹配定位方法，但在矿区非结构化道路中，激光雷达匹配难度提升，且在缺失确定的初始位姿的定位条件下，无法精准定位目标车体；除此以外，针对暴力建图完成后与实时点云场景可能会存在较大偏差，无法应对环境突发更新状况，从而降低了定位精度。因此，如何能够在丢失GPS环境下对车体精准定位是亟待解决的问题。

目前，关于自动驾驶车辆定位技术已经成为研究热点，但对于本场景下应用要求都难以满足：

在论文《煤矿自动驾驶磁寻迹定位技术》中，提出一种根据磁感应天线与磁钉寻迹定位方法，自动驾驶车辆在井下环境通过自身安装的磁感应天线与井下行驶路线的多排磁钉产生脉冲信号，经过控制中心处理返回定位结果，其定位方法达到低延时下的毫米级定位效果。但该方法在露天矿区场景由于行驶路径较多且范围较大，磁钉铺设方法可行性有限，且露天矿区磁感应易受到外界环境干扰，导致磁感应定位效果无法保证。

中国发明专利CN201911002173.6，发明名称为《一种室内场景下激光雷达建图方法、装置、设备及介质》，主要提供了一种利用激光雷达融合UWB在室内场景下的建图方法，通过UWB和激光里程计修正车体位置，达到定位目的。但该发明没有在室外环境应用，且UWB在矿区场景下的定位网络不完善，定位精度难以保证。

在论文《基于激光雷达定位与视觉冗余确认的AGV导航研究》中，提出一种激光雷达与视觉冗余的定位方法，自动导航小车通过激光雷达扫描墙壁反光板并通过视觉扫描人工路标进行定位确认，不断校正到精准定位过程，一定程度上消除了累计误差。但该方法在矿区场景应用有限，矿区工作区相距较远，无法及时消除累计误差，导致激光雷达定位失准。

基于此，本发明提出一种基于路侧导引的矿区高精度定位方法，通过路侧双导引激光雷达对车辆识别检测并根据自身位置进行路端定位推算，结合车体实时点云与先验地图匹配输出车端定位信息，路端定位与车端定位加权融合，实现在无GPS环境下厘米级定位目标，提高矿区作业效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于路侧导引的矿区高精度定位方法，目的在于增强矿区矿卡的环境感知能力，根据精准定位达到作业要求，不仅保障工人的作业安全，还一定程度上提高矿区的生产工作效率。本发明采用以下技术方案：

一种基于路侧导引的矿区高精度定位方法，包括以下步骤：