[发明专利]一种基于单线激光雷达的机群导航系统及作业方法

权利要求书

1.一种基于单线激光雷达的机群导航系统，其特征在于，包括：摊铺机、摊铺机机载第一雷达、摊铺机机载第二雷达、摊铺机控制终端、压路机机群、压路机机载第一雷达、压路机机载第二雷达、压路机控制终端、机群控制终端、激光定位靶标；其中：

所述摊铺机机载第一雷达、摊铺机机载第二雷达固定安装于摊铺机上，所述摊铺机机载第一雷达、摊铺机机载第二雷达均为单线激光导航雷达，用于利用激光飞行反射的时间原理，扫描周围环境中的边界和激光定位靶标；

所述摊铺机控制终端用于与摊铺机自身的电气系统和所述摊铺机机载第一雷达、摊铺机机载第二雷达实现交互，不断记录初始坐标系下摊铺机机载第一雷达、摊铺机机载第二雷达的坐标，生成并保存一系列坐标序列；

所述激光定位靶标用于反射所述摊铺机机载第一雷达、摊铺机机载第二雷达、压路机机载第一雷达、压路机机载第二雷达所发射的高频激光；

所述压路机控制终端用于处理压路机各传感器的数据，并接收所述机群控制终端的任务指令，按照任务指令中对车辆运行轨迹和速度的要求，对压路机机群进行实时的运动控制；

所述压路机机载第一雷达和压路机机载第二雷达固定安装在压路机机身上，用于实时采集距离所述激光定位靶标的位置和角度的相对关系，并通过所述的压路机控制终端预先输入的压路机结构参数，实时计算出压路机与运行轨迹的偏差；

所述机群控制终端用于实时运算所述的坐标序列，根据预先输入的施工区域宽度、压路机往返作业次数，将坐标序列转化为一系列施工任务数据；

所述压路机机群用于接收机群控制终端发送的施工任务数据，实时感知自身位置和姿态信息，按照目标轨迹行驶。

2.根据权利要求1所述的基于单线激光雷达的机群导航系统，其特征在于，所述压路机机群包括若干台不同型号、不同吨位的压路机，所述压路机之间存在信息交互，在作业速度和位置上相互同步。

3.根据权利要求1所述的基于单线激光雷达的机群导航系统，其特征在于，所述施工任务数据为一系列坐标点组成的压路机目标路径，并且各个坐标点不仅包含二维坐标信息，还包括压路机到达该坐标的参考行驶速度和时间点。

4.根据权利要求1所述的基于单线激光雷达的机群导航系统，其特征在于，所述摊铺机机载第一雷达和摊铺机机载第二雷达不仅可以识别激光定位靶标的位置，还可以识别规则形状物体的边缘。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的基于单线激光雷达的机群导航系统的作业方法，其特征在于，包括：

步骤一：在激光雷达同一水平高度平面安装定位靶标，每两个定位靶标的间距不同且不能大于某一定值；

步骤二：在摊铺机启动后，摊铺机上的摊铺机机载第一雷达和摊铺机机载第二雷达同时进行初始化，以摊铺机机载第一雷达和摊铺机机载第二雷达的连线中点作为原点，以穿过原点的雷达初始扫描方向作为x轴正半轴的方向，以从x轴逆时针旋转90度的方向作为y轴方向，建立坐标系，随着摊铺机的前进，激光雷达扫描到靶标的距离和角度不断变化，以原点处所扫描的距离和角度反算当前的坐标，记录摊铺机扫过区域边缘的坐标序列；

步骤三：通过所述机群控制终端，将步骤二所述的坐标序列，按照施工工艺参数的要求，计算出合适密度的坐标点阵；

步骤四：所述机群控制终端将步骤三所述坐标点阵按照压路机机群的启动顺序，生成离散地参考路径，发送至压路机机群，以使机群中的压路机根据接收到的参考路径和激光雷达返回的偏差值，自主按照参考路径行驶。

6.根据权利要求5所述的基于单线激光雷达的机群导航系统的作业方法，其特征在于，将超出激光雷达扫描范围的靶标移动至最前方，使靶标覆盖的范围略大于激光雷达的扫描范围，并且随着摊铺机的前进而移动。

7.根据权利要求5所述的基于单线激光雷达的机群导航系统的作业方法，其特征在于，以摊铺机前进方向为纵向，所述坐标点阵的纵向间距根据施工区域道路的曲率和压路机的转向性能确定，点阵的横向间距根据道路宽度和车道重叠率确定。