[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

说明书

本发明公开了一种基于单线激光雷达的机群导航系统及作业方法，该发明适用于道路工程机械施工领域，其中，该系统包括摊铺机、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，该作业方法包括步骤一，设置激光定位靶标；步骤二，生成坐标点阵；步骤三，规划任务；步骤四，控制压路机行驶。本发明实现了在失去卫星定位信号的环境下，如隧道内、桥梁下，对无人驾驶工程机械设备自动化施工的过程控制，可以有效解决无卫星定位导航的工况下无人驾驶设备无法运行的施工难题。

技术领域

本发明涉及一种基于单线激光雷达的机群导航系统及作业方法，属于无人驾驶及智能传感技术领域。

背景技术

现代科学技术的发展，极大推动了工程机械的智能化，越来越多的高端技术被引入工程机械领域，使工程机械向着更高效的目标不断迈进。随着我国全面开启高质量发展新时代后，城市化道路建设发展已成为城市经济发展的核心要素。大量的道路铺设和道路维护需求接踵而至，压路机在道路铺装中有着无可取代的重要作用。

现有技术缺乏一种可以实现在无卫星定位导航的情况下，无人化自动化的道路施工作业的无人化摊压机群系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于单线激光雷达的机群导航系统及作业方法，可以实现在无卫星定位导航的情况下，无人化自动化的道路施工作业。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种基于单线激光雷达的机群导航系统，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。