一种地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制方法及装置与流程

本发明涉及地下矿用铰接式车辆技术领域，尤其涉及一种地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制方法及装置。

背景技术：

目前，矿产资源的开采逐步转入地下，并向深部延伸，随着深度的不断增加，地下的工作环境越来越恶劣，同时还有不确定的冒顶等危险因素，不可避免的给从事采矿运输装备工作的人员带来了一定的安全风险，作为地下无轨采矿工艺中重要的装备—地下矿用铰接式车辆的无人驾驶技术研究成为趋势。

在地下实际应用中，由于巷道环境弯曲且狭窄，考虑到机动性能，车辆均涉及为前后铰接式为主，铰接式车辆的主要行驶环境为地下巷道环境，在特殊的装载点和卸载点之间来回往复运动，其行驶区域和路线相对固定不变，这样对于无人驾驶来说就是重复性的工作，而现有技术中缺乏针对这种无人驾驶的控制解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制方法及装置，利用该方法可以很方便的实现铰接式车辆的无人驾驶控制，能够在地下矿山中很快实现设备的无人驾驶工作，控制过程所涉及的工作装置结构简单，且工作过程稳定可靠。

一种地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制方法，所述方法包括：

步骤1、首先由有经验的驾驶员在巷道内的铲装点和装卸点之间人工驾驶一遍，在人工驾驶的过程中，以一定的采样周期，分别记录人工驾驶过程中的速度信息、姿态信息和位置信息，并存入路径记忆存储模块；

步骤2、对所述路径记忆存储模块的数据进行分析，以相邻两个采样周期内的航向角差值为判断准则，判断车辆为转向行驶或直线行驶；

步骤3、以直线和转向为分界线，将车辆固定往复的无人驾驶路线分割为多个区域段；

步骤4、从起始点开始，对分割出的各区域段进行标号，并将所述路径记忆存储模块中存储的速度信息、姿态信息和位置信息按照各区域段进行分别对应；

步骤5、当控制车辆进行无人驾驶时，从起始点开始，由控制处理模块按照所述路径记忆存储模块中存储的速度信息、姿态信息和位置信息控制车辆按照相应的速度和转向行驶；

步骤6、依次类推，控制所述车辆在每个区域段内都按照所述路径记忆存储模块中与之相对应的参数进行自主行驶，直至抵达终点完成整个无人驾驶过程。

所述步骤2的具体过程为：

以相邻两个采样周期内的航向角差值为判断准则，预先设置差值的阈值；

若前后连续两个采样周期的差值都超过阈值，则判断车辆在进行转向操作，并通过差值的正负确认车辆左转和右转；

若连续两个采样周期的差值都没有超过阈值，则判断车辆为直线行驶。

在所述步骤5中，由控制处理模块控制车辆行驶的过程具体为：

首先利用定位模块得到车辆的位置信息；

将所得到的位置信息与所述路径记忆存储模块内存储的位置信息进行比较，若两者差值在设定的允许范围内，则控制所述车辆按照所述路径记忆存储模块内存储的相应速度和转向行驶；

若两者差值不在设定的允许范围内，则继续寻找所述路径记忆存储模块内的相邻定位数据，直到两者差值在设定的允许范围内；

若遍历各区域段内的定位数据信息，仍然发现两者差值不在设定的允许范围内，则结束无人驾驶。

一种地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制装置，所述装置包括定位模块、车辆信息检测模块、速度模块、路径记忆存储模块和控制处理模块，其中：

所述定位模块设置在井下巷道中，用于对铰接式车辆的位置信息进行实时检测；

所述车辆信息检测模块用于在车辆驾驶过程中，实时获取车体的关键姿态参数；

所述速度模块用于对车辆的实时行驶速度进行检测；

所述路径记忆存储模块用于存储车辆行驶过程中各种传感器的数据及位置数据信息，并按照一定的组合排列进行存储；

所述控制处理模块用于按照所述路径记忆存储模块中存储的速度信息、姿态信息和位置信息控制车辆按照相应的速度和转向行驶。

所述位置信息是车辆在巷道中相对于起始点的位置坐标，分为横向位置和纵向位置坐标。

所述关键姿态参数包括铰接车辆前后的铰接角以及车体航向角。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用该方法可以很方便的实现铰接式车辆的无人驾驶控制，控制过程所涉及的工作装置结构简单，且工作过程稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制方法流程示意图；

图2为本发明实施例所提供装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制方法流程示意图，所述方法包括：

步骤1、首先由有经验的驾驶员在巷道内的铲装点和装卸点之间人工驾驶一遍，在人工驾驶的过程中，以一定的采样周期，分别记录人工驾驶过程中的速度信息、姿态信息和位置信息，并存入路径记忆存储模块；

在该步骤中，在人工驾驶的过程中，驾驶过程保证速度和转向的控制均处于较优的状态，也即车辆的工作效率处于较高状态。

步骤2、对所述路径记忆存储模块的数据进行分析，以相邻两个采样周期内的航向角差值为判断准则，判断车辆为转向行驶或直线行驶；

在该步骤中，具体过程为：

以相邻两个采样周期内的航向角差值为判断准则，预先设置差值的阈值；

若前后连续两个采样周期的差值都超过阈值，则判断车辆在进行转向操作，并通过差值的正负确认车辆左转和右转；

若连续两个采样周期的差值都没有超过阈值，则判断车辆为直线行驶。

步骤3、以直线和转向为分界线，将车辆固定往复的无人驾驶路线分割为多个区域段；

步骤4、从起始点开始，对分割出的各区域段进行标号(例如标记为1…，n)，并将所述路径记忆存储模块中存储的速度信息、姿态信息和位置信息按照各区域段进行分别对应；

步骤5、当控制车辆进行无人驾驶时，从起始点开始，由控制处理模块按照所述路径记忆存储模块中存储的速度信息、姿态信息和位置信息控制车辆按照相应的速度和转向行驶；

在该步骤中，由控制处理模块控制车辆行驶的过程具体为：

首先利用定位模块得到车辆的位置信息；

将所得到的位置信息与所述路径记忆存储模块内存储的位置信息进行比较，若两者差值在设定的允许范围内，则控制所述车辆按照所述路径记忆存储模块内存储的相应速度和转向行驶；

若两者差值不在设定的允许范围内，则继续寻找所述路径记忆存储模块内的相邻定位数据，直到两者差值在设定的允许范围内；

若遍历各区域段内的定位数据信息，仍然发现两者差值不在设定的允许范围内，则结束无人驾驶。

步骤6、依次类推，控制所述车辆在每个区域段内都按照所述路径记忆存储模块中与之相对应的参数进行自主行驶，直至抵达终点完成整个无人驾驶过程。

基于上述的方法，本发明实施例还提供了一种地下矿用铰接式车辆无人驾驶控制装置，如图2所示为本发明实施例所提供装置的结构示意图，所述装置包括定位模块、车辆信息检测模块、速度模块、路径记忆存储模块和控制处理模块，其中：

所述定位模块设置在井下巷道中，用于对铰接式车辆的位置信息进行实时检测；

所述车辆信息检测模块用于在车辆驾驶过程中，实时获取车体的关键姿态参数；

所述速度模块用于对车辆的实时行驶速度进行检测；主要通过安装在传动轴上的里程计来计算获取；

所述路径记忆存储模块用于存储车辆行驶过程中各种传感器的数据及位置数据信息，并按照一定的组合排列进行存储；具体实现中，还可以结合相邻采样周期的数据，实现对路径的分割处理；

所述控制处理模块用于按照所述路径记忆存储模块中存储的速度信息、姿态信息和位置信息控制车辆按照相应的速度和转向行驶。

具体实现中，上述位置信息是车辆在巷道中相对于起始点的位置坐标，分为横向位置和纵向位置坐标。

所述关键姿态参数包括铰接车辆前后的铰接角(在铰接点处安装铰接传感器)，以及车体航向角(陀螺仪直接计算或通过其他方式反推计算)。

综上所述，按照本发明实施例所提供的方法及装置，就可以方便的实现铰接式车辆的无人驾驶控制，且装置结构简单，工作过程稳定可靠。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。