露天矿无人驾驶单编组运输硬件在环仿真测试系统及方法与流程

文档序号:25541442发布日期:2021-06-18 20:37阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种露天矿无人驾驶单编组运输硬件在环仿真测试系统,其特征在于,包括仿真平台、智能调度云平台、矿卡或宽体车无人驾驶系统的车载控制终端、装载点和卸载点的辅助车辆控制终端;

所述仿真平台用于提供仿真测试环境,实现对矿区单编组运输作业中的露天矿区环境、辅助车辆、矿卡或宽体车、矿区障碍物及动态障碍物运动轨迹的模拟仿真;其中,根据所述智能调度云平台中所录入的实车无人驾驶单编组运输应用所在的真实矿区地图的信息对所述露天矿区环境进行模拟,所述辅助车辆、所述矿卡或宽体车各车辆的仿真位置信息均在所述真实矿区地图的信息范围内并可精确设置;所述仿真平台分别与所述车载控制终端、所述辅助车辆控制终端进行通信交互;

所述智能调度云平台分别与所述车载控制终端、所述辅助车辆控制终端进行通信交互;所述矿卡或宽体车和所述辅助车辆的车辆模型在所述智能调度云平台中的真实矿区地图中实时显示并动态变化,用于获取和监控真实露天矿区环境中矿卡或宽体车、辅助车辆的状态,同时根据接收到的所述车载控制终端的运输作业类型申请和路权申请信息,进行路权分配并将调度任务指令下发至所述车载控制终端;所述车载控制终端用于根据所收到的调度任务指令控制所述仿真平台中矿卡或宽体车的车辆模型进行相应的作业类型。

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述仿真平台包括仿真软件环境、矿区元素精确位置设定模块、仿真模拟模块、时间同步模块、数据传输平台和运输工具状态灯色显示模块;

所述仿真软件环境用于提供仿真模型和仿真测试环境,所述仿真模型包括矿卡或宽体车车辆模型、电铲车辆模型、推土机车辆模型、露天矿区环境模型、感知传感器模型、露天矿区环境中障碍物模型及各障碍物运动轨迹;

所述矿区元素精确位置设定模块用于:将露天矿区环境模型中各区域及矿区道路的环境信息和地理位置信息设置成与所述智能调度云平台中的真实矿区地图中各区域及矿区道路的环境信息和地理位置信息相同;并实现将矿卡或宽体车车辆模型、电铲车辆模型、推土机车辆模型放置于露天矿区环境模型中与真实矿区地图中与实车相对应的位置处;

所述仿真模拟模块用于利用所述仿真模型在所述仿真测试环境中模拟数据,包括模拟车辆线控控制器数据、感知传感器数据、矿卡或宽体车车辆组合导航数据、装载点辅助车辆组合导航数据和卸载点辅助车辆组合导航数据;

所述时间同步模块用于:使所述仿真平台时间运行速率与真实时间流逝速率相同;同时模拟真实时间的gps周、gps周内秒数据,并将模拟的gps周、gps周内秒数据添加进模拟的矿卡或宽体车车辆组合导航数据、装载点辅助车辆组合导航数据和卸载点辅助车辆组合导航数据中;

所述数据传输平台用于传输所述仿真模拟模块的模拟数据至所述车载控制终端和所述辅助车辆控制终端,以及接收所述车载控制终端对矿卡或宽体车车辆模型的实时控制数据;

所述运输工具状态灯色显示模块用于:将所述仿真平台接收到所述车载控制终端的无人驾驶车辆灯色状态信息传输至外部真实led灯,实现实时监控矿卡或宽体车车辆模型的驾驶模式、驾驶状态以及是否存在故障。

3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述感知传感器模型包括激光雷达传感器、毫米波雷达传感器和摄像头传感器。

4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,矿卡或宽体车车辆模型、电铲车辆模型和推土机车辆模型的仿真模拟运动动作包括:矿卡或宽体车货斗上升、矿卡或宽体车货斗内石料流出、矿卡或宽体车货斗下降、电铲铲斗转动、电铲铲斗铲料、铲斗铲料后倒入矿卡或宽体车货斗、石料流出电铲铲斗并流入矿卡或宽体车中。

5.根据权利要求2-4之一所述的系统,其特征在于,所述数据传输平台包括数据交互与通信方式切换模块、多个计算机通信接口及多个通信设备;所述数据交互与通信方式切换模块用于提供所述仿真模拟模块的模拟数据与所述车载控制终端、所述辅助车辆控制终端的通信传输方式,并能够实现同一种模拟数据传输数据通信方式的选择切换;各计算机通信接口连接对应通信设备的一端,对应通信设备另一端连接至所述车载控制终端或所述辅助车辆控制终端,以将所述仿真模拟模块的模拟数据传输至所述车载控制终端或所述辅助车辆控制终端。

6.根据权利要求2-4之一所述的系统,其特征在于,所述车载控制终端包括规划决策控制模块、感知处理模块、车载网联模块、感知信息输入接口、规划决策和车辆控制交互接口、车辆组合导航数据输入接口、车载网联数据传输接口、车载v2x模块和车载人机交互界面;

所述感知信息输入接口用于接收所述仿真模拟模块模拟的感知传感器数据并传输至所述感知处理模块;所述感知处理模块用于处理所述感知传感器数据并将处理后的感知传感器数据传输至所述规划决策控制模块;所述车辆组合导航数据输入接口用于接收所述仿真模拟模块模拟的矿卡或宽体车车辆组合导航数据并传输至所述规划决策控制模块,并共享给所述车载网联模块;

所述规划决策控制模块基于接收到的处理后的感知传感器数据和矿卡或宽体车车辆组合导航数据进行决策,并通过所述规划决策和车辆控制交互接口接收所述仿真模拟模块模拟的车辆线控控制器数据,确定矿卡或宽体车车辆模型的控制数据并传输至所述数据传输平台,以控制矿卡或宽体车车辆模型的行驶;所述车载网联模块对矿卡或宽体车车辆组合导航数据进行处理提取出矿卡或宽体车车辆状态信息,通过所述车载网联数据传输接口将矿卡或宽体车车辆状态信息通过无线网络上传至所述智能调度云平台;所述车载v2x模块用于与所述辅助车辆控制终端进行通信交互,所述车载控制终端发送申请驶入/驶离装载点/卸载点的请求信息至所述辅助车辆控制终端,并接收所述辅助车辆控制终端的应答信息并将交互结果通过所述车载网联数据传输接口上传至所述智能调度云平台;所述车载人机交互界面用于选择矿卡或宽体车运输作业类型并进行作业类型申请。

7.根据权利要求2-4之一所述的系统,其特征在于,所述辅助车辆控制终端包括辅助车辆组合导航数据输入接口、辅助车辆网联数据传输接口、辅助车辆网联模块、辅助车辆v2x模块和辅助车辆人机交互界面;

所述辅助车辆组合导航数据输入接口用于接收所述仿真模拟模块模拟的装载点辅助车辆组合导航数据和卸载点辅助车辆组合导航数据,并共享给所述辅助车辆网联模块;所述辅助车辆网联模块对所述装载点辅助车辆组合导航数据和所述卸载点辅助车辆组合导航数据进行处理,提取出辅助车辆位置信息并通过所述辅助车辆网联数据传输接口通过无线网络上传至所述智能调度云平台;所述辅助车辆v2x模块用于与所述车载控制终端进行通信交互,接收所述车载控制终端发送的请求信息并发送应答信息至所述车载控制终端,并将交互结果通过所述辅助车辆网联数据传输接口上传至所述智能调度云平台;所述辅助车辆人机交互界面用于选择装载点装载作业模式或卸载点卸载作业模式。

8.根据权利要求2-4之一所述的系统,其特征在于,所述智能调度云平台基于矿卡或宽体车车辆状态信息和辅助车辆位置信息,实时监测矿卡或宽体车车辆模型的位置轨迹和装载区及卸载区空闲状态,并通过所述车载控制终端与所述辅助车辆控制终端的交互结果,实时监测矿卡或宽体车车辆模型的当前任务;之后基于实时监测的矿卡或宽体车车辆模型的位置轨迹和当前任务以及装载区及卸载区空闲状态,向所述车载控制终端发送指派任务,实现对矿卡或宽体车车辆模型进行实际的调度操作。

9.一种利用权利要求1-8之一所述的系统的露天矿无人驾驶单编组运输的硬件在环仿真测试方法,其特征在于,包括如下步骤:

s1:测试人员通过仿真平台进行初始化操作,依据待测试矿卡或宽体车的车载控制终端的安装车型、操纵性能以及所装载的传感器类型、具体数量、安装位置,完成对矿卡或宽体车的车辆模型的车辆基本参数及感知范围与内容的设定;根据实际智能调度云平台中的真实矿区地图的信息加载仿真露天矿区环境;精确设置矿卡或宽体车和辅助车辆的车辆模型在仿真的露天矿区环境中的位置;设置露天矿区环境中存在的障碍物及动态障碍物运动轨迹;确定无人驾驶单编组运输作业仿真测试场景;

s2:在仿真平台中模拟矿卡或宽体车的车辆线控控制器数据、感知传感器数据、矿卡或宽体车车辆组合导航数据、装载点辅助车辆组合导航数据、卸载点辅助车辆组合导航数据和当前时刻的gps周、gps周内秒数据,并在所有车辆组合导航数据中融入所模拟的当前时刻的gps周、gps周内秒数据;

s3:选择通信方式将模拟的车辆线控控制器数据、感知传感器数据和矿卡或宽体车车辆组合导航数据传输至车载控制终端;选择通信方式将模拟的装载点辅助车辆组合导航数据和卸载点辅助车辆组合导航数据传输至对应的辅助车辆控制终端;

s4:启动仿真平台后,运行车载控制终端和辅助车辆控制终端,将两者与智能调度云平台通信,车载控制终端向智能调度云平台发送运输作业类型申请及路权申请信息,智能调度云平台将调度任务命令下发至车载控制终端;车载控制终端依据接收到的感知传感器数据、车辆组合导航数据和调度任务命令进行决策,基于接收到的车辆线控控制器数据确定控制数据并传输至仿真平台,以控制矿卡或宽体车车辆模型的行驶并实时监控矿卡或宽体车车辆模型的运行状态;

s5:智能调度云平台将矿卡或宽体车指派到单编组运输作业仿真测试环境中的装载点/卸载点的车辆模型处进行装载/卸载任务,当矿卡或宽体车行驶到装载区或卸载区前的等待区域时,车载控制终端和辅助车辆控制终端进行通信交互,实现矿卡或宽体车向辅助车辆申请驶入/驶离装载区或申请驶入/驶离卸载区,辅助车辆对于矿卡或宽体车的申请进行应答。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,多个车载控制终端同时与智能调度云平台通信交互,实现多个矿卡或宽体车的单编组无人运输作业测试。


技术总结
本发明属于无人驾驶系统仿真技术领域,特别涉及一种露天矿无人驾驶单编组运输硬件在环仿真测试系统及方法。本系统包括仿真平台、智能调度云平台、车载控制终端、辅助车辆控制终端;仿真平台用于提供仿真测试环境,实现对单编组无人运输作业所处的真实矿区的矿区环境、辅助车辆、矿卡或宽体车、矿区障碍物的模拟仿真,各车辆的仿真位置信息均可精确设置与真实矿区中相同;仿真平台和智能调度云平台与车载控制终端、辅助车辆控制终端进行通信交互;智能调度云平台进行任务下发,车载控制终端控制运输车辆模型运动。本发明可以应用于露天矿区矿用无人驾驶车辆在装运卸整个作业闭环场景中的测试以及无人驾驶系统中各子系统的功能及通信交互测试。

技术研发人员:黄立明;张旭;付宁
受保护的技术使用者:北京踏歌智行科技有限公司
技术研发日:2021.04.29
技术公布日:2021.06.18
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