[發明專利]礦區三維地圖構建系統和方法

在審

• 申請號: 202110920940.2
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113706702A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 肖天中;張昊;李軍
• 申請（專利權）人: 重慶九洲星熠導航設備有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 佛山市海融科創知識產權代理事務所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳志超;許家裕

本發明提供了一種礦區三維地圖構建系統和方法，通過無人機方便快捷地得到礦區全局的三維點云圖為底圖，然后與路側感知端及礦車實時獲取的局部三維點云圖進行融合得到全局三維點云圖，與現有技術中僅靠車輛本身攜帶的設備進行掃描來構建三維地圖的方式相比，三維地圖構建更容易，構建速度更快，能夠根據礦區地形變化情況更及時地更新三維地圖；而且與現有技術中僅靠車輛本身攜帶的設備進行掃描來構建三維地圖的方式相比，能夠在揚塵環境中構建出更大范圍的三維地圖。

技術領域

本發明涉及自動駕駛技術領域，尤其涉及一種礦區三維地圖構建系統和方法。

背景技術

自動駕駛技術不僅能避免或減少對駕駛人員健康、安全的危害或威脅，而且將大幅提升效率、降低成本，更加經濟、節能和環保，因此在露天礦場中具有較好的應用前景，可在礦車上應用以實現物料的無人化運輸。要實現礦車的自動駕駛，需要先構建礦場的三維高精度地圖，以用于進行路徑規劃；現有的三維高精度地圖的構建方法一般是針對城市道路而開發的，僅靠車輛本身攜帶的設備進行掃描來構建三維地圖，而礦區與城市環境相比，具有揚塵密度大、隨著采掘進度不同地形環境變化較快、道路上經常出現灑落物和坡道落石等特點，從而導致以下問題：

1.由于地形環境變化較快需要經常重新構建三維地圖，對于傳統的三維地圖構建方法，耗時耗力，降低礦區的作業效率；

2.由于揚塵密度大，傳感器的有效距離大大縮小，而傳統方法中僅依靠車上的傳感器進行點云數據采集，難以構建礦區全貌的三維地圖；

3.由于道路上經常出現灑落物和坡道落石會對道路造成損害，僅依靠車上的傳感器進行點云數據采集，難以掌握道路實時情況。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本申請實施例的目的在于提供一種礦區三維地圖構建系統和方法，旨在解決礦區環境下三維地圖構建困難、繁瑣和更新不及時的問題。

第一方面，本申請實施例提供一種礦區三維地圖構建系統，包括無人機、礦車和多個路側感知端，所述無人機、礦車和路側感知端均包括激光雷達、差分GNSS導航設備、IMU慣性測量單元；

所述無人機用于通過對應的激光雷達、差分GNSS導航設備、IMU慣性測量單元獲取礦區全局的三維點云圖作為底圖，并發送至所述礦車；

所述路側感知端設置在礦區道路的路側，并用于通過對應的激光雷達、差分GNSS導航設備、IMU慣性測量單元獲取路側感知端所在區域的第一局部三維點云圖，并發送至所述礦車；

所述礦車用于通過對應的激光雷達、差分GNSS導航設備、IMU慣性測量單元獲取礦車所在區域的第二局部三維點云圖，把所述第一局部三維點云圖和所述第二局部三維點云圖進行融合，得到初步融合的局部三維點云圖，然后把所述初步融合的局部三維點云圖與所述底圖進行融合得到融合的全局三維點云圖。

本申請實施例的礦區三維地圖構建系統，當礦區地形改變時，可通過無人機方便快捷地得到礦區全局的三維點云圖為底圖，然后與路側感知端及礦車實時獲取的局部三維點云圖進行融合得到全局三維點云圖，與現有技術中僅靠車輛本身攜帶的設備進行掃描來構建三維地圖的方式相比，三維地圖構建更容易，構建速度更快，能夠根據礦區地形變化情況更及時地更新三維地圖；而且與現有技術中僅靠車輛本身攜帶的設備進行掃描來構建三維地圖的方式相比，能夠在揚塵環境中構建出更大范圍的三維地圖。

優選地，所述無人機、礦車和路側感知端在通過對應的激光雷達、差分GNSS導航設備、IMU慣性測量單元獲取對應的三維點云圖的時候：

用激光雷達獲取掃描點在激光雷達坐標系中的坐標；

根據以下公式計算所述掃描點在地心直角坐標系中的坐標：

；