[發明專利]一種基于激光雷達的地下礦區坡度檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202310042577.8
• 申請日: 2023-01-28
• 公開（公告）號: CN116047464B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 陳志軍;汪杰;蘇紫鵬;吳曦曦;張晶明;羅鵬;吳超仲
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S17/88;G01S17/89;G01S17/931;G06T7/521
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

本發明公開一種基于激光雷達的地下礦區坡度檢測方法及系統，方法包括：基于采集的激光點云數據構建礦區點云地圖；加載礦區點云地圖，對地圖中的點云做特征提取，并基于提取的點云的單點特征得到地面區域點云地圖；對地面區域點云地圖進行分割，得到長度定量的二級區域，并將每個二級區域劃分為兩個三級區域；計算每一三級區域的坡度，以兩個三級區域的坡度差的絕對值來表達當前二級區域所在路面的顛簸程度。本發明為開發者或使用者提供了地下礦區的坡度檢測方法，可精確測出地下礦區所有路線的坡度數據，通過車道左右兩側的坡度差來反映車道的顛簸程度，為礦車在地下礦區上下坡速度控制及路徑規劃提供了可靠的數據參考。

技術領域

本發明涉及無人駕駛技術領域，尤其涉及地下礦區無人駕駛的決策輔助，具體為一種基于激光雷達的地下礦區坡度檢測方法及系統。

背景技術

汽車路徑規劃與決策控制是自動駕駛的核心技術之一，速度控制又是決策控制的關鍵技術之一。無人礦車運輸礦物上下坡時需要兼顧運輸安全與效率，速度控制的重要依據之一就是坡度的大小。

目前坡度檢測常采用基于重力原理的儀器測量，地下礦區運輸通道這一場景的特點是路線復雜、線路較長、燈光昏暗。人工用儀器測量地下礦區坡度不僅效率地下，且采集的坡度數據無法直接用于自動駕駛的控制決策輔助。如果想要用于自動駕駛控制，將坡度數據映射到地圖上，需要經過復雜的轉換，且測量位置與地圖標記位置會存在較大誤差。

現有的坡度檢測方法都是只針對某一特定區域的坡度進行測量，在地下礦區這種大型復雜的場景中，沒有一套一次性將區域內所有道路坡度測量并保存在地圖中為自動駕駛決策控制做參考的解決方案。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于激光雷達的地下礦區坡度檢測方法及系統，用以解決上述至少一個技術問題。

根據本發明說明書的一方面，提供一種基于激光雷達的地下礦區坡度檢測方法，所述方法包括：

基于采集的激光點云數據構建礦區點云地圖；

加載礦區點云地圖，對地圖中的點云做特征提取，并基于提取的點云的單點特征得到地面區域點云地圖；

對地面區域點云地圖進行分割，得到長度定量的二級區域，并將每個二級區域劃分為兩個三級區域；

計算每一三級區域的坡度，以兩個三級區域的坡度差的絕對值來表達當前二級區域所在路面的顛簸程度。

上述技術方案為開發者或使用者提供了地下礦區的坡度檢測方法，可以精確測出地下礦區所有路線的坡度數據，通過車道左右兩側的坡度差來反映車道的顛簸程度，為礦車在地下礦區上下坡速度控制及路徑規劃提供了可靠的數據參考，增強了礦車運輸的安全性與效率。

上述技術方案中得到長度定量的二級區域，相鄰二級區域之間首尾相連。

作為進一步的技術方案，所述方法還包括：采用回環檢測和后端優化相結合的方式來構建礦區點云地圖。

可選地，在地下礦區運輸通道內，按照指定的路徑，用雷達采集完所有區域路段后回到初始位置，以完成回環檢測。采用這種回環檢測的方法能夠減小累計誤差，提高構建的地圖質量。

可選地，采集的雷達數據發往后端，在后端采用BA圖優化算法進行數據優化，以減小建圖過程中產生的累計誤差，提高建圖的質量。

作為進一步的技術方案，所述方法還包括：選取點云曲率作為點云的單點特征，采用二次曲面擬合的方法來計算點云曲率。采用二次曲面擬合的方法來計算點云曲率，是為了使算法簡單、高效、穩定性強。

作為進一步的技術方案，所述方法還包括：對整個地下礦區運輸通道進行分段，獲取每一段通道對應點云地圖上的點云曲率分布，剔除每一段通道的左右礦壁及礦頂，得到每一段通道的地面點云地圖數據；根據每一段通道的地面點云地圖數據，得到整個地下礦區運輸通道的地面區域點云地圖。