矿用无轨胶轮车及其自动驾驶系统的制作方法

1.本实用新型涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种矿用无轨胶轮车及其自动驾驶系统。


背景技术：

2.自动驾驶技术是当前汽车行业重要的前沿技术和发展方向。煤矿井下运输车辆具有运行频繁、运输量大和运行距离长等特点，且巷道狭窄，光线阴暗，沿线道路环境复杂，容易造成安全事故的发生；同时煤矿井下环境是一种相对封闭空间，车辆行驶中突发因素可控，因此，煤矿井下辅助运输更需要也更利于自动驾驶技术的推广运用。
3.目前在相对较为成熟的自动驾驶技术落地案例大多针对码头、港口、园区、露天矿上等封闭场所，所采用的方法是通过在车身四周安装雷达、摄像头等传感器感知车辆周边环境，再结合gnss信号实现预定路线的自动驾驶功能。相较于地面环境，煤矿井下无法接收到gnss信号，现有的自动驾驶车辆无法适用于煤矿井下，无法获取车辆井下的精确定位信息，进而难以保证自动驾驶的安全性。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有自动驾驶车辆无法适用于煤矿井下，本实用新型提供一种矿用无轨胶轮车，适用于煤矿井下，提高煤矿井下运输车辆运行的安全性。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿用无轨胶轮车，包括：车辆本体，所述车辆本体内设置有控制主机；惯性导航仪，固定设置在位于所述车辆本体顶部的中心位置；uwb标识卡，固定设置在所述车辆本体的顶部；第一通信模块，固定设置在所述车辆本体的顶部；若干本安摄像仪，至少固定设置在所述车辆本体的两侧以及所述车辆本体的顶部；雷达检测系统，固定设置在所述车辆本体上；其中，所述惯性导航仪、所述uwb标识卡、所述第一通信模块、所述本安摄像仪以及所述雷达检测系统均与所述控制主机连接。
6.进一步，具体地，所述雷达检测系统包括：若干本安超声波雷达，至少固定设置在车辆本体的前端、所述车辆本体的后端以及所述车辆本体的两侧；两个本安激光雷达，分别固定设置在位于所述车辆本体的前保险杠两侧，且相互对称；本安毫米波雷达，固定设置在位于靠近所述车辆本体的前保险杠的中心位置处。
7.进一步，具体地，所述本安超声波雷达的数量为十二个，四个所述本安超声波雷达设置在位于所述车辆本体前端、且延伸至所述车辆本体的前保险杠上，四个所述本安超声波雷达设置在位于所述车辆本体后端、且延伸至所述车辆本体的后保险杠上，四个所述本安超声波雷达设置在位于所述车辆本体左右两侧、且靠近所述车辆本体后端；每个所述本安超声波雷达均在同一水平线上。
8.进一步，具体地，所述本安摄像仪的数量为六个，分别是第一本安摄像仪、第二本安摄像仪、第三本安摄像仪、第四本安摄像仪、第五本安摄像仪以及第六本安摄像仪；所述
第一本安摄像仪和所述第二本安摄像仪分别设置在位于所述车辆本体两侧的后视镜上；所述第三本安摄像仪和所述第四本安摄像仪设置在所述车辆本体的顶部，且分别位于所述本安惯性导航装置的前后位置；所述第五本安摄像仪设置在所述车辆本体的顶部，且位于所述本安惯性导航装置的左右任一侧；所述第六本安摄像仪设置在所述车辆本体内部，且朝向所述驾驶座。
9.进一步，具体地，所述第五本安摄像仪的镜头为长焦镜头。
10.进一步，具体地，每个所述本安超声波雷达的安装高度距离水平地面50-70cm。
11.进一步，具体地，所述本安激光雷达的安装高度和所述车灯或所述后视镜的高度相同。
12.进一步，具体地，所述本安毫米波雷达的安装高度距离所述水平地面60-80cm，所述本安毫米波雷达的收发面垂直于所述水平地面。
13.进一步，具体地，所述第一通信模块为5g模块。
14.一种矿用无轨胶轮车的自动驾驶系统，包括如上所述的矿用无轨胶轮车。
15.本实用新型的有益效果是，本实用新型的矿用无轨胶轮车，通过惯性导航和uwb定位技术，确保了矿用无轨胶轮车在井下无gnss信号的情况下，车辆能够实现精确定位，提高了煤矿井下运输车辆运行的安全性，利用雷达检测系统获取雷达信号，本安摄像仪采集井下图像，全面地探测到矿用无轨胶轮车周边是否有障碍物，保证了矿用无轨胶轮车障碍物感知结果的精确度，进而保证了自动驾驶技术的安全性。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
17.图1是本实用新型最优实施例的结构示意图。
18.图2是本实用新型矿用无轨胶轮车的部分设备的安装位置示意图。
19.图3是矿用无轨胶轮车自动驾驶系统的结构示意图。
20.图中100、矿用无轨胶轮车；1、车辆本体；11、控制主机；2、惯性导航仪；3、uwb标识卡；4、第一通信模块；5、本安摄像仪；51、第一本安摄像仪；52、第二本安摄像仪；53、第三本安摄像仪；54、第四本安摄像仪；55、第五本安摄像仪；6、雷达检测系统；61、本安超声波雷达；62、本安激光雷达；63、本安毫米波雷达；700、第二通信模块；800、智能路测系统；801、感知模块；802、处理模块。
具体实施方式
21.现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
22.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特
征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.如图1-2所示，是本实用新型最优实施例，一种矿用无轨胶轮车，包括：车辆本体1，车辆本体1内设置有控制主机11，控制主机11用于对车辆本体1上的设备进行控制；惯性导航仪2，固定设置在位于车辆本体1顶部的中心位置，惯性导航仪2获取车辆的加速度、角速度以及磁场强度信息；uwb标识卡3，固定设置在车辆本体1的顶部，用于发射uwb脉冲信号；第一通信模块4，固定设置在车辆本体1的顶部，用于信号交互；若干本安摄像仪5，至少固定设置在车辆本体1的两侧以及车辆本体1的顶部，用于采集行车过程中的图像信息；雷达检测系统6，固定设置在车辆本体1上，对周围环境进行检测，以对障碍物等进行识别，引导矿用卡车安全运行；其中，惯性导航仪2、uwb标识卡3、第一通信模块4、本安摄像仪5以及雷达检测系统6均与控制主机11连接，控制主机11还用于对惯性导航仪2、uwb标识卡3、第一通信模块4、本安摄像仪5以及雷达检测系统6传输的数据进行分析处理。
25.在实施例中，雷达检测系统6包括：若干本安超声波雷达61，至少固定设置在车辆本体1的前端、车辆本体1的后端以及车辆本体1的两侧；通过主动发射超声波并接收反射波来探测车辆周围障碍物，扫除视野死角和视线模糊的缺陷，为车辆近距离紧急避障及倒车掉头等功能提供支撑。两个本安激光雷达62，分别固定设置在位于车辆本体1的前保险杠两侧，且相互对称；激光雷达主动发射红外或者可见光波段的激光束，接收从目标反射回的光束来获取目标的位置信息，位置信息包括目标距离、方位、高度、速度、姿态、形状、材质等数据。本安毫米波雷达63，固定设置在位于靠近车辆本体1的前保险杠的中心位置处。通过主动发射高频的毫米级无线电波并接收目标回波来探测障碍物，为车辆避障提供数据，提供的数据包括车辆前方的物体距离、方向、速度等数据。
26.在实施例中，本安超声波雷达61的数量为十二个，四个本安超声波雷达61设置在位于车辆本体1前端、且延伸至车辆本体1的前保险杠上，四个本安超声波雷达61设置在位于车辆本体1后端、且延伸至车辆本体1的后保险杠上，四个本安超声波雷达61设置在位于车辆本体1左右两侧、且靠近车辆本体1后端；本安超声波雷达61发射角覆盖整个车辆本体1，每个本安超声波雷达61均在同一水平线上，确保超声波雷达信号无死角发射。
27.需要说明的是，每个本安超声波雷达61的安装高度距离水平地面50-70cm；本安激光雷达62的安装高度和车灯或后视镜的高度相同；本安毫米波雷达63的安装高度距离水平地面60-80cm，本安毫米波雷达63的收发面垂直于水平地面。确保雷达信号能传输到更远的距离，以及跟密集、快速的获取被反射的信号。
28.在实施例中，本安摄像仪5的数量为六个，分别是第一本安摄像仪51、第二本安摄像仪52、第三本安摄像仪53、第四本安摄像仪54、第五本安摄像仪55以及第六本安摄像仪；第一本安摄像仪51和第二本安摄像仪52分别设置在位于车辆本体1两侧的后视镜上，第三本安摄像仪53和第四本安摄像仪54设置在车辆本体1的顶部，且分别位于惯性导航仪2的前后位置，第五本安摄像仪55设置在车辆本体1的顶部，且位于惯性导航仪2的左右任一侧、第
六本安摄像仪设置在车辆本体1内部，且朝向驾驶座。第一本安摄像仪51、第二本安摄像仪52、第三本安摄像仪53以及第五本安摄像仪55用于感测车辆正前方的障碍物，第四本安摄像仪54用于感测车辆后方的障碍物，第一本安摄像仪51、第二本安摄像仪52、第三本安摄像仪53、第四本安摄像仪54以及第五本安摄像仪55识别煤矿井下车道线以及巷道壁，实现车道保持/偏离警告及辅助、行人侦测、交通标志识别(tsr)、碰撞预警和盲点监测，形成辅助视觉监测。第六本安摄像仪用于监测自动驾驶操作过程和驾驶人员的行为。
29.在实施例中，第四本安摄像仪54的镜头为短焦镜头，便于对近向图像采集识别；第五本安摄像仪55的镜头为长焦镜头，便于对远向图像采集识别。
30.在实施例中，第一通信模块4为5g模块，但不仅限如此，也可以是4g模块。
31.需要说明的是，本安超声波雷达61、本安激光雷达62、本安毫米波雷达63、本安摄像仪5、惯性导航仪2以及uwb标识卡3均是现有产品安装在矿用无轨胶轮车上。
32.一种矿用无轨胶轮车的自动驾驶系统，包括如上的矿用无轨胶轮车100。
33.如图3所示，自动驾驶系统还包括：第二通信模块700以及智能路测系统800。智能路测系统800包括感知模块801和处理模块802，感知模块801用于对感知井下巷道的环境，如井下交通的信号灯信息以及矿用无轨胶轮车的定位信息。处理模块802用于对获取的信息进行存储和处理，并将处理后的信息通过第二通信模块700传输给矿用无轨胶轮车。
34.感知模块801包括：uwb定位基站，用于与矿用无轨胶轮车上的uwb标识卡3信息交互，实时监测目标车辆的位置以及编码信息。
35.第二通信模块700为5g模块或4g模块，优选5g模块，传输距离远且传输速度快，提高了数据处理的效率。智能路测系统通过第二通信模块700将处理后的信息传输给矿用无轨胶轮车，实现自动驾驶。
36.本实用新型的矿用无轨胶轮车，通过惯性导航和uwb定位技术，确保了矿用无轨胶轮车在井下无gnss信号的情况下，车辆能够实现精确定位，提高了煤矿井下运输车辆运行的安全性，利用雷达检测系统获取雷达信号，本安摄像仪采集井下图像，全面地探测到矿用无轨胶轮车周边是否有障碍物，保证了矿用无轨胶轮车障碍物感知结果的精确度，进而保证了自动驾驶技术的安全性。
37.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种矿用无轨胶轮车，其特征在于，包括：车辆本体(1)，所述车辆本体(1)内设置有控制主机(11)；惯性导航仪(2)，固定设置在位于所述车辆本体(1)顶部的中心位置；uwb标识卡(3)，固定设置在所述车辆本体(1)的顶部；第一通信模块(4)，固定设置在所述车辆本体(1)的顶部；若干本安摄像仪(5)，至少固定设置在所述车辆本体(1)的两侧以及所述车辆本体(1)的顶部；雷达检测系统(6)，固定设置在所述车辆本体(1)上；其中，所述惯性导航仪(2)、所述uwb标识卡(3)、所述第一通信模块(4)、所述本安摄像仪(5)以及所述雷达检测系统(6)均与所述控制主机(11)连接。2.如权利要求1所述的矿用无轨胶轮车，其特征在于，所述雷达检测系统(6)包括：若干本安超声波雷达(61)，至少固定设置在车辆本体(1)的前端、所述车辆本体(1)的后端以及所述车辆本体(1)的两侧；两个本安激光雷达(62)，分别固定设置在位于所述车辆本体(1)的前保险杠两侧，且相互对称；本安毫米波雷达(63)，固定设置在位于靠近所述车辆本体(1)的前保险杠的中心位置处。3.如权利要求2所述的矿用无轨胶轮车，其特征在于，所述本安超声波雷达(61)的数量为十二个，四个所述本安超声波雷达(61)设置在位于所述车辆本体(1)前端、且延伸至所述车辆本体(1)的前保险杠上，四个所述本安超声波雷达(61)设置在位于所述车辆本体(1)后端、且延伸至所述车辆本体(1)的后保险杠上，四个所述本安超声波雷达(61)设置在位于所述车辆本体(1)左右两侧、且靠近所述车辆本体(1)后端；每个所述本安超声波雷达(61)均在同一水平线上。4.如权利要求3所述的矿用无轨胶轮车，其特征在于，所述本安摄像仪(5)的数量为六个，分别是第一本安摄像仪(51)、第二本安摄像仪(52)、第三本安摄像仪(53)、第四本安摄像仪(54)、第五本安摄像仪(55)以及第六本安摄像仪；所述第一本安摄像仪(51)和所述第二本安摄像仪(52)分别设置在位于所述车辆本体(1)两侧的后视镜上；所述第三本安摄像仪(53)和所述第四本安摄像仪(54)设置在所述车辆本体(1)的顶部，且分别位于所述惯性导航仪(2)的前后位置；所述第五本安摄像仪(55)设置在所述车辆本体(1)的顶部，且位于所述惯性导航仪(2)的左右任一侧；所述第六本安摄像仪设置在所述车辆本体(1)内部，且朝向驾驶座。5.如权利要求4所述的矿用无轨胶轮车，其特征在于，所述第五本安摄像仪(55)的镜头为长焦镜头。6.如权利要求4所述的矿用无轨胶轮车，其特征在于，每个所述本安超声波雷达(61)的安装高度距离水平地面50-70cm。7.如权利要求4所述的矿用无轨胶轮车，其特征在于，所述本安激光雷达(62)的安装高度和车灯或所述后视镜的高度相同。
8.如权利要求6所述的矿用无轨胶轮车，其特征在于，所述本安毫米波雷达(63)的安装高度距离所述水平地面60-80cm，所述本安毫米波雷达(63)的收发面垂直于所述水平地面。9.如权利要求1所述的矿用无轨胶轮车，其特征在于，所述第一通信模块(4)为5g模块。10.一种矿用无轨胶轮车的自动驾驶系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项的所述的矿用无轨胶轮车。

技术总结
本实用新型涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种矿用无轨胶轮车及其自动驾驶系统，一种矿用无轨胶轮车，包括：车辆本体，车辆本体内设置有控制主机；惯性导航仪，固定设置在位于车辆本体顶部的中心位置；UWB标识卡，固定设置在车辆本体的顶部；第一通信模块，固定设置在车辆本体的顶部；若干本安摄像仪，至少固定设置在车辆本体的两侧以及车辆本体的顶部；雷达检测系统，固定设置在车辆本体上；其中，惯性导航仪、UWB标识卡、第一通信模块、本安摄像仪以及雷达检测系统均与控制主机连接。本实用新型的一种矿用无轨胶轮车，适用于煤矿井下，提高煤矿井下运输车辆运行的安全性。矿井下运输车辆运行的安全性。矿井下运输车辆运行的安全性。


技术研发人员：王天宇 周李兵 邹盛 王国庆 赵叶鑫 于政乾 陈晓晶 卫健健 蒋雪利 王超凡
受保护的技术使用者：天地（常州）自动化股份有限公司
技术研发日：2023.01.03
技术公布日：2023/7/4