一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法与流程

本发明涉及采矿作业，尤其涉及一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法。

背景技术：

1、随着煤炭工业的不断发展，自动化和智能化水平在采煤作业中显得尤为重要。传统的采煤作业依赖人工驾驶和简单的导向系统，不仅效率低下，而且在复杂多变的矿井环境中，安全风险极高。特别是在地下矿井中，由于光线不足、空间狭窄、地形复杂等因素，采煤车常常面临导航精度低、避障能力差等问题。因此，开发一套高效、可靠的采煤车路径规划与避障系统成为提升采矿作业安全性和生产效率的关键。

2、惯性导航技术，结合gps定位与视觉识别，为解决上述问题提供了可能。惯性导航系统不受外界环境干扰，能够提供连续、自主的定位信息，而视觉识别技术则能有效识别前方障碍物，两者结合可显著提高采煤车的环境适应能力和自主导航性能。然而，如何精确地融合这些信息，实现动态路径规划与实时避障，仍是当前技术研究的重点。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法。

2、为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

3、本发明采用如下技术方案：

4、本发明提供一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，包括如下步骤：

5、s100：控制中心将预先规划的行进路径下发至采煤车控制模块；

6、s200：采煤车控制模块根据gps模块获取采煤车初始位置，并判断采煤车初始位置是否位于行进路径的起点；若否，则根据采煤车初始位置及行进路径的起点生成归航路径；

7、s300：采煤车控制模块根据归航路径驱动采煤车移动至行进路径的起点；其中，在采煤车移动至行进路径的起点过程中，通过惯性导航模块和视觉障碍识别模块进行避障。

8、进一步的，所述在采煤车移动至行进路径的起点过程中，通过惯性导航模块和视觉障碍识别模块进行避障，包括：

9、s310：视觉障碍识别模块使用相机捕捉采煤车前进方向的图像，并识别图像中的障碍物；

10、s320：获取障碍物位置；

11、s330：惯性导航模块预测采煤车的设定时间间隔后的位置；

12、s340：采煤车控制模块判断障碍物位置是否位于采煤车的设定时间间隔后的位置内，若是，则执行s350，若否，则执行s360；

13、s350：采煤车控制模块生成新的归航路径，并重新执行s310；

14、s360：采煤车控制模块驱动采煤车按照原始的归航路径继续行进。

15、进一步的，所述步骤s320包括：

16、s321：获取相机内参和相机外参；其中相机内参包括焦距和主点位置，相机外参包括旋转矩阵和平移向量；

17、s322：提取像素坐标，确定障碍物位于图像上的像素位置；

18、s323：转换归一化坐标，使用相机内参将像素坐标转换为归一化坐标；

19、s324：三维坐标重建，使用归一化坐标和焦距，获取障碍物在相机坐标系下的三维坐标；

20、s325：获取世界坐标，使用相机外参将相机坐标系下的障碍物位置转换至世界坐标系中，获取障碍物位于世界坐标系中的坐标。

21、进一步的，所述障碍物包括岩石、坑洞或其他采煤机。

22、进一步的，所述的一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，还包括如下步骤：

23、s400：采煤车控制模块将归航路径发送至控制中心，控制中心根据归航路径生成预估归航时长；

24、s500：当到达预估归航时长时，控制中心判断采煤车是否到达行进路径的起点，若预估归航时长内采煤车未到达行进路径的起点，则控制中心生成巡检信息，并将巡检信息下发至移动终端，其中所述巡检信息包括：采煤车编号和归航路径。

25、进一步的，所述的一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，还包括如下步骤：

26、s600：移动终端根据获取到的所述巡检信息，于移动终端的屏幕上生成采煤车编号、归航路径和故障原由采集框，并发出声音示警；

27、s700：当移动终端采集到故障原由且采集到发送信号后，将采煤车编号、归航路径和故障原由绑定生成反馈信息，上传至控制中心

28、本发明所带来的有益效果：

29、提高安全性与可靠性：通过集成gps模块、惯性导航模块和视觉障碍识别模块，该方法能够在复杂矿井环境下实现精准定位和障碍物的即时识别，显著降低碰撞风险，保障采煤作业人员和设备的安全；

30、优化路径规划效率：结合视觉障碍识别与惯性导航预测，能够动态调整采煤车的行进路线，避免障碍物，确保采煤车始终沿最安全高效的路径行进，从而提升整体作业效率；

31、提升运维管理智能化水平：通过将归航路径及预计时长等信息实时反馈至控制中心及移动终端，实现了采煤车运行状态的远程监控与智能分析，便于及时调度和故障处理，增强了矿井作业的信息化管理水平；

32、故障响应机制：一旦采煤车未能按预定计划归航，系统自动触发巡检流程，移动终端的介入使得故障信息收集更加便捷，促进了故障的快速定位和处理，减少了停机时间，保障了生产的连续性。

1.一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，其特征在于，所述在采煤车移动至行进路径的起点过程中，通过惯性导航模块和视觉障碍识别模块进行避障，包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，其特征在于，所述步骤s320包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，其特征在于，所述障碍物包括岩石、坑洞或其他采煤机。

5.根据权利要求4所述的一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，其特征在于，还包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种基于惯性导航的采煤车路径规划与避障方法，其特征在于，还包括如下步骤：