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基于改进A*和人工势场算法的无轨胶轮车井下无人驾驶路径规划 被引量：69
1
作者 鲍久圣 张牧野 +5 位作者 葛世荣 刘琴 袁晓明 王茂森 阴妍 赵亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1347-1360,共14页
经过多年发展无人驾驶技术逐渐成熟,已经开始在地面车辆得到了广泛应用,同时也将成为解决无轨胶轮车在井下实现高效、安全、智能运输的重要途径,但与地面车辆成熟的无人驾驶技术不同,无人驾驶技术应用到井下仍存在许多问题亟待解决。针... 经过多年发展无人驾驶技术逐渐成熟,已经开始在地面车辆得到了广泛应用,同时也将成为解决无轨胶轮车在井下实现高效、安全、智能运输的重要途径,但与地面车辆成熟的无人驾驶技术不同,无人驾驶技术应用到井下仍存在许多问题亟待解决。针对井下人工驾驶的无轨胶轮车效率低且事故频发等问题,以无人驾驶无轨胶轮车为研究对象,通过仿真和试验开展井下路径规划方法研究。首先,通过分析比较常见路径规划算法的优缺点,分别选择采用最优性A*算法和人工势场算法作为无人驾驶无轨胶轮车全局和局部路径规划的基本算法;其次,针对全局路径规划传统A*算法搜索节点多和路径不平滑问题,分别使用指数函数加权和三次样条插值的方法对其进行改进,将改进前后算法在井下巷道内进行全局路径规划仿真,结果发现:改进后的算法搜索节点数减少了50%,在同一场景下规划路径所需时间仅为传统A*算法的20%,路径规划的效率得到了大幅度提升,生成的路径更加平滑且连续性也较好;同时,针对人工势场算法存在目标不可达、局部最优解等问题,分别引入斥力势场修正因子和出逃力并建立相对速度势场对其进行改进,对比改进前后算法在井下巷道内的局部路径规划仿真结果发现:改进后的人工势场算法可以在各种场景规划出更为合理的行车路径,安全性得到了保障;最后,利用微型无人车试验平台,按照8∶1的缩比搭建模拟井下巷道环境,对无人驾驶无轨胶轮车改进前后的路径规划算法分别进行了无障碍物和有障碍物的路径跟踪试验,结果表明:基于改进A*-人工势场联合算法规划出来的路径更加合理,在8∶1的缩比搭建模拟井下巷道环境中进行的无障碍物规划路径最大跟踪误差仅为0.0312 m,在巷道内会车和避障时能够规划合理的行驶路径,最大偏差仅为0.0353 m,能够满足无轨胶轮车井下无人驾驶要求。 展开更多
关键词 无轨胶轮车 井下无人驾驶 路径规划 A*算法优化 人工势场算法
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井下无人驾驶列车惯性导航定位系统 被引量：8
2
作者 杜京义 郭金宝 张渤 《工矿自动化》 北大核心 2018年第9期5-9,共5页
目前井下无人驾驶列车定位技术根据安装在车轮上的光电传感器推算列车位移,当井下无人驾驶列车行驶在潮湿轨道上发生打滑现象时,会产生定位误差。针对该问题,提出了一种井下无人驾驶列车惯性导航定位系统。该系统在现有井下无人驾驶定... 目前井下无人驾驶列车定位技术根据安装在车轮上的光电传感器推算列车位移,当井下无人驾驶列车行驶在潮湿轨道上发生打滑现象时,会产生定位误差。针对该问题,提出了一种井下无人驾驶列车惯性导航定位系统。该系统在现有井下无人驾驶定位技术基础上引入惯性导航模块,结合光电传感器数据和惯导数据,采用双阈值算法判断列车行驶异常状况,提高了无人驾驶列车的安全系数。惯性导航模块采用LPMS-NAV2测量目标载体的加速度、航向角,并计算目标载体的位置坐标;针对惯性导航模块测量目标载体加速度时受重力加速度影响的问题,采用z轴加速度补偿方法来消除重力加速度引入的误差;针对惯性导航模块定位时存在累积误差的问题,引入权值反馈约束算法,通过构建平方差损失函数对系统定位点进行权值约束,以降低累积误差。在井下巷道每个岔路口设置位置信标,对定位信息进行二次校准,进一步提高定位精度。室内测试结果表明,井下无人驾驶列车惯性导航定位系统的平均定位误差为0.52m。 展开更多
关键词 井下无人驾驶 惯性导航 权值反馈约束算法 双阈值算法 z轴加速度补偿方法 信标校准
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无轨胶轮车井下无人驾驶系统设计及控制策略研究 被引量：31
3
作者 王陈 鲍久圣 +4 位作者 袁晓明 葛世荣 骆彬 阴妍 刘琴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期520-528,共9页
无人驾驶具有自动、高效和准确度高等特点,经过多年发展已日趋成熟,且已在不少地面车辆上开始应用,将是无轨胶轮车在井下实现高效、安全、智能运输的重要解决方案之一。结合地面无人驾驶技术与煤矿井下巷道实际情况,设计了一种蓄电池无... 无人驾驶具有自动、高效和准确度高等特点,经过多年发展已日趋成熟,且已在不少地面车辆上开始应用,将是无轨胶轮车在井下实现高效、安全、智能运输的重要解决方案之一。结合地面无人驾驶技术与煤矿井下巷道实际情况,设计了一种蓄电池无轨胶轮车的井下无人驾驶系统,并重点对其无人驾驶控制策略进行了仿真研究。首先,基于WLR-9型矿用蓄电池无轨胶轮车,通过合理选用传感器组成感知系统,并对车辆的控制系统与执行系统进行改造,设计了无轨胶轮车无人驾驶系统;其次,采用多传感器融合方式解决无轨胶轮车在井下巷道内行驶时遇到的循迹和避障难题,基于模型预测的路径规划算法设计了无人驾驶系统的控制策略;最后,联合CarSim与Simulink建立了无人驾驶系统仿真模型,通过仿真从理论上验证无轨胶轮车无人驾驶系统设计的合理性。仿真结果表明,无人驾驶系统在25 km/h车速下轨迹跟踪的最大瞬时偏移量仅为7.8 cm,循迹效果良好;能够对障碍物及时作出反应,避开障碍物并重新规划新路径,生成的路径较为平滑且连续性好,避障过程中未发生打滑失控现象;能够及时识别对向车辆并提前减速制动,在根据井下会车规则判别出避车后,可迅速规划出新路径并进入躲避硐室内避车,至对向车辆离去后驶出躲避硐回到预定轨迹继续行驶,能够反映出无轨胶轮车无人驾驶系统控制策略的稳定性与可行性。 展开更多
关键词 无轨胶轮车 井下无人驾驶 循迹 避障 会车 控制策略
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基于计算机视觉技术的矿井电机车无人驾驶障碍物检测技术 被引量：20
4
作者 王京华 王李管 毕林 《黄金科学技术》 CSCD 2021年第1期136-146,共11页
针对传统计算机视觉方法难以实现障碍物实时检测和定位的问题,提出传统计算机视觉技术与深度学习目标检测算法YOLOv3相结合的障碍物智能检测方法。首先,采集电机车行驶区域(即有效检测区域)存在的障碍物数据并制作VOC格式数据集,使用YOL... 针对传统计算机视觉方法难以实现障碍物实时检测和定位的问题,提出传统计算机视觉技术与深度学习目标检测算法YOLOv3相结合的障碍物智能检测方法。首先,采集电机车行驶区域(即有效检测区域)存在的障碍物数据并制作VOC格式数据集,使用YOLOv3训练数据集,得到障碍物检测模型;然后,采用传统计算机视觉技术定位到轨道,使用"3邻域"搜索法获得轨道线坐标值,根据距离信息向轨道外侧扩展一定距离,提取有效检测区域,同时网格化图片,将障碍物的坐标换算为实际距离;最后,使用障碍物检测模型对有效检测区域进行检测。试验结果表明:该方法可以识别行驶区域内多种特征差异很大的目标物体,如电机车、人和大块落石等;该方法每秒可以处理6帧图片,现场采集的实际数据测试平均精确率达到93.2%。 展开更多
关键词 地下矿 无人驾驶电机车 障碍物智能检测 计算机视觉 YOLOv3 有效检测区域
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井下电机车轨道障碍物图像处理方法的智能识别技术 被引量：11
5
作者 于骞翔 张元生 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第8期150-157,共8页
"绿色、安全、和谐、智能、高效"成为矿业可持续发展的时代要求,智能矿山的建设有助于提高产业的自动化和智能化水平。井下电机车无人驾驶是井下运输智能化无人技术应用的重要一环,轨道障碍物检测作为无人驾驶的关键技术,能... "绿色、安全、和谐、智能、高效"成为矿业可持续发展的时代要求,智能矿山的建设有助于提高产业的自动化和智能化水平。井下电机车无人驾驶是井下运输智能化无人技术应用的重要一环,轨道障碍物检测作为无人驾驶的关键技术,能够保障井下有轨运输的效率和安全。为了达到不同距离、不同位置轨道中间和两侧的人、设备、碎石的识别和预警的目的,分析电机车的运行条件,梳理轨道障碍物的类型,根据运输环境和计算机视觉技术,对电机车在井下运输过程中影响运行的轨道障碍物进行智能识别。结合传统图像处理方法的轨道定位技术,描述电机车轨道区域划分的方法。采用最新的深度学习目标检测算法YOLOv5,对影响电机车运行的诸多因素分析和判断,是图像处理在矿山智能化的创新应用。 展开更多
关键词 井下有轨电机车 无人驾驶 计算机视觉 图像处理 YOLOv5算法
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地下矿山铲运机无人驾驶技术发展及应用 被引量：10
6
作者 杨洋 《现代矿业》 CAS 2018年第10期73-77,共5页
铲运机从有人驾驶迈向无人驾驶是地下矿山装备自动化发展必由之路。通过调研国内外铲运机无人驾驶技术的发展现状,分析其技术难点,并结合我国矿山发展的现状,对地下矿山铲运机无人驾驶技术进行了初步探索。以某矿山实际应用情况介绍了... 铲运机从有人驾驶迈向无人驾驶是地下矿山装备自动化发展必由之路。通过调研国内外铲运机无人驾驶技术的发展现状,分析其技术难点,并结合我国矿山发展的现状,对地下矿山铲运机无人驾驶技术进行了初步探索。以某矿山实际应用情况介绍了铲运机无人驾驶系统的功能和技术要求,生产实践也表明,无人设备可提高生产效率,减少人力成本及安全隐患,具有广泛的市场前景。未来借助国内以人工智能及大数据技术为代表的信息化技术发展浪潮,我国无人驾驶地下铲运机及其他无人设备存在弯道超车的可能性,在实现自动化的基础上,进一步实现地下矿山智能采矿。 展开更多
关键词 地下矿山 铲运机 无人驾驶 智能化
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无人驾驶技术在矿用电机车的应用研究 被引量：9
7
作者 吴鑫 《机械工程与自动化》 2021年第3期200-201,204,共3页
结合煤矿井下运输环境和无人驾驶技术要求,提出了运输调度网、光纤骨干网和移动接入网组成的三层网络结构,对基于无线网络传感的定位技术、轨道障碍物识别、井下环境检测和无刷直流电机运动控制等进行技术分析。电机车无人驾驶技术是集... 结合煤矿井下运输环境和无人驾驶技术要求,提出了运输调度网、光纤骨干网和移动接入网组成的三层网络结构,对基于无线网络传感的定位技术、轨道障碍物识别、井下环境检测和无刷直流电机运动控制等进行技术分析。电机车无人驾驶技术是集多种高新技术为一体的自动化、智能化技术,能显著提高煤炭生产的效率和安全性。 展开更多
关键词 矿用电机车 无人驾驶 电机车定位 障碍识别 井下环境检测
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无人驾驶技术在矿用电机车中的实施与应用 被引量：1
8
作者 侯华山 《今日自动化》 2023年第1期18-20,共3页
文章通过对实际矿井下运输条件的分析,对自动无人驾驶技术展开了研究,展现出无人驾驶在运输上的多种技术优势,促进行业的进一步发展。
关键词 自动化控制 无人驾驶技术 矿用电机车 实施与应用 井下环境监测
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地下矿山双机牵引无人驾驶电机车运输系统的应用实践 被引量：7
9
作者 陈慧泉 黄坚 《矿山机械》 2020年第10期24-27,共4页
以冬瓜山铜矿无人驾驶运输系统多年的试验和优化,总结了无人驾驶电机车运输系统运行的条件、牵引方式的选择,列控系统、井下有线无线通信系统、装载站控制系统,视频监控系统以及转辙机、门禁等辅助控制系统关键技术在实际应用中一些经... 以冬瓜山铜矿无人驾驶运输系统多年的试验和优化,总结了无人驾驶电机车运输系统运行的条件、牵引方式的选择,列控系统、井下有线无线通信系统、装载站控制系统,视频监控系统以及转辙机、门禁等辅助控制系统关键技术在实际应用中一些经验和思考,提出了符合实际生产的技术方案,为其他地下矿山选用无人驾驶电机车运输系统提供参考。 展开更多
关键词 地下矿山 双机牵引 无人驾驶 电机车运输系统
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