[发明专利]用于计算环境表征与环境之间的一致性的方法以及装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境表征的验证，以及一种验证环境表征的方法。本发明还涉及一种装置以及采矿和/或工程机器。

背景技术

许多领域都在不断地提高效率、生产率以及安全性，其中领域之一是地下开采。在这种开采中，发生改变/改进以实现上述目的的一个领域涉及使至少一些用于采矿的车辆/机器的某些功能自动化。例如，期望诸如装料机之类的某些机器可自动驱动，也就是，该机器不仅无需司机驾驶，而且可完全由自己完成功能。

期望进行自动化操作的这种车辆的一个示例包括所谓的LHD(装料、运输以及倾倒)机器。这些机器常常用于移去碎石，将碎石运输至倾倒碎石的特定地点，然后，该机器返回相同地点重新装料。因此，这些机器常常反复执行同样的运动，这使这种类型的机器/运动非常适于自动化。

这些机器由司机预先在该机器上或例如借助于无线电控制手动驱动。然而，由于诸如司机安全性、事故风险、劳务费等因素，期望以完全自动的方式移动这种装料机。

一种实现这种完全自动操作的现有系统基于三步原理，其中，在路线记录步骤中，机器首先在轨道上被手动驱动，稍后在该轨道上自主驱动，同时，记录来自布置在该机器上的不同发射器的信号。在第二步中，生成路线以基于至少一些上面记录的发射信号创建坐标系统，从而覆盖该机器将要移动的区域。在记录期间，在这个坐标系统中，描述由该机器行驶的路线以及关于例如路线不同部分的适合的速度的信息。此外，如果没有预先提供地图表征，借助于发射器信息，能够为机器在其中移动的隧道的通路创建地图表征。

第三步包括重现，其中关于如何手动移动机器以及环境表征的坐标信息被用来沿与第一步中机器手动移动相同的路径自主移动机器。

在路线的自主重现(运输)期间，通过例如估计确定机器在坐标系统中的位置，环境表征及期望的移动路线在该坐标系统中限定。

用于寻找位置的环境表征可包括机器将在其中自主移动的隧道中路径的地图表征，并且它能够预先生成或借助于上述收集的发射器信息生成。如果该地图基于路线记录的数据生成，那么开始时能够假设坐标系统包括整个石块，但是之后，部分石块在机器上的距离扫描仪检测到自由路径的情况下被“清除”(可替换地，可使用未使用过的地图，其中，距离扫描仪测量的距离用于生成代表岩壁及其它障碍物的线段)。当路线生成达到末端时，表征已经因此生成。

不管环境表征如何生成，在上述类型的系统中正确的环境描述是非常重要的，因为如果由于某种原因它是环境实际如何出现在路线的相应部分的不好的表征，就有机器迷路或错误驱动的风险并且导致对机器或环境的损害。

用于生成这种环境表征的过程可能是复杂的并且大部分可能会出现问题。如上所述，可基于来自多个不同发射器的发射器信息生成地图。这种发射器的示例是中角发射器(middle angle transmitter)、行驶距离发射器以及一个或多个激光距离扫描仪。地图材料可能是有缺陷的，例如，由于用于生成地图一个或多个的传感器发出错误信号，诸如，错误的距离和/或方向。在某些情况下，甚至可使用来自测量机器行驶方向的陀螺仪的信息，在这种情况下，故障的陀螺仪可能发出错误信息。此外，记录路线处的环境可使环境表征的质量较差，例如，物体或表面可能吸收或反射来自激光距离扫描仪的光。

因此，验证生成的环境表征确实符合实际是重要的。然而，这种验证难以完成，并且通常需要训练有素的眼睛识别地图上的错误，但即使这样也不能肯定发现所有缺陷。

因此，需要一种改进的验证环境表征实际上与环境真正如何出现一致的方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种解决上述问题的验证环境表征的方法。

本发明涉及一种用于计算环境表征与环境之间一致性的方法及装置，其中，所述环境表征构成至少二维表征，其中表征的两点之间的距离与所述环境的对应距离具有已知关系。该方法涉及使用车辆的数学模型，并且基于存储的数据，来估计车辆上的一点在所述环境表征中的第一位置，并且，对于所述环境表征中的第一估计位置，来计算第一组预计参数值。此外，该方法涉及将所述计算得到的第一组预计参数值与第二组存储参数值比较，其中，所述第二组存储参数值已被确定为用于第二位置，其中所述第二位置构成在所述环境中与所述第一估计位置基本对应的位置。此外，该方法涉及使用所述比较计算所述环境与所述环境表征之间的一致性的度量。