[发明专利]一种露天矿用自卸车防撞系统

权利要求书

1.一种露天矿用自卸车防撞系统，其特征在于：包括用于测距的左侧激光雷达、中间激光雷达、右侧激光雷达、尾部激光雷达，用于识别车辆前方物体的摄像头组、用于测量车辆方向盘旋转角度的转角传感器、用于测量车辆车速的速度传感器、用于数据处理的车载电脑终端、以及用于碰撞警告用的车载显示器和音响；左侧激光雷达、中间激光雷达、右侧激光雷达、尾部激光雷达、摄像头组、转角传感器、速度传感器均与车载电脑终端相连，车载电脑终端分别与车载显示器和音响连接；

左侧激光雷达、中间激光雷达、右侧激光雷达、尾部激光雷达均选用水平旋转角度为360度、竖直范围扫描扇面角度为60度的激光雷达；

所述左侧激光雷达安装在车辆的左前方，左侧激光雷达距地面高度为3米，以距地面3米所在水平面为基准面，基准面向上15°至基准面下-45°所形成的扇面进行360°扫描，获得扫描范围内的障碍物的数据信息；

所述右侧激光雷达安装在车辆的右前方，右侧激光雷达距地面高度为3米，以距地面3米所在水平面为基准面，基准面向上15°至基准面下-45°所形成的扇面进行360°扫描，获得扫描范围内的障碍物的数据信息；

所述中间激光雷达安装在车辆的正前方，中间激光雷达距地面高度为3米，以距地面3米所在水平面为基准面，基准面向上45°至基准面下-15°所形成的扇面进行360°扫描，获得扫描范围内的障碍物的数据信息；

所述尾部激光雷达安装在车辆的正后方，尾部激光雷达距地面高度为2米，以距地面2米所在水平面为基准面，基准面向上15°至基准面下-45°所形成的扇面进行360°扫描，获得扫描范围内的障碍物的数据信息；

所述摄像头组由一个广角黑白摄像头和一个彩色摄像头组成，安装在车辆的正前方；利用广角黑白摄像头和一个彩色摄像头组成的摄像头组，依据双目摄像头测距法进行初步距离测量，通过对障碍物进行测距，将障碍物与背景图像分离，形成障碍物外轮廓；

所述速度传感器安装于车轮或车轮轴上，用于测量车辆的行驶速度；

所述转角传感器安装于方向盘上，用于测量车辆的转角；

所述车载电脑终端用于接收左侧激光雷达、中间激光雷达、右侧激光雷达、尾部激光雷达、摄像头组、转角传感器、速度传感器发送的数据信息，并将左侧激光雷达、中间激光雷达、右侧激光雷达、尾部激光雷达的数据合成为车辆周边物体的3D点云信息；用车辆正前方的摄像头组拍摄的图像进行物体识别，得到障碍物的外轮廓，然后将摄像头组拍摄的图像与3D点云信息合成，对合成后的图像中的障碍物的速度和方向进行测算，对障碍物的移动轨迹进行预测，得到障碍物的移动预测轨迹；最终根据障碍物的移动预测轨迹与车辆的行驶预测轨迹进行碰撞预测，当预测到碰撞时以图像和声音的形式分别通过车载显示器和音响进行报警；

对合成后的图像中的障碍物的速度和方向进行测算的方法如下：

首先构建以自卸车中心点为原点的坐标系，车辆的行进方向为坐标系的Y轴方向；

在此坐标系中，以固定的时间间隔构建障碍物在此坐标系中的位置；

T1时刻，障碍物中心到车辆中心的距离为，障碍物中心与车辆中心的连线到Y轴的角度为，T1时刻障碍物的坐标在构建的坐标系中表述为

；

T2时刻，障碍物中心到车辆中心的距离为，障碍物中心与车辆中心的连线到Y轴的角度为，T2时刻障碍物的坐标在构建的坐标系中表述为

，其中；

则障碍物的速度大小为：，向量的方向即为障碍物的速度方向；

在自卸车运行时，车载电脑终端还会接收转角传感器传送的方向盘旋转角度，并换算为车辆转向角γ，车辆右转时，障碍物的速度方向角增加γ，反之减去γ，依此对障碍物的移动轨迹进行预测，得到障碍物的移动预测轨迹。

2.根据权利要求1所述的露天矿用自卸车防撞系统，其特征在于：激光雷达将各自扫描范围内存在障碍物的区域划分为重点区域，否则划分为非重点区域；在左侧激光雷达、中间激光雷达、右侧激光雷达、尾部激光雷达将数据发动给车载电脑终端之前，左侧激光雷达、中间激光雷达、右侧激光雷达、尾部激光雷达分别自行对各自扫描范围内的数据信息进行筛选，增加重点区域的数据发送密度，减小非重点区域的数据发送密度，降低车载电脑终端的数据处理量。