一种基于5G的矿区无人运输系统的编组协同作业方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于5G的矿区无人运输系统的编组协同作业方法，通过会车位置设置的路侧单元，每辆车上安装车载单元以及用于获取车辆位置、速度和加速度信息的基于5G的多车协同定位系统，中心控制平台，通过计算判断两车根据当前车速运动到双车道会车位置的时间，并在“满行空停”的大原则下进行允许范围内的车速控制调整，完成上下行矿卡协同编组运输。通过本发明专利技术的技术方案，对于矿区地理性单行道无人驾驶矿物运输提供了协同编组方案，基于5G的高速、低时延的特点，使得矿用卡车位置及车速等信息得以及时即刻的接收与计算，同时对于需求控制的发送及执行也直接提高了矿区无人驾驶运输的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G的矿区无人运输系统的编组协同作业方法
本专利技术属于矿区无人驾驶
，尤其涉及一种于5G矿区无人运输系统的编组协同作业方法。
技术介绍
我国幅员辽阔，矿产资源丰富，已探明有储量的矿产159种，矿山十万多处。矿山的开采和运输由于环境、安全、效率等问题备受关注。为解决矿区安全事故频发、司机招聘困难、管理运营成本高等生产痛点，随着智慧矿山的建设以及无人驾驶技术的飞速发展，矿区无人驾驶应运而生。矿区无人驾驶车辆主要是指无人驾驶矿卡，作为智慧矿区的子模块，解决矿区的运输问题，直接关系到矿区采矿效率。由于矿区地理环境以及矿卡宽度及数量原因，矿区运输线路也多为带有数个特定位置停车避让点的盘旋单行道。矿区运输车辆需要在信号灯的控制下运输行驶，在指定停车点停靠，进行上行对下行、或下行对上行的车辆避让。近年来，一些专家学者提出了自动驾驶车辆用于狭窄路段会车的方法，但是现有技术主要针对城镇乡村道路一些人为造成的暂时性狭窄路段，存在以下几点不足：狭窄路段是指穿越城镇狭窄路段时对向来车、路上骑自行车者、部分停在车道上的泊车或停在第二排的泊车等暂时性短距离路段狭窄，不适用于只有少数指定位置错车的地理性长距离单行坡道路段；该方法通过车载传感器检测对向来车和来车的速度、加速度数据，对于长距离单行路段无法通过传感器检测到来车，因此无法获取数据并进行会车处理。对于地理性长距离单行坡道的矿区无人运输路段，矿卡的编组协同作业方法亟需确定。
技术实现思路
为了解决上述已有技术存在的不足，针对目前矿区的地理环境情况以及矿区无人驾驶系统的运输编组存在的问题，通过对指定位置会车的规则以及车辆先行权规定的确定，基于5G的高速、低时延的特点，提高矿区无人驾驶运输效率，本专利技术提出一种基于5G的矿区无人运输系统的编组协同作业方法，本专利技术的具体技术方案如下：一种基于5G的矿区无人运输系统的编组协同作业方法，其特征在于，每个会车位置QZ设置路侧单元，Z＝0,1,2,……N，N为矿区会车位置数加一，其中，Q0为卸料点，即第一个会车位置；QN为取料点，即最后一个会车位置；每辆车上安装车载单元以及用于获取车辆位置、速度和加速度信息的基于5G的多车协同定位系统；所述编组协同作业方法还包括中心控制平台，所述中心控制平台用于数据汇总并向所述路侧单元和所述车载单元发送指令；所述路侧单元、所述车载单元和所述中心控制平台都具有5G通讯功能，所述编组协同作业方法包括以下步骤：S1：通过基于5G的多车协同定位系统获得满载矿卡MY和空载矿卡KX的位置、车速和加速度信息并上传至中心控制平台，其中,Y＝1，2，…Ymax，X＝1,2,…Xmax，Ymax为矿区的满载矿卡数量，Xmax为矿区的空载矿卡数量；S2：根据在会车位置QZ设置的路侧单元、满载矿卡MY和空载矿卡KX的实时位置，将两车及会车位置之间的道路分为空间片S1,S2,…Sn(0≤n≤N)，空间片的具体划分方法如下：路段中的会车位置以卸料点Q0为起始点，依次记会车位置为Q1,Q2,……，QN；Q0为空载矿卡KX起点，即卸料点；QN为满载矿卡MY起点，即取料点；以每个会车位置为端点，每两个相邻会车位置之间的路段为一个空间片；自卸料点Q0，至第一个会车位置Q1的路段为空间片S1，自Q1至Q2为空间片S2，以此类推，记取料点QN为最后一个空间片终点；则矿车行驶路段可分为空间片S1,S2,…,Sn，0≤n≤N，N为矿区会车位置数加一；S3：根据步骤S1得到的满载矿卡MY的速度信息，中心控制平台计算满载矿卡MY到达距离空载矿卡KX最近的会车位置QZ的时间tM；S4：根据步骤S1得到的空载矿卡KX的速度信息，中心控制平台计算空载矿卡KX到达距离空载矿卡KX最近的会车位置QZ的时间tK；S5：比较tM与tK，tM≤tK，则不能将Sn借给空载矿卡KX，即空载矿卡KX在原地等待；tM>tK,则Sn可以借用给空载矿卡KX，即空载矿卡KX行驶至下一个会车位置QZ+1；S6：重复步骤S5，对于空载矿卡KX，每进行一次借道判断后对比对象变为下一辆满载矿卡MY+1，直到空载矿卡KX到达QN；S7：对于下一辆空载矿卡KX+1，重复步骤S4-步骤S6。进一步地，所述步骤S5中，比较tM与tK，tM≤tK，空载矿卡KX在原地等待；待满载矿卡MY通过会车位置QZ，空载矿卡KX继续同下一辆满载矿卡MY+1进行到达下一个会车位置QZ+1的时间tK与tM+1的比较，tM+1≤tK，则为防止空载矿卡KX不能通过而无法取料的情况，对于在同一取料行程、同一会车位置进行过两次及以上借道判断的空载矿卡KX，按如下方法控制：Step1：通过中心控制平台，得到就近满载矿卡MY+1和满载矿卡MY+2以当前车速到达下一个会车位置QZ+1的时间TM+1和TM+2，对空载矿卡KX进行提速，得到空载矿卡KX提速后到达下一个会车位置QZ+1的时间TKA；Step2：对比TKA与TM+1和TM+2,TKA<TM+1，则可借道，空载矿卡KX通过下一个会车位置QZ+1，等待满载矿卡MY+1通过；TKA≥TM+1，不能借道，满载矿卡MY+1通过下一个会车位置QZ+1，中心控制平台向满载矿卡MY+2发出降速指令，中心控制平台计算满载矿卡MY+2到达下一个会车位置QZ+1的时间TM+2，中心控制平台向满载矿卡MY+2发出调速指令，最终实现TKA<TM+2，则空载矿卡KX可借道行驶至下一个会车位置QZ+1等待满载矿卡MY+2通过。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术的方法对于矿区地理性单行道无人驾驶矿物运输提供了协同编组方案。2.本专利技术的方法基于5G的高速、低时延的特点，使得矿用卡车位置及车速等信息得以及时即刻的接收与计算，同时对于需求控制的发送及执行也直接提高了矿区无人驾驶运输的效率。3.本专利技术的方法通过使用时分复用的算法，对于矿区多段单行道和少数会车位置的运输道路进行路权分配，优化了矿卡运输，提高了运输效率。4.本专利技术的方法在5G与时分复用原理的基础上，建立了绝对的“满行空停”的行车原则与运输方案，对于负载过重不易改变车速的重型满载矿卡，很大程度减少了排放并降低车辆本身的损耗，对于矿区经济效益的提升提供了强有力的支撑。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1是本专利技术一个实施例的矿区路线空间片分割示意图；图2-图4是本专利技术一个实施例的方法流程图；图5是本专利技术一个实施例的方法流程图汇总；图6是本专利技术一个实施例的空载矿卡KX与满载矿卡MY会车俯视示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于5G的矿区无人运输系统的编组协同作业方法，其特征在于，每个会车位置Q

【技术特征摘要】
1.一种基于5G的矿区无人运输系统的编组协同作业方法，其特征在于，每个会车位置QZ设置路侧单元，Z＝0,1,2,……N，N为矿区会车位置数加一，其中，Q0为卸料点，即第一个会车位置；QN为取料点，即最后一个会车位置；每辆车上安装车载单元以及用于获取车辆位置、速度和加速度信息的基于5G的多车协同定位系统；所述编组协同作业方法还包括中心控制平台，所述中心控制平台用于数据汇总并向所述路侧单元和所述车载单元发送指令；所述路侧单元、所述车载单元和所述中心控制平台都具有5G通讯功能，所述编组协同作业方法包括以下步骤：
S1：通过基于5G的多车协同定位系统获得满载矿卡MY和空载矿卡KX的位置、车速和加速度信息并上传至中心控制平台，其中,Y＝1，2，…Ymax，X＝1,2,…Xmax，Ymax为矿区的满载矿卡数量，Xmax为矿区的空载矿卡数量；
S2：根据在会车位置QZ设置的路侧单元、满载矿卡MY和空载矿卡KX的实时位置，将两车及会车位置之间的道路分为空间片S1,S2,…Sn(0≤n≤N)，空间片的具体划分方法如下：
路段中的会车位置以卸料点Q0为起始点，依次记会车位置为Q1,Q2,……，QN；Q0为空载矿卡KX起点，即卸料点；QN为满载矿卡MY起点，即取料点；
以每个会车位置为端点，每两个相邻会车位置之间的路段为一个空间片；自卸料点Q0，至第一个会车位置Q1的路段为空间片S1，自Q1至Q2为空间片S2，以此类推，记取料点QN为最后一个空间片终点；则矿车行驶路段可分为空间片S1,S2,…,Sn，0≤n≤N，N为矿区会车位置数加一；
S3：根据步骤S1得到的满载矿卡MY的速度信息，中心控制平台计算满载矿卡MY到达距离空载矿卡KX最近的会车位置QZ的时间tM；
S4：根据步骤S1得到的空载矿卡KX的速度信息，中心控制平台计算空载矿卡KX到达距离空载矿卡...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雅馨，周彬，倪浩源，马立伟，廖亚萍，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11