露天煤矿无人驾驶技术：安全高效的新方案

本文研究了矿用卡车无人驾驶系统的设计与应用，旨在解决露天煤矿开采中驾驶难度高、安全隐患大的问题。提出的无人驾驶系统由车载自动驾驶子系统、车地无线通信子系统和地面管理子系统构成，能实现矿用卡车的全程无人自主运行。系统采用了多源异构传感器融合感知算法，以适应非结构化环境；提出了考虑质量和坡度的纵向自适应控制算法，确保不同工况下的速度和距离控制；同时，设计了变参数自适应的前进和后退横向控制方法，满足矿区复杂路面的横向精确控制。经过哈尔乌素露天煤矿的实际测试，证明该系统具有良好的作业能力和避障能力，地面控制系统也能有效控制和监控卡车。未来发展趋势包括车载系统的系统化和智能化，以及矿山无人驾驶系统的整体优化。 论文详细内容概述如下： 1. **无人驾驶系统设计**：系统由三部分组成，车载自动驾驶子系统负责车辆的实时决策和控制，车地无线通信子系统确保车辆与地面中心的信息交换，地面管理子系统则进行任务调度和监控。 2. **感知算法**：针对露天煤矿的非结构化环境，采用多源异构传感器融合技术，如激光雷达、摄像头和GPS等，实现环境的精确感知。 3. **自适应控制算法**：设计了考虑质量和坡度的纵向控制算法，确保卡车在不同载重和坡度条件下的稳定行驶，如坡停、坡起、定点停车和车铲配合停车等。 4. **横向控制方法**：为应对大曲率转向和倒退行驶，提出变参数自适应的前进横向控制和后退横向控制策略，以达到精准的横向路径跟踪。 5. **实地测试**：在哈尔乌素露天煤矿的泥泞路面和夜间环境下进行测试，无人驾驶系统表现出了优秀的循迹和避障能力，并能顺利完成任务。 6. **发展趋势**：未来矿山无人驾驶系统将更加注重车载系统的集成化和智能化，以及整个系统的安全性和可靠性，以适应更复杂的矿山作业环境。 7. **其他讨论**：论文还探讨了无人驾驶系统在感知技术、路径规划和决策算法等方面的改进方向，以及如何通过先进的通信技术提高系统的实时性和可靠性。 通过以上分析，我们可以看出，这篇论文不仅提供了矿用卡车无人驾驶系统的设计方案，还展示了其实现和验证的过程，对未来智慧矿山的发展提供了重要的理论和技术支持。