基于平行控制理论的矿区无人驾驶卡车仿真系统

?工矿自动化

一

研究背景

矿用车辆体积大、载质量大、轮胎特殊，采用专用的全液压转向方式，直接用实车测试无人驾驶存在危险性大、测试时间长、测试成本高、测试内容覆盖面窄等问题。基于虚拟仿真平台可对矿用车辆无人驾驶进行大规模测试和模拟演练，从而有效解决矿区场景数据不足、极端工况测试困难等问题。受限于矿区特殊环境条件，公路用车辆无人驾驶仿真测试平台无法有效应用于矿用车辆，因此，亟需开发一套针对矿用车辆的无人驾驶仿真测试系统，对各种极端工况进行反复测试，从而提高测试安全性，缩短测试周期，降低测试成本。基于此，本文提出一种基于平行控制理论的矿区无人驾驶卡车仿真系统。

二

平行控制理论

平行系统理论体系可以分为理论层、方法层、技术层、平台层和应用层。理论层构成整个系统的基础理论，包含建模分析、训练与测试、决策与引导。方法层是系统的核心，提供了数据流向与环节操作，其核心方法包括联邦数据、平行学习等。技术层是整个系统的关键，这里囊括了平行感知、平行控制、平行测试、平行路径规划等。平台层是物质基础，在这里每个库构成了独立的模块，不同模块可以完成不同的任务。应用层则是现实接口，这里可以完成将控制理论嫁接到不同的场景中，完成该场景下的特定任务。

平行控制是指采用综合集成研讨厅体系对复杂社会物理信息系统(CPSS)构建人工模型，在“不断探索和改善”的原则下系统安全理论，通过实时传感、持续建模及虚实协同计算，使人工模型与实际系统形成开源闭环反馈和虚实双向引导。

三

系统关键技术

采用矿用车辆动力学建模、高保真场景重构、虚拟传感器建模等关键技术，实现无人驾驶算法全面推演、系统集成可靠性测试、矿区生产预测模拟、虚实互动平行推演等功能。

（1）矿用车辆动力学建模主要步骤分为整车模型搭建与可视化场景创建2部分，将车辆动力学模型与虚拟场景关联，利用车辆模型产生的仿真数据实时驱动虚拟场景中的车辆运动。

（2）针对大型露天矿场景复杂、不规则的特性，通过无人机航拍测绘、激光雷达三维扫描等手段，获取矿山高精度三维模型数据，基于虚拟微多边形几何体技术、高像素虚拟纹理技术、三维场景实时渲染技术，构建高保真虚拟三维场景。

（3）虚拟传感器主要包括虚拟激光雷达、虚拟毫米波雷达、虚拟惯导装置、虚拟视觉相机，搭载于虚拟矿车上，负责生成仿真矿区场景中的虚拟数据信息，并将数据发送到自动驾驶控制器进行处理。

引用格式

杨荣明，丁震，杨健健，等. 基于平行控制理论的矿区无人驾驶卡车仿真系统[J]. 工矿自动化，2022，48（11）：80-83, 100.

YANG Rongming, DING Zhen, YANG Jianjian, et al. Simulation system of mine unmanned vehicle based on parallel control theory[J]. Journal of Mine Automation，2022，48（11）：80-83, 100.

（编辑：威海站长网）

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