详情

原文传递一种基于激光SLAM导航的车载控制系统

专利名称：	一种基于激光SLAM导航的车载控制系统
摘要：	本发明涉及车载控制技术领域，具体公开一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，改系统包括车载传动环境感知模块、车载运作感知分析模块、车载解析控制执行模块和控制信息仓，本发明通过扫描构建AGV执行运作环境的栅格地图和点云地图，并分别针对AGV的导航控制、运动控制、安全控制以及电源管理控制四个方面进行细致性的分析管控，实现了对AGV在多个维度的车载自动化智能控制，能够给AGV的稳态运行提供可靠支持，使得AGV在实际的运行过程中与具体环境状况之间相互协调适应，同时高效提升了AGV的控制灵活度以及稳定度，进而不仅有助于减少AGV的运行能耗，且利于实现AGV的高精度自主运行。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	合肥焕智科技有限公司
发明人：	陶慧;方俊;李长好;祝焕;何霞
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-17T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202311342653.3
公开号：	CN117068207A
代理机构：	深圳天融专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	杜雯
分类号：	B60W60/00;G01C21/28;G01C21/32;G01C21/34;B60W30/18;B60W50/00;B;G;B60;G01;B60W;G01C;B60W60;G01C21;B60W30;B60W50;B60W60/00;G01C21/28;G01C21/32;G01C21/34;B60W30/18;B60W50/00
申请人地址：	230088 安徽省合肥市高新区创新大道2800号创新产业园二期J1栋A座13层
主权项：	1.一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于，包括：车载传动环境感知模块，用于对AGV的执行运作环境进行感知，并构建AGV执行运作环境的栅格地图和点云地图；车载运作感知分析模块，用于对AGV进行车载运作感知分析，包括导航感知分析单元、运动感知分析单元、安全感知分析单元以及电源感知分析单元；车载解析控制执行模块，用于对AGV的运作进行解析控制，包括导航控制执行单元、运动控制执行单元、安全控制执行单元以及电源管理控制执行单元；控制信息仓，用于存储各类型车载底盘的隶属运动控制算法，存储各运动控制算法所属各驱动轮的参照执行角速度以及参照执行线速度，存储AGV日均运行时长、日均运维里程、单位运行时长和单位运维里程的参照耗电量，并存储角速度控制界限稳态度、线速度控制界限稳态度、运行安全计量槛值以及蓄电执行触发特征值。 2.根据权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于：所述导航感知分析单元，用于对AGV进行导航感知分析，具体包括：将AGV执行运作环境的栅格地图和点云地图依次标定为初始栅格地图和初始点云地图；利用融合定位算法在初始栅格地图中定位至AGV当前位姿点，并获取AGV的目标位姿点，由此提取AGV当前位姿点与目标位姿点之间的各导航通道，标记为各预执行导航通道；提取各预执行导航通道的执行距离，i为各预执行导航通道的编号，/>，g为预执行导航通道的数目；基于初始点云地图，从中统计各预执行导航通道的点云参数集，其中点云参数集包括：分支道路数目、平均宽度/>、地表累计缺损区域面积/>、最大曲率/>、最高坡度、上坡积聚里程/>以及下坡积聚里程/>；构建各预执行导航通道的第一序列值，计算表达式为：；式中，e为自然常数，、/>、/>和分别为设定的分支道路数目、平均宽度、地表累计缺损区域面积和最大曲率对应的影响权值；构建各预执行导航通道的第二序列值，计算表达式为：；式中，为设定的第二序列值对应的补偿因子，/>、/>分别为设定的参照执行界限坡度以及上下坡积聚里程占比的执行界限值。 3.根据权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于：所述运动感知分析单元，用于对AGV进行运动感知分析，具体包括：获取AGV的车载底盘类型，并与控制信息仓中的各类型车载底盘的隶属运动控制算法进行比对，得到AGV的隶属运动控制算法，同时从控制信息仓中匹配得到AGV的隶属运动控制算法所属各驱动轮的参照执行角速度以及参照执行线速度/>，r为各驱动轮的编号，/>，u为驱动轮的数目；获取AGV的载重以及各驱动轮半径/>，并感知提取AGV的各驱动轮在运作过程中的执行角速度/>和执行线速度/>；计算AGV的各驱动轮所属执行角速度的控制稳态度，约束条件为：；式中，为设定的执行角速度对应的补偿因子，/>为设定的AGV所属单位驱动轮半径对应的许可偏离执行角速度；计算AGV的各驱动轮所属执行线速度的控制稳态度，约束条件为：；式中，为设定的AGV所属单位载重对应的许可偏离执行线速度，/>为设定的执行线速度对应的控制稳态修正因子。 4.根据权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于：所述安全感知分析单元，用于对AGV进行运作安全感知分析，具体包括：识别获取PLC控制器采集AGV的运送安全信息，包括激光束反射间歇时长、红外光信号反射强度/>、超声波折返时长/>、通信信号释放强度/>以及数据传递速率/>；根据预设的AGV运送对应的激光束界定反射间歇时长、红外光信号界定反射强度/>以及超声波界定折返时长/>，分析AGV运送所属外部环境影响指数，表达式为：；式中，、/>和/>分别为设定的激光束、红外光信号、超声波对应的影响权重比例系数；依据预设的参照通信信号释放强度以及参照数据传递速率/>，分析AGV运送所属通信传输影响指数/>，表达式为：；式中，、/>分别为设定的通信信号释放单位偏离强度以及数据传递单位偏离速率对应的影响因子，/>、/>分别为设定的通信信号释放强度以及数据传递速率对应的权值。 5.根据权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于：所述电源感知分析单元，用于对AGV的电源进行感分析，具体过程包括：获取AGV的电源额定总容量、电源应运年限/>以及当前所属运行日的已运行时长和已运维里程/>；监测提取AGV的电源所属各锂离子电池单体的滞存电量和电压/>，j为各锂离子电池单体的编号，/>，n为锂离子电池单体总数；提取控制信息仓中的AGV日均运行时长、日均运维里程/>、单位运行时长的参照耗电量/>和单位运维里程的参照耗电量/>；初步分析AGV的电源蓄电第一特征值，约束条件为：，式中，/>为设定的电源蓄电第一特征修正因子，/>、/>为设定的电源应运单位年限所属运行时长增升耗电量以及运维里程增升耗电量，/>为设定的电源蓄电参照滞存电量比例阈值；分析AGV的电源蓄电第二特征值，约束条件为：；式中，、/>分别为设定的锂离子电池单体的滞存电量和电压对应的补偿因子，/>为设定的电源蓄电对应锂离子电池单体的电压界限值。 6.根据权利要求2所述的一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于：所述导航控制执行单元，用于对AGV进行导航控制执行，具体过程包括：计算各预执行导航通道的综合优先值，表达式为：；式中、/>分别为设定的第一和第二序列值对应的综合优先比例值；提取最大综合优先值对应的预执行导航通道作为AGV的目标执行导航通道进行导航控制执行。 7.根据权利要求3所述的一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于：所述运动控制执行单元，用于对AGV进行运动控制执行，具体过程包括：根据AGV的各驱动轮所属执行角速度的控制稳态度，并提取控制信息仓中存储的角速度控制界限稳态度/>；若，则分析得到AGV的各驱动轮所属目标控制执行角速度/>进行调整控制，其中/>的约束表达式为：；式中，为设定的AGV驱动轮所属单位偏离控制稳态度对应的调整角速度；同理，若AGV的各驱动轮所属执行线速度的控制稳态度小于控制信息仓中的线速度控制界限稳态度/>，则分析得到AGV的各驱动轮所属目标控制执行线速度/>进行调整控制，其中/>的约束表达式为：；式中，为设定的AGV驱动轮所属单位偏离控制稳态度对应的调整线速度。 8.根据权利要求4所述的一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于：所述安全控制执行单元，用于对AGV进行安全控制执行，具体过程包括：综合计算AGV的运行安全计量值，表达式为：；式中，、/>为设定的AGV运送所属外部环境影响指数以及通信传输影响指数对应的安全计量权值，/>为设定的安全计量参照值；将AGV的运行安全计量值与控制信息仓中的运行安全计量槛值进行校验，若AGV的运行安全计量值低于运行安全计量槛值，则对AGV进行驱动电机启停安全控制。 9.根据权利要求5所述的一种基于激光SLAM导航的车载控制系统，其特征在于：所述电源管理控制执行单元，用于对AGV的电源进行蓄电管理控制，具体过程包括：整合计算AGV的电源蓄电综合特征值，表达式为：；式中，、/>分别为设定的电源蓄电第一和第二特征值对应的权重系数，/>为设定的AGV的电源蓄电参照特征值；将AGV的电源蓄电综合特征值与控制信息仓中的蓄电执行触发特征值进行比较，当AGV的电源蓄电综合特征值高于蓄电执行触发特征值时，则进行AGV自主电源蓄电控制执行。
所属类别：	发明专利