基于4D光场技术的矿车防碰撞预警系统设计

在矿车行驶过程中,驾驶员很难完全集中注意力,当突发意外时,可能无法及时作出反应,从而导致碰撞事故的发生。为此,基于4D光场测距和人工智能技术,设计了一种防碰撞预警系统。结果表明,该系统能够实现高效、准确的障碍物识别和距离估算,并能够确保矿车行驶的安全性,可在相对较短的时间内完成防碰撞的任务且不受恶劣天气的影响。该系统为工业矿车提供了一种新型的防碰撞解决方案,为智慧矿山的发展作出了贡献。

4D光场在井工煤矿无人驾驶运输系统中的应用探讨

井工煤矿巷道狭窄、黑暗、潮湿、有害气体及粉尘多,采用无人驾驶技术提高运输车辆的自动化、智能化程度,将有效降低井工煤矿人员风险,提高运输效率,降低事故率,减少运输成本。无人驾驶系统需要多种传感器采集环境信息,目前井下运输车辆主要通过激光雷达实现环境感知,但水汽和粉尘对激光雷达有很大影响,且激光雷达存在成本高、获取数据点数少、无颜色信息、目标识别困难等问题,在一定程度上制约了无人驾驶系统在井工煤矿的应用。4D光场技术利用单目工业相机实时获取四维矢量信息,并可生成三维点云和二维纹理信息,提供高维度数据,在潮湿和粉尘环境下具有稳定的表现。在分析4D光场技术特点的基础上,对4D光场在井工煤矿无人驾驶运输系统中的应用进行了探讨,4D光场能提高无人驾驶系统的可靠性、实时性、安全性及降低成本。

4D光场在露天煤矿卡车无人驾驶系统中的应用研究

露天煤矿的封闭性、作业的高强度特性、煤矿卡车的低速特性为无人驾驶技术提供了很好的应用场合,采用无人驾驶技术可以提高露天煤矿的运输效率和运输安全性,减少运输成本。感知数据作为无人驾驶系统决策的依据,由数量众多的传感器提供,其中激光雷达是重要的传感器之一,但激光雷达存在成本高、获取数据点数少、无颜色信息、目标识别困难等特点,在一定程度上制约了无人驾驶系统在煤矿卡车上的应用。针对激光雷达存在的问题,本文研究了4D光场技术在煤矿卡车无人驾驶系统中的应用,通过单一的工业相机实时获取三维点云和二维颜色信息,极大地丰富了无人驾驶系统获取的有效数据,有效降低后续系统处理的复杂性,在提高系统的可靠性、实时性、安全性以及降低成本方面具有重要意义。

4D光场技术在矿山卡车无人驾驶感知系统的应用

基于矿区环境存在粉尘大、震动强、对于激光吸收率高的特点,分析了激光雷达在矿山应用中存在的诸多不足,包括粉尘适应能力差、误报率高、工作距离近、识别能力差、震动适应性差、易损坏等。在此基础上,详细介绍了4D光场智能系统的特点,包括高维度、高精度、免维护、低成本、白天/夜间全天候运行、识别能力强、雨雪雾粉尘适应性高、震动低温等恶劣环境适应能力强等,可让无人驾驶系统的感知能力超过人眼的水平,从而可以很好地解决目前矿山无人驾驶系统中存在的问题,使无人驾驶矿卡可以真正达到甚至超越有人驾驶。

基于边缘增强引导滤波的光场全聚焦图像融合

受光场相机微透镜几何标定精度的影响,4D光场在角度方向上的解码误差会造成积分后的重聚焦图像边缘信息损失,从而降低全聚焦图像融合的精度。该文提出一种基于边缘增强引导滤波的光场全聚焦图像融合算法,通过对光场数字重聚焦得到的多幅重聚焦图像进行多尺度分解、特征层决策图引导滤波优化来获得最终全聚焦图像。与传统融合算法相比,该方法对4D光场标定误差带来的边缘信息损失进行了补偿,在重聚焦图像多尺度分解过程中增加了边缘层的提取来实现图像高频信息增强,并建立多尺度图像评价模型实现边缘层引导滤波参数优化,可获得更高质量的光场全聚焦图像。实验结果表明,在不明显降低融合图像与原始图像相似性的前提下,该方法可有效提高全聚焦图像的边缘强度和感知清晰度。

矿用无人卡车国内外研究现状及关键技术

分析了国内外露天矿山用卡车无人驾驶技术发展现状,详细介绍了露天矿山卡车无人驾驶关键技术;通过分析对比前装线控和后装线控两种技术路线的优缺点以及超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、4D光场智能感知系统、红外传感器、视觉传感器等环境感知技术的优缺点;提出多传感器高度融合将是露天矿山卡车实现全天候环境感知的发展方向。通过分析对比惯性导航系统、GNSS差分定位技术、车联网定位技术、电子地图定位技术、视觉传感器等定位导航技术的差异,指出多定位技术融合是露天矿山无人驾驶卡车定位方式的必然选择。结合露天煤矿的生产实际,提出将现有的无人驾驶各种技术算法与露天矿山标准作业流程有机融合是实现卡车无人驾驶的必由之路。最后指出无人驾驶卡车应用5G技术是露天矿山安全生产的关键和核心,是无人驾驶的必备技术。