CN117119120B - 基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，包括：根据编码字典对路况数据序列进行最长匹配，获取当前编码对象以及当前编码对象的匹配序号，根据编码字典的长度获取当前编码对象的第一备选编码长度，根据第一备选编码长度获取待选编码结果，根据第一备选编码长度以及待选编码结果获取第一编码结果，结合当前编码对象的第二编码结果获取编码结果，并对编码字典进行更新，通过不断迭代得到压缩数据。协同控制中心对压缩数据进行解压，并对路况进行建模，将路况信息广播给所有无人驾驶矿车，进行协同控制。本发明对路况图像的压缩效率高，确保了路况图像传输的实时性，提高了无人驾驶矿车的协同效率。

Description

基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法。

背景技术

矿山是危险的工作环境，事故风险较高。多台无人驾驶矿车协同控制可以降低事故的风险，提高单台矿车的工作效率。

无人驾驶矿车需要将采集的路况数据传输至协同控制中心，协同控制中心根据路况数据进行实时路况的建模，并控制无人驾驶矿车运行。为确保协同控制的实时性，需要对路况数据进行压缩传输。

目前通常通过LZ编码对路况数据进行压缩，但LZ编码受编码字典的大小限制，对路况数据的压缩效率有限，影响路况数据传输的实时性以及协同控制的效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，该方法包括以下步骤：

采集路况图像，将路况图像转换为路况数据序列；构建一个空的编码字典，设置待匹配元素；

根据编码字典以及待匹配元素对路况数据序列进行编码操作，包括：根据编码字典对路况数据序列从待匹配元素开始进行最长匹配，根据匹配结果获取当前编码对象以及当前编码对象的匹配序号；根据编码字典的长度获取当前编码对象的第一备选编码长度；根据第一备选编码长度获取待选编码结果；根据第一备选编码长度以及待选编码结果获取当前编码对象的第一编码结果；获取当前编码对象的第二编码结果；根据所述第一编码结果以及第二编码结果获取当前编码对象的编码结果，对编码字典进行更新；

设置新的待匹配元素，重复根据更新后的编码字典以及新的待匹配元素对路况数据序列进行编码操作，直到路况数据序列中所有元素都已遍历时停止迭代，根据最终的编码字典得到压缩数据；

将压缩数据传输至协同控制中心，对压缩数据解压得到路况图像；协同控制中心根据路况图像进行实时路况建模，将路况信息广播给所有无人驾驶矿车，实现多台无人驾驶矿车的协同控制。

优选的，所述根据匹配结果获取当前编码对象以及当前编码对象的匹配序号，包括的具体步骤如下：

当不存在匹配结果时，将待匹配元素作为当前编码对象，将0作为当前编码对象的匹配序号；当存在匹配结果时，将匹配结果以及其在路况数据序列中的下一个元素拼接在一起，作为当前编码对象，将匹配结果在编码字典中匹配的编码对象的序号作为当前编码对象的匹配序号。

优选的，所述根据编码字典的长度获取当前编码对象的第一备选编码长度，包括的具体步骤如下：

其中，为当前编码对象的第一备选编码长度；为对当前编码对象进行编码时的 编码字典的长度；为向上取整符号；为最大值函数。

优选的，所述根据第一备选编码长度获取待选编码结果，包括的具体步骤如下：

将第一备选编码长度与常数1的差值，作为第二备选编码长度；将当前编码对象的匹配序号转换为长度为的二进制数，作为待选编码结果，其中，/>为第二备选编码长度。

优选的，所述根据第一备选编码长度以及待选编码结果获取当前编码对象的第一编码结果，包括的具体步骤如下：

当第一备选编码长度或时，将当前编码对象的匹配序号转换为长度为的二进制数，作为当前编码对象的第一编码结果；

当第一备选编码长度时，在待选编码结果的末尾补充二进制数码0，将所得 结果转换为十进制数，记为待选编码结果的最小扩展值；当最小扩展值大于编码字典的长 度时，将待选编码结果作为当前编码对象的第一编码结果；当最小扩展值小于或等于编码 对象的长度时，将当前编码对象的匹配序号转换为长度为的二进制数，作为当前编码对 象的第一编码结果。

优选的，所述获取当前编码对象的第二编码结果，包括的具体步骤如下：

将当前编码对象中末位的元素作为当前编码对象的后缀；获取所有编码对象，对所有编码对象的后缀进行不定长编码，将编码结果作为每个编码对象的第二编码结果。

优选的，所述根据所述第一编码结果以及第二编码结果获取当前编码对象的编码结果，对编码字典进行更新，包括的具体步骤如下：

将当前编码对象的第一编码结果和第二编码结果拼接在一起，作为当前编码对象的编码结果；将当前编码对象以及当前编码对象的编码结果添加到编码字典末尾，实现编码字典的更新。

优选的，所述根据最终的编码字典得到压缩数据，包括的具体步骤如下：

将最终的编码字典中所有编码结果按照顺序拼接，作为压缩数据。

优选的，所述设置待匹配元素，包括的具体步骤如下：

将路况数据序列中第一个元素作为待匹配元素。

优选的，所述设置新的待匹配元素，包括的具体步骤如下：

将路况数据序列中当前编码对象的后一个元素作为新的待匹配元素。

本发明的技术方案的有益效果是：本发明根据编码字典对路况数据序列进行最长匹配，获取当前编码对象以及当前编码对象的匹配序号，根据编码字典的长度获取当前编码对象的第一备选编码长度，根据第一备选编码长度获取待选编码结果，根据第一备选编码长度以及待选编码结果获取第一编码结果。本发明通过根据编码过程中字典的大小自适应每个匹配序号转换为二进制数的长度，使得匹配序号对应的二进制数的长度（即第一编码结果）尽可能小，从而提高对路况图像的压缩效率，确保路况图像传输的实时性，提高无人驾驶矿车的协同效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法的步骤流程图；

图2为本发明中的编码字典示意图；

图3为LZ编码中的编码字典示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

传统的LZ编码通过边更新编码字典边压缩的方法实现压缩，利用编码字典对数据进行最长匹配，将最长匹配结果与数据中下一个字符作为编码对象，将最长匹配结果的匹配序号转换为二进制数之后，与最长匹配结果在数据中下一个字符的编码共同作为编码对象的编码结果。为了确保可解码，将匹配序号转换为二进制数的时候，需要转换为固定长度，该长度由最终的编码字典中最大的序号决定，由于最终的编码字典较大，使得最大的序号较大，进而使得每个匹配序号转换为二进制数对应的长度较长，进而使得LZ编码的压缩效率有限，影响路况图像传输的实时性，导致无人驾驶矿车的协同效率较低。

为此，本发明实施例提出一种基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，通过根据编码过程中字典的大小自适应每个匹配序号转换为二进制数的长度，使得每个匹配序号对应的二进制数的长度尽可能小，从而提高LZ编码对路况图像的压缩效率，确保路况图像传输的实时性，提高无人驾驶矿车的协同效率。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

S001．采集路况图像。

在本发明实施例中，利用部署在无人驾驶矿车上的摄像头，实时拍摄无人驾驶矿车四周的路况图像。

S002．对路况图像进行压缩。

需要说明的是，在LZ编码为边更新编码字典边压缩，在解码时同样为边更新编码字典边解码，因此在对同一编码对象进行编码以及解码时，对应的编码字典一致。因此本发明实施例根据编码过程中编码字典的大小来设置匹配序号转换为二进制数的长度，使得长度尽可能短，从而提高LZ编码的压缩效率，确保路况图像传输的实时性，提高无人驾驶矿车的协同效率。解码时根据编码字典的大小获取对应长度的二进制数，将二进制数转换为十进制数即可实现匹配序号的解码，进而可实现编码对象的解码。

在本发明实施例中，将路况图像中所有像素点的灰度值展开成一维的序列，作为路况数据序列。对路况数据序列进行压缩，具体为：

1、构建一个空的编码字典，编码字典包含序号列、编码对象列、编码结果列。其中编码对象列用来存放路况数据序列中的编码对象，编码结果列用来存放编码对象的编码结果。

2、将路况数据序列中第一个元素作为待匹配元素。

3、根据编码字典中包含的所有编码对象对路况数据序列从待匹配元素开始进行最长匹配，当不存在匹配结果时，将待匹配元素作为当前编码对象，将0作为当前编码对象的匹配序号；当存在匹配结果时，将匹配结果以及其在路况数据序列中的下一个元素拼接在一起，作为当前编码对象，将匹配结果在编码字典中匹配的编码对象的序号作为当前编码对象的匹配序号。

获取此时编码字典的长度，根据编码字典的长度获取当前编码对象的第一备选 编码长度：

其中，为当前编码对象的第一备选编码长度；为对当前编码对象进行编码时的 编码字典的长度；为向上取整符号；为最大值函数，表示在和 2中取最大值，目的是为了防止编码字典的长度为0或为1时无法得到结果或结果为0。当编 码字典的长度为0或为1时，第一备选编码长度为均为1，可确保匹配序号为0或1时，可转换 为长度为1的二进制数来表示。当小于时，编码字典中的所有序号不 能全部用长度为的二进制数来表示，则会导致解码时无法确定当前匹 配序号对应的二进制数的长度，从而无法解码出当前匹配序号；当大于时，编码字典中的所有序号均可用长度为的二 进制数来表示，但大部分长度为的二进制数在编码字典中无对应的序 号，导致存在较多的比特位的浪费；利用可确保匹配序号为编码字典 中任意一个序号时，都可转换为长度的二进制数来表示，同时不会存 在较多的比特位的浪费。

需要说明的是，对于部分匹配序号，可进一步减小转换为二进制数的长度，从而进一步减少编码位数，提高路况图像的传输效率。

在本发明实施例中，当第一备选编码长度或时，将当前编码对象的匹 配序号转换为长度为的二进制数，作为当前编码对象的第一编码结果。

当第一备选编码长度时，将第一备选编码长度减去1，作为第二备选编码长 度，记为，将当前编码对象的匹配序号转换为长度为的二进制数，记为待选编码结果。在 待选编码结果的末尾补充二进制数码0，将所得结果转换为十进制数，记为待选编码结果的 最小扩展值。

需要说明的是，当最小扩展值大于此时编码字典的长度时，若将待选编码结果作 为当前编码对象的第一编码结果，在解码时读入位二进制数，位二进制数对应的十进制 数在编码字典的序号列不存在，此时可知第一编码结果的长度为位，在解码时读 入M位二进制数即可实现当前编码对象的匹配序号的解码，此时待编码结果不影响解码，可 直接将待选编码结果作为当前编码对象的第一编码结果，以进一步减少编码位数，提升压 缩效率，提高路况数据的传输效率。当最小扩展值小于此时编码字典的长度时，若将待选 编码结果作为当前编码对象的第一编码结果，在解码时读入位二进制数，位二进制数对 应的十进制数在编码字典的序号列存在，且与待编码结果对应的匹配序号不一致，则会导 致当前编码对象的匹配序号解码错误，影响解码，此时不能直接将待选编码结果直接作为 当前编码对象的第一编码结果。

在本发明实施例中，当最小扩展值大于此时编码字典的长度L时，将待选编码结果 作为当前编码对象的第一编码结果；当最小扩展值小于或等于此时编码对象的长度L时，将 当前编码对象的匹配序号转换为长度为的二进制数，作为当前编码对象的第一编码结 果。

将当前编码对象中末位的元素作为当前编码对象的后缀。由于后缀为灰度值，范围在[0，255]之间，因此将后缀转换为8位二进制数，作为当前编码对象的第二编码结果。

在另外一个实施例中，可先获取所有编码对象，对所有编码对象的后缀利用霍夫曼编码、香农范诺编码等不定长编码算法进行编码，将编码结果作为每个编码对象的第二编码结果，进一步提高压缩效率。

将当前编码对象的第一编码结果和第二编码结果拼接在一起，作为当前编码对象的编码结果。将当前编码对象、当前编码对象的编码结果分别加入到此时的编码字典最后一行的编码对象列和编码结果列中，实现编码字典的更新。

4、将路况数据序列中当前编码对象的后一个元素作为新的待匹配元素。

重复步骤3、4，直到路况数据序列中所有元素都已遍历时停止迭代，将最终得到的编码字典中编码结果列的所有编码结果按照顺序拼接，作为压缩数据。

例如，当路况数据序列为{228,176,228,87,105,228,87,176,228,87,87,176,176,105,87}时，对应的最终的编码字典参见图2，压缩数据为0111001000010110000010101011100001101001111011000011010101110101011000010001010111。对路况数据序列利用现有的LZ编码进行压缩得到最终的编码字典参见图3，压缩数据为000011100100000010110000000101010111000001101001001110110000001101010111001010110000010001010111。本发明实施例中的压缩数据为82比特，采用LZ编码得到的压缩数据为96比特，本发明实施例相较于现有的LZ编码压缩效率更高，可确保路况图像传输的实时性，提高无人驾驶矿车的协同效率。

至此，得到了压缩数据。

S003．对压缩数据进行传输解压。

将压缩数据传输至协同控制中心，协同控制中心对每台无人驾驶矿车传输的压缩数据进行解压：

1、在解压过程中，根据编码字典的长度获取第一备选编码长度，在压缩数据中 读取位二进制数据并转换为十进制数，当该十进制数在编码字典中的序号列存在时，将 将该十进制数在编码字典中对应的序号作为匹配序号；反之，当该十进制数在编码字典中 的序号列不存在时，读取压缩数据中位二进制数据并转换为十进制数，将该十进制数在 编码字典中对应的序号作为匹配序号。

2、在压缩数据中继续读取8位二进制数，作为第二编码结果。

在另一个实施例中，在压缩数据中利用霍夫曼编码算法中解码的方法读取二进制数，作为第二编码结果。

3、根据匹配序号以及第二编码结果获取当前编码对象。需要说明的是，根据匹配序号以及第二编码结果获取当前编码对象，为LZ编码中的公知技术，在本发明实施例中不再详细赘述。

4、重复步骤1至3，直到压缩数据中所有比特位都已遍历时停止迭代，将得到的所有编码对象作为解压结果。

将解压结果还原为路况图像。

S004．协同控制中心进行无人驾驶矿车的协同控制。

协同控制中心根据多台无人驾驶矿车传输的路况图像进行实时路况的建模，并将路况信息广播给所有无人驾驶矿车，控制无人驾驶矿车进行提前避障以及互相协作。

通过以上步骤，完成了多台无人驾驶矿车的协同控制。

本发明实施例通过根据编码字典对路况数据序列进行最长匹配，获取当前编码对象以及当前编码对象的匹配序号，根据编码字典的长度获取当前编码对象的第一备选编码长度，根据第一备选编码长度获取待选编码结果，根据第一备选编码长度以及待选编码结果获取第一编码结果。本发明通过根据编码过程中字典的大小自适应每个匹配序号转换为二进制数的长度，使得匹配序号对应的二进制数的长度（即第一编码结果）尽可能小，从而提高对路况图像的压缩效率，确保路况图像传输的实时性，提高无人驾驶矿车的协同效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

采集路况图像，将路况图像转换为路况数据序列；构建一个空的编码字典，设置待匹配元素；

根据编码字典以及待匹配元素对路况数据序列进行编码操作，包括：根据编码字典对路况数据序列从待匹配元素开始进行最长匹配，根据匹配结果获取当前编码对象以及当前编码对象的匹配序号；根据编码字典的长度获取当前编码对象的第一备选编码长度；

所述根据编码字典的长度获取当前编码对象的第一备选编码长度，包括：

;

其中，为当前编码对象的第一备选编码长度；/>为对当前编码对象进行编码时的编码字典的长度；/>为向上取整符号；/>为最大值函数；

根据第一备选编码长度获取待选编码结果，根据第一备选编码长度以及待选编码结果获取当前编码对象的第一编码结果；

所述根据第一备选编码长度获取待选编码结果，根据第一备选编码长度以及待选编码结果获取当前编码对象的第一编码结果，包括：

当第一备选编码长度或/>时，将当前编码对象的匹配序号转换为长度为/>的二进制数，作为当前编码对象的第一编码结果；

当第一备选编码长度时，将第一备选编码长度减去1，作为第二备选编码长度，记为/>，将当前编码对象的匹配序号转换为长度为/>的二进制数，作为待选编码结果，在待选编码结果的末尾补充二进制数码0，将所得结果转换为十进制数，记为待选编码结果的最小扩展值；当最小扩展值大于编码字典的长度时，将待选编码结果作为当前编码对象的第一编码结果；当最小扩展值小于或等于编码对象的长度时，将当前编码对象的匹配序号转换为长度为/>的二进制数，作为当前编码对象的第一编码结果；

获取当前编码对象的第二编码结果；根据所述第一编码结果以及第二编码结果获取当前编码对象的编码结果，对编码字典进行更新；

设置新的待匹配元素，重复根据更新后的编码字典以及新的待匹配元素对路况数据序列进行编码操作，直到路况数据序列中所有元素都已遍历时停止迭代，根据最终的编码字典得到压缩数据；

将压缩数据传输至协同控制中心，对压缩数据解压得到路况图像；协同控制中心根据路况图像进行实时路况建模，将路况信息广播给所有无人驾驶矿车，实现多台无人驾驶矿车的协同控制。

2.根据权利要求1所述的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，其特征在于，所述根据匹配结果获取当前编码对象以及当前编码对象的匹配序号，包括的具体步骤如下：

当不存在匹配结果时，将待匹配元素作为当前编码对象，将0作为当前编码对象的匹配序号；当存在匹配结果时，将匹配结果以及其在路况数据序列中的下一个元素拼接在一起，作为当前编码对象，将匹配结果在编码字典中匹配的编码对象的序号作为当前编码对象的匹配序号。

3.根据权利要求1所述的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，其特征在于，所述获取当前编码对象的第二编码结果，包括的具体步骤如下：

将当前编码对象中末位的元素作为当前编码对象的后缀；获取所有编码对象，对所有编码对象的后缀进行不定长编码，将编码结果作为每个编码对象的第二编码结果。

4.根据权利要求1所述的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，其特征在于，所述根据所述第一编码结果以及第二编码结果获取当前编码对象的编码结果，对编码字典进行更新，包括的具体步骤如下：

将当前编码对象的第一编码结果和第二编码结果拼接在一起，作为当前编码对象的编码结果；将当前编码对象以及当前编码对象的编码结果添加到编码字典末尾，实现编码字典的更新。

5.根据权利要求1所述的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，其特征在于，所述根据最终的编码字典得到压缩数据，包括的具体步骤如下：

将最终的编码字典中所有编码结果按照顺序拼接，作为压缩数据。

6.根据权利要求1所述的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，其特征在于，所述设置待匹配元素，包括的具体步骤如下：

将路况数据序列中第一个元素作为待匹配元素。

7.根据权利要求1所述的基于多台无人驾驶矿车的协同控制方法，其特征在于，所述设置新的待匹配元素，包括的具体步骤如下：

将路况数据序列中当前编码对象的后一个元素作为新的待匹配元素。