阅读说明：本技术 一种露天矿卡车的语音导航系统及方法 (Voice navigation system and method for strip mine truck ) 是由 孙效玉 赵庆丰 田凤亮 辛凤阳 于洪淼 陈宇 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种露天矿卡车的语音导航系统及方法,导航系统包括导航终端和导航服务器,导航终端实时采集卡车的运行信息、导航请求信息、查询请求信息、GNSS信息并上传至导航服务器,导航服务器接收并存储导航终端上传的上述信息,通过处理导航终端的导航请求、查询请求生成导航信息、查询信息,实时生成预警信息与生产信息,并将这些信息发送到导航终端进行界面显示模块和语音播报。本发明在现有卡车导航技术的基础上增加了语音互动功能、预警提示功能以及生产信息提示功能,能极大程度的降低露天矿生产中的事故发生率。(The invention provides a voice navigation system and a method for a truck in a strip mine, wherein the navigation system comprises a navigation terminal and a navigation server, the navigation terminal collects operation information, navigation request information, inquiry request information and GNSS information of the truck in real time and uploads the information to the navigation server, the navigation server receives and stores the information uploaded by the navigation terminal, generates navigation information and inquiry information by processing the navigation request and the inquiry request of the navigation terminal, generates early warning information and production information in real time, and sends the information to the navigation terminal for an interface display module and voice broadcasting. The invention adds the voice interaction function, the early warning prompt function and the production information prompt function on the basis of the existing truck navigation technology, and can greatly reduce the accident rate in the strip mine production.)

一种露天矿卡车的语音导航系统及方法

技术领域

本技术涉及矿山数字化领域，具体涉及一种露天矿卡车的语音导航系统及方法。

背景技术

目前露天矿卡车的导航技术仅单一的涉及路径规划方面，即运用各种路径规划算法规划出从出发点到目标点间的路径，这种简单的导航系统并不能实现对卡车司机的驾驶行为的规范约束，也不能满足高效率的作业需求，例如司机在露天矿坑底行驶过程中超过公司规定的车速，在遇到转弯、上下坡造成车辆失控，前方有道路不平整时，司机仍保持超过卡车在此路段行驶的速度阈值，卡车经过道路不平整处时颠簸程度过大造成卡车的部件永久损坏；再者由于司机的视野受限，无法了解前方是否有车辆驶来，前方是否车流密度大，无法了解周围车辆距本车距离多少，汇车时由于路况不清而产生车祸；又或者司机在卡车未达到规定的低速时采取手动踩刹车的方式(低速时应采用电制动刹车方式)造成卡车刹车片磨损起火，继而引发卡车着火，或者司机在卸完物料后举斗行车，行驶时刮倒其他建筑物体，建筑物体砸向驾驶室，对于司机以及建筑物体周围的人员形成极大的安全隐患。

目前的导航系统没有生产信息的提示，司机在行驶过程中无法实时知道自己的产量信息(例如当月产量、产量在公司内部排名情况)、卡车运行状态信息(如平均速度、油耗)、前方卸载点待卸车辆数量信息、前方装载点待装车辆数量信息，对于一些生产数据无法了解，造成运行效率不高，工作积极性欠佳。

目前的导航系统没有语音提示功能，露天矿卡车司机长时间单调乏味的驾驶操作，易形成疲劳驾驶，尤其晚上夜班期间行驶的司机极易疲劳驾驶，存在致命的安全隐患。

由于上述问题的存在给公司造成很大的经济负担并且存在极大的安全隐患。露天矿急需一种能按照露天矿卡车行驶规章制度规范卡车司机行驶行为、给司机提供露天矿最新的实时生产信息、与司机能进行互动而减轻司机疲劳驾驶的语音导航系统，来极大程度的减少露天矿生产中的安全事故，减少公司的经济损失。

发明内容

为解决上述背景技术所存在的缺陷以及所导致的安全隐患问题，本发明旨在提供一种露天矿卡车的语音导航系统以及导航方法，为卡车司机提供露天矿最新的实时生产信息，规范卡车司机的驾驶行为，通过语音互动缓解司机的驾驶疲劳。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种露天矿卡车的语音导航系统，包括导航终端和导航服务器，所述导航终端包括：语音输入模块、GNSS模块、信息采集模块、导航终端通信模块、界面显示模块以及语音输出模块，其中语音输入模块用于将卡车司机语音输入的目的地信息识别为文字目的地信息，并将所述文字目的地信息转化为导航请求信息，语音输入模块还用于将卡车司机语音输入的查询信息识别为文字查询信息，并将所述文字查询信息转化为查询请求信息，GNSS模块用于接收卡车的GNSS信号并生成GNSS信息，信息采集模块用于采集卡车的运行信息以及语音输入模块与GNSS模块传入的信息，并根据通信协议生成传输数据，导航终端通信模块用于与导航服务器进行通信，将信息采集模块生成的数据传输至导航服务器，并接收导航服务器发送回来的信息，然后将导航服务器发送回来的信息通过界面显示模块显示出来，并通过语音输出模块进行播报。

所述导航服务器包括：信息存储模块、导航请求处理模块、查询请求处理模块、卡车运行预警模块、生产信息处理模块以及导航服务器通信模块，信息存储模块用于存储导航终端上传的卡车运行信息、GNSS信息至数据库中，导航服务器通信模块用于接收所述导航终端上传的导航请求信息、查询请求信息、卡车运行信息、GNSS信息，还用于发送导航服务器的导航请求处理模块、查询请求处理模块、卡车运行预警模块、生产信息处理模块反馈的导航信息、查询信息、生产信息、预警信息至导航终端的界面显示模块显示，同时还通过导航终端的语音输出模块进行播报。

所述的导航服务器中的导航请求处理模块用于根据导航终端上传的GNSS信息、导航请求信息以及数据库已有的露天矿道路网信息生成导航信息，露天矿道路网信息是由这方面的专业软件生成的，直接配置好连接到导航服务器上即可上传卡车所在的驾驶道路的道路网信息；

所述的导航服务器中的查询请求处理模块用于根据航终端上传的查询请求信息进行处理并生成查询信息；

所述的导航服务器中的卡车运行预警模块用于根据导航终端接收并存储在数据库的卡车运行信息、GNSS信息实时监控每台卡车的运行状态，必要时生成预警信息；

所述的导航服务器中的生产信息处理模块用于实时处理并生成卡车运行过程中的生产信息。

一种露天矿卡车的语音导航系统的语音导航方法，包括如下过程：

步骤一：导航终端实时采集卡车运行信息及GNSS信息并通过导航终端通信模块按照预设时间间隔实时上传至导航服务器，当司机语音输入的目的地信息后通过语音输入模块处理成导航请求信息，当司机语音输入的查询信息后通过语音输入模块处理成查询请求信息，导航终端采集到导航请求信息、查询请求信息后通过导航终端通信模块上传至导航服务器；

步骤二：导航服务器接收导航终端上传的卡车运行信息、GNSS信息、导航请求信息、查询请求信息；

步骤三：当导航服务器接收到导航请求信息时则根据导航请求信息、GNSS信息及露天矿道路网信息生成包含导航路径的导航信息，并将导航信息发送至导航终端，当导航服务器接收到查询请求信息时则通过检索数据库内容生成查询信息并发送至导航终端；导航服务器实时根据数据库中存储的卡车运行信息、GNSS信息自动判断卡车运行状态及周围运行环境，当有预警情况发生时，所述卡车运行预警模块自动根据预警算法生成预警信息发送至导航终端；导航服务器根据数据库中的卡车运行信息、GNSS信息按照预设时间间隔生成生产信息并发送至导航终端；

步骤四：当导航终端收到步骤三中的导航信息、查询信息、预警信息、生产信息，通过界面显示模块进行显示，并通过语音输出模块将文字信息转为语音信息进行播放。所述导航信息包括前方转弯、前方上坡、前方下坡、前方汇车、距目的地距离、装载点等待车辆状况、卸载点等待车辆状况；所述预警情况包括出现油温过高、举斗行车、发动机工作状况异常、超速、违章踩刹车、前方道路不平整、前方车流密度大。

所述的预警算法具体执行过程如下：

S1预警处理模块定时读取数据库中的卡车运行信息、GNSS信息，并实时判断是否有预警情况发生；所述预警情况的具体判断过程如下：

①当卡车油温字段的值大于设定的油温阈值时，则判定为油温过高；

②当卡车速度字段的值大于设定的速度阈值时，则判定为速度过高；

③当卡车的举斗字段为举斗且速度字段大于设定的速度阈值时，则判断为举斗行车；

④当卡车的刹车字段为刹车且速度字段大于设定的速度阈值时，则判断为违章踩刹车；

⑤将卡车的X字段、Y字段所组成的点通过路网匹配算法匹配到路段上，若路段字段的值为不平整则判断为前方道路不平整；

⑥将所有卡车的X字段、Y字段经过路网匹配算法匹配到对应的路段上，若某路段被匹配到一次则该路段卡车数字段值加一，若当前卡车所在路段的路段卡车数字段值大于设置的阈值时，则判断为前方车流密度大，其中所述的路网匹配算法是X字段、Y字段组成的点对于每条路段直线作垂线，取垂线长度最短值对应的路段为匹配的路段；

⑦当卡车的发动机工作状况状态字段为异常时，则判定为卡车发动机工作状况异常；

S2若有所述预警情况发生时，预警处理模块生成预警信息并发送给导航终端，同时返回步骤S1继续执行判断；

S3若无所述预警情况发生时则直接返回步骤S1执行判断。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明提供了一种露天矿卡车语音导航系统和方法，实时提示导航信息并进行安全预警，规范卡车司机的行驶行为，减少危险事故的发生；系统可以与司机进行语音互动，根据查询请求实时播报生产信息，提高生产运作效率，能产生良好的经济效益。

附图说明

图1所示为露天矿卡车的语音导航系统的结构示意图。

图2所示为本发明实施例中的语音导航方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本发明的技术特征和优点更为明显。

如图1所示，露天矿卡车语音导航系统包括导航终端和导航服务器。其中导航终端包括：语音输入模块、GNSS模块、信息采集模块、导航终端通信模块、界面显示模块以及语音输出模块。语音输入模块用于将卡车司机语音输入的目的地信息识别为文字目的地信息，并将此文字目的地信息转化为导航请求信息，语音输入模块还用于将卡车司机语音输入的查询信息识别为文字查询信息，并将此文字查询信息转化为查询请求信息。GNSS模块用于接收卡车的GNSS信号并生成GNSS信息。信息采集模块用于采集卡车的运行信息(例如油温、发动机转速、举斗状态等)、语音输入模块与GNSS模块传入的信息，并根据通信协议生成对应的传输数据，导航终端通信模块用于与导航服务器进行通信，可以接入的通信网络包括4G网络(移动4G：TD-LTE(4G)，联通4G：TD-LTE(4G)/FDD-LTE(4G)，电信4G：TD-LTE(4G)/FDD-LTE(4G))、Mesh网络、WLAN等，将信息采集模块生成的数据传输至导航服务器，并接受导航服务器传输回来的信息。界面显示模块用于界面显示导航服务器发送回来的导航信息、预警信息、生产信息、查询信息；语音输出模块用于将导航服务器发送回来的导航信息、查询信息、预警信息、生产信息转为语音信息进行播报。

导航服务器包括：导航请求处理模块、查询请求处理模块、卡车运行预警模块、生产信息处理模块、信息存储模块以及导航服务器通信模块，导航服务器通信模块用于与导航终端进行数据传输，接收导航终端上传的信息，发送导航服务器生成的信息至导航终端,信息存储模块用于存储导航服务器通信模块接收的卡车运行信息、GNSS信息至数据库中，其中数据库可以为MySQL、SQL Server、Oracle等，导航请求处理模块用于根据导航终端上传的目的地信息、GNSS信息以及数据库中已有的露天矿道路网信息生成导航信息(如导航路径)，运行预警模块用于实时判断每台卡车的卡车运行信息、GNSS信息，若出现油温过高、举斗行车、发动机工作状况异常、超速、违章踩刹车、前方道路不平整、前方车流密度大等情况则生成预警信息，其中判断准则可以根据公司的管理规章制度进行设置，例如速度阈值可以设置为35km/h，若超过此值则进行预警，查询请求处理模块用于根据导航终端上传的查询请求信息，结合数据库中存储的卡车运行信息、GNSS信息进行处理并生成相应数据，例如司机查询当月产量、前方有多少辆车，则返回当月产量、前方车辆数，生产信息处理模块根据数据库中存储的卡车运行信息、GNSS信息实时处理卡车的生产信息，并生成生产信息数据，例如当前排名、本班车产量、平均运距、平均速度等，其中导航请求处理模块、查询请求处理模块、卡车运行预警模块、生产信息处理模块生成的信息均通过导航服务器通信模块传输至导航终端，并通过导航终端进行界面显示以及语音播报。

对本发明的语音导航方法的一种实施方式进行具体描述。如图2所示的语音导航方法流程主要包括如下步骤：

步骤一：导航终端实时采集卡车运行信息(例如油温、发动机转速、举斗状态等)及GNSS信息并通过导航终端通信模块按照预设时间间隔实时上传至导航服务器，当司机语音输入目的地信息后通过语音输入模块处理成导航请求信息，当司机语音输入的查询信息后通过语音输入模块处理成查询请求信息，导航终端采集上述导航请求信息、查询请求信息通过导航终端通信模块上传至导航服务器；

步骤二：导航服务器接收导航终端上传的卡车运行信息、GNSS信息、导航请求信息、查询请求信息；

步骤三：当导航服务器接收到导航请求信息时则根据导航请求信息、GNSS信息及露天矿道路网信息生成包含导航路径的导航信息，并将导航信息发送至导航终端，若导航服务器收到查询请求信息，则通过检索数据库内容生成查询信息并发送至导航终端，例如查询请求信息为查询本月产量为多少，则根据数据库中存储的卡车运行信息、GNSS信息自动统计该车的月产量，导航服务器实时根据数据库中存储的卡车的运行信息、GNSS信息自动判断卡车运行状态及周围运行环境，当有预警情况发生时，卡车运行预警模块自动根据预警算法生成预警信息发送至导航终端。其中预警算法的具体执行过程如下：S1预警处理模块定时读取数据库中的卡车运行信息，并实时判断是否出现油温过高、超速、举斗行车、违章踩刹车、前方道路不平整、前方车流密度大、发动机工作状况异常等情况发生，其中预警情况的具体判断过程如下：若某卡车的油温字段、速度字段的值大于设置的阈值则判断为油温过高、超速；若某卡车的举斗字段为举斗且速度字段大于设置的阈值则判断为举斗行车；若某卡车的刹车字段为刹车且速度字段大于设定的阈值则判断为违章踩刹车；将卡车的X字段、Y字段所组成的点通过路网匹配算法匹配到路段上，若路段字段的值为不平整则判断为前方道路不平整；将所有卡车的X字段、Y字段经过路网匹配算法匹配到对应的路段上，若某路段被匹配到一次则该路段卡车数字段值加一，若当前卡车所在路段的路段卡车数字段值大于设置的阈值则判断为前方车流密度大，上述的路网匹配算法是X字段、Y字段组成的点对于每条路段直线作垂线，取垂线长度最短值对应的路段为匹配的路段；若某卡车的发动机工作状况状态字段为异常则判定为发动机工作状况异常，S2若有上述一种或几种异常现象发生时则生成预警信息并向导航终端发送预警信息，发送完后继续返回S1执行判断；S3若无需要预警的情况则直接返回S1执行判断。导航服务器根据数据库中的卡车运行信息、GNSS信息按照预设时间间隔生成生产信息并发送至导航终端。

步骤四：当导航终端收到步骤三中的导航信息、查询信息、预警信息、生产信息，通过界面显示模块进行显示，并通过语音输出模块将文字信息转为语音信息进行播放。例如对于导航信息，界面应实时显示导航路径，并通过语音播报提示前方转弯、前方上坡、前方下坡、前方汇车、距目的地距离、装载点等待车辆、卸载点等待车辆等信息；对于查询信息，界面应显示查询的结果内容并进行语音播报；对于生产信息，界面应显示实时更新的生产信息，当司机需要了解最新的生产信息时可以选择通过语音输出的方式进行语音播报；对于预警信息，界面在显示预警内容的同时还应闪烁予以警示，并通过语音播报进行预警。