本發(fā)明涉及道路除冰雪，尤其涉及一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法、系統(tǒng)以及除冰車。

背景技術(shù)：

1、隨著科學(xué)社會的進(jìn)行和發(fā)展，道路的通暢和行駛安全性愈發(fā)關(guān)切著人類生產(chǎn)生活的質(zhì)量和日常運(yùn)作。其中，在極端天氣時(shí)，道路會出現(xiàn)積雪結(jié)冰的情況，極大地影響了出行效率和安全。在傳統(tǒng)的道路除冰雪工作中，大都通過撒鹽、融雪劑或熱力除冰等方式進(jìn)行除冰，撒鹽會對環(huán)境造成一定的負(fù)面影響，撒融雪劑適用情況有限，熱力除冰雪要消耗大量的能量，比較適用于小面的除冰雪清除。目前，為了提高除冰雪效率和效果，會采用機(jī)械方式，例如采用除冰機(jī)或除冰車等，節(jié)省勞力和時(shí)間。但是，現(xiàn)有的除冰機(jī)或除冰車在實(shí)際工作中，由于銑刀的初始切入高度較為隨機(jī)或依靠人工經(jīng)驗(yàn)，容易出現(xiàn)除冰雪不徹底或損壞路面的情況，給除冰雪工作帶來了不小的負(fù)面障礙。

2、因此，亟需一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法、系統(tǒng)以及除冰車來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于以上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法、系統(tǒng)以及除冰車，除冰效果較佳、對路面的安全性較高。

2、為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法，包括：

4、獲取除冰車前方預(yù)設(shè)范圍的當(dāng)前路面冰層厚度，其中，所述預(yù)設(shè)范圍包括沿道路的寬度方向和沿道路的長度方向分割成的若干預(yù)設(shè)單元范圍；

5、基于所述路面冰層厚度構(gòu)建路面冰層厚度矩陣，其中，所述路面冰層厚度矩陣為二維矩陣，所述路面冰層厚度矩陣中的橫向序列為沿道路寬度方向的每個(gè)預(yù)設(shè)單元范圍內(nèi)的冰層厚度，豎向序列為沿道路長度方向的每個(gè)預(yù)設(shè)單元范圍內(nèi)的冰層厚度；

6、獲取當(dāng)前環(huán)境溫度和當(dāng)前所述除冰車所在位置的經(jīng)緯度；

7、根據(jù)所述路面冰層厚度矩陣、所述環(huán)境溫度以及所述經(jīng)緯度預(yù)測所述除冰車上銑刀的最佳切入冰層的高度。

8、作為一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法的優(yōu)選方案，根據(jù)所述路面冰層厚度矩陣、所述溫度以及所述經(jīng)緯度預(yù)測所述除冰車上銑刀的最佳切入冰層的高度包括：

9、根據(jù)所述路面冰層厚度矩陣、所述環(huán)境溫度以及所述經(jīng)緯度，通過預(yù)置在所述除冰車上的銑刀高度預(yù)測模型預(yù)測所述銑刀的最佳切入冰層的高度。

10、作為一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法的優(yōu)選方案，所述銑刀高度預(yù)測模型包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于提取所述路面冰層厚度矩陣的特征，所述通過預(yù)置在所述除冰車上的銑刀高度預(yù)測模型預(yù)測所述銑刀的最佳切入冰層的高度包括：

11、將所述路面冰層厚度矩陣輸入所述銑刀高度預(yù)測模型，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取所述路面冰層厚度矩陣的特征；

12、將所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取的所述路面冰層厚度矩陣的特征展平為第一向量；

13、將所述環(huán)境溫度和所述經(jīng)緯度加入所述第一向量中形成第二向量，所述全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取所述第二向量的特征，并輸出銑刀預(yù)測高度，所述銑刀預(yù)測高度為銑刀的最佳切入冰層的高度。

14、作為一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法的優(yōu)選方案，還包括：

15、獲取所述銑刀的當(dāng)前高度，根據(jù)所述銑刀的當(dāng)前高度和所述預(yù)測的銑刀的最佳切入冰層的高度，得到所述銑刀的預(yù)測調(diào)整值。

16、作為一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法的優(yōu)選方案，基于當(dāng)前除冰車前方預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的路面冰層厚度構(gòu)建路面冰層厚度矩陣包括：

17、獲取當(dāng)前所述除冰車前方所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的路面原始高度，通過所述除冰車上預(yù)置的激光雷達(dá)檢測獲得所述除冰車前方所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的當(dāng)前冰面高度，根據(jù)所述路面原始高度和所述當(dāng)前冰面高度得到所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的冰層厚度點(diǎn)云；

18、使用二維矩陣對所述冰層厚度點(diǎn)云轉(zhuǎn)換為所述路面冰層厚度矩陣。

19、一種銑刀高度預(yù)測模型訓(xùn)練方法，包括：

20、獲取訓(xùn)練樣本，所述訓(xùn)練樣本包括第一輸入數(shù)據(jù)集和第一輸出數(shù)據(jù)集，所述第一輸出數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)為銑刀的若干第一預(yù)設(shè)切入高度，其中，所述銑刀在所述第一預(yù)設(shè)切入高度下除冰后，路面的冰層厚度在預(yù)設(shè)厚度范圍內(nèi)以及路面無損毀；所述第一輸入數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)為所述銑刀在每個(gè)所述第一預(yù)設(shè)切入高度下工作時(shí)對應(yīng)的環(huán)境溫度、所述除冰車所在位置的經(jīng)緯度以及路面冰層厚度矩陣，其中，所述路面冰層厚度矩陣基于除冰車前方預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的當(dāng)前路面冰層厚度構(gòu)建，所述預(yù)設(shè)范圍包括沿道路的寬度方向和沿道路的長度方向分割成的若干預(yù)設(shè)單元范圍，所述路面冰層厚度矩陣為二維矩陣，所述路面冰層厚度矩陣中的橫向序列為沿道路寬度方向的每個(gè)預(yù)設(shè)單元范圍內(nèi)的冰層厚度，豎向序列為沿道路長度方向的每個(gè)預(yù)設(shè)單元范圍內(nèi)的冰層厚度；

21、構(gòu)建銑刀高度預(yù)測初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，采用所述訓(xùn)練樣本對所述銑刀高度預(yù)測初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，采用均方誤差作為損失函數(shù)，優(yōu)化更新所述銑刀高度預(yù)測初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中的參數(shù)，其中，所述參數(shù)包括權(quán)重參數(shù)和偏置參數(shù)，得到所述銑刀高度預(yù)測模型，所述銑刀高度預(yù)測模型用于根據(jù)所述路面冰層厚度矩陣、所述當(dāng)前環(huán)境溫度和所述經(jīng)緯度預(yù)測所述銑刀的最佳切入冰層的高度。

22、作為一種銑刀高度預(yù)測模型訓(xùn)練方法的優(yōu)選方案，銑刀高度預(yù)測初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于提取所述路面冰層厚度矩陣的特征，并輸出第一向量，所述全連接層用于提取所述第一向量、所述環(huán)境溫度以及所述經(jīng)緯度的特征，并輸出銑刀預(yù)測高度；

23、根據(jù)所述銑刀預(yù)測高度和所述第一預(yù)設(shè)切入高度，通過損失函數(shù)優(yōu)化更新所述參數(shù)，得到所述銑刀高度預(yù)測模型。

24、作為一種銑刀高度預(yù)測模型訓(xùn)練方法的優(yōu)選方案，獲取所述訓(xùn)練樣本還包括：

25、對所述第一輸入數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理得到若干第二輸入數(shù)據(jù)集，每個(gè)所述第二輸入數(shù)據(jù)集對應(yīng)相同的一個(gè)所述輸出數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理包括對第一輸入數(shù)據(jù)集中的所述路面冰層厚度矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移和/或縮放；和/或，對所述第一輸入數(shù)據(jù)集中的所述環(huán)境溫度添加噪聲、縮放和/或平移；和/或，對所述第一輸入數(shù)據(jù)集中的所述經(jīng)緯度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移和/或縮放。

26、一種除冰車銑刀高度預(yù)測系統(tǒng)，包括：

27、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集當(dāng)前環(huán)境溫度、當(dāng)前除冰車所在位置的經(jīng)緯度以及除冰車前方預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的當(dāng)前路面冰層厚度；

28、分析模塊，用于根據(jù)所述路面冰層厚度構(gòu)建路面冰層厚度矩陣，并根據(jù)所述路面冰層厚度矩陣、所述環(huán)境溫度和所述經(jīng)緯度輸出銑刀高度預(yù)測值。

29、一種除冰車，包括車體和設(shè)置在所述車體上的如權(quán)利要求9所述的除冰車銑刀高度預(yù)測系統(tǒng)。

30、本發(fā)明的有益效果為：

31、本發(fā)明提供一種除冰車銑刀除冰高度預(yù)測方法，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測到的路面冰層厚度、當(dāng)前環(huán)境溫度和除冰車所在位置經(jīng)緯度預(yù)測銑刀的最佳切入冰層的高度，即作業(yè)高度，使得銑刀作業(yè)時(shí)能高效地鏟除路面上的冰雪，綜合了多種影響冰層狀態(tài)的因素，使得銑刀的除冰雪效果達(dá)到最佳，同時(shí)能避免對路面造成損傷，提高作業(yè)安全性。

32、本發(fā)明還提供一種銑刀高度預(yù)測模型訓(xùn)練方法，通過訓(xùn)練樣本對銑刀高度預(yù)測初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到能根據(jù)路面冰層厚度矩陣、當(dāng)前環(huán)境溫度和經(jīng)緯度預(yù)測銑刀的最佳切入冰層的高度的銑刀高度預(yù)測模型，提高除冰作業(yè)效率、效果以及安全性。

33、本發(fā)明還提供一種除冰車銑刀高度預(yù)測系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，然后通過分析模塊分析處理數(shù)據(jù)預(yù)測銑刀高度，提高除冰作業(yè)效率、效果以及安全性。

34、本發(fā)明還提供一種除冰車，該除冰車的除冰效率較高、除冰效果較佳、對路面的損傷概率較小。