矿山复杂环境下，如何实现矿车厘米级高精度实时定位与导航，突破GNSS信号盲区？【多传感器融合, 智能矿山】

1. 矿车的基本结构与技术要求

矿车，顾名思义，是矿山作业中的核心运输工具，它们在矿道、采掘面和料场之间穿梭，承担着矿石、煤炭等物资的转运任务。想象一下，矿车就像矿山内部的“重型卡车”，只不过它们的工作环境更为复杂、恶劣。为了确保这些“卡车”能够安全、高效、精准地运行，尤其是在实现自动化和智能化后，对其定位和运行状态的监测提出了极高的技术要求。

矿车的基本结构包括动力系统、传动系统、行走系统、制动系统、转向系统以及车体结构等。在定位方面，我们主要关注的是矿车在三维空间中的位置（X, Y, Z坐标）、姿态（俯仰、横滚、航向）以及速度和加速度。这些参数的精准获取，是实现矿车自动驾驶、协同作业、防碰撞和高效调度管理的基础。

在技术要求上，矿车定位系统必须满足以下几个关键点：

• 高精度： 矿井环境复杂，通道狭窄，尤其是在精确定位到装卸点或特定作业区域时，厘米级甚至毫米级的定位精度至关重要，就像停车时必须精准停入指定车位一样，不能有丝毫偏差。

• 高实时性： 矿车通常是移动的，定位信息需要实时更新，才能及时响应路径变化或避障需求。这就好比车辆在高速行驶中，导航系统必须即时更新路况，否则就可能错过路口。

• 高鲁棒性： 矿山环境多变，存在粉尘、振动、高低温、光照不足或强光照射（如井口）等恶劣条件，定位系统必须能在这些环境下稳定可靠工作，不能轻易“掉线”或产生错误数据。

• 多维度信息： 除了基础的位置信息，矿车的姿态（车身倾斜、朝向）和速度信息也同样重要，这对于复杂地形下的稳定行驶和安全转向至关重要。

• 易于集成与维护： 定位系统需要能够方便地安装到现有矿车上，并与矿山的整体调度、控制系统无缝对接，后期维护也要简单便捷。

2. 针对矿车的相关技术标准简介

为了规范矿车定位系统的设计、测试和应用，行业内会参照一系列技术标准来定义和评价其性能。这些标准通常涵盖了定位精度、实时性、环境适应性、数据接口等多个方面。

在监测参数方面，主要关注以下几个定义和评价方法：

• 定位精度： 通常分为水平定位精度和垂直定位精度。它指的是矿车实际位置与系统报告位置之间的偏差大小。评价时通常会采用RMS（均方根误差）或CEP（圆概率误差）等统计指标。例如，水平定位精度8mm RMS表示在一定置信度下，95%的定位结果与真实位置的水平偏差在8毫米以内。

• 重复定位精度： 指的是系统在相同条件下对同一位置进行多次测量时，测量结果之间的一致性。这个指标对于需要反复进入同一精准位置的作业（如精准装卸）非常重要。

• 测距精度： 针对激光测距传感器而言，指的是传感器输出的距离值与实际距离之间的偏差。通常用±X毫米来表示。评价时，通常会在已知距离下进行多次测量，计算其最大误差或标准偏差。

• 测距范围（量程）： 指传感器能够有效测量距离的最小值和最大值。超出此范围，传感器可能无法提供准确或任何数据。

• 测量速度（更新率/采样率）： 指传感器每秒能够完成测量并输出数据的次数。对于移动中的矿车，高的测量速度意味着更实时的位置更新，有助于更精确的运动控制和轨迹规划。例如，250Hz表示每秒可以进行250次测量。

• 环境适应性： 涉及传感器在不同温度、湿度、粉尘、振动、电磁干扰等环境下的工作能力。通常通过防护等级（如IP65表示防尘防水等级）和工作温度范围来衡量。

• 抗干扰能力： 指系统在面对外部干扰（如卫星信号遮挡、强光、电磁辐射等）时，仍能保持稳定、准确工作的能力。

• 接口类型： 指传感器与外部控制系统进行数据交换的方式，如RS232、RS485、以太网等。不同接口适用于不同的系统集成需求。

3. 实时监测/检测技术方法

矿车精准定位是实现矿山智能化的核心，需要多种先进技术协同工作。在复杂多变的矿山环境中，单一技术往往难以满足所有要求，通常需要融合多种传感器和定位方案。

3.1 市面上各种相关技术方案

目前市面上主流的矿车定位技术方案主要包括以下几种：

• 3.1.1 全球导航卫星系统（GNSS）定位技术

全球导航卫星系统，我们平时接触最多的就是美国的GPS，但实际上它是一个泛指，包括中国的北斗、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略等。这项技术就像是天空中有很多“灯塔”（卫星），它们不断向地球发送信号，地面上的接收器（矿车上的定位模块）收到这些信号后，通过计算信号到达接收器的时间差，就能精确计算出自己的位置。

工作原理与物理基础：GNSS系统通过接收来自至少四颗卫星的信号来解算接收机的三维位置。每颗卫星都会广播其精确的轨道信息和信号发射时间。接收机测量从卫星到自身的“伪距”（Pseudo-range），即卫星信号从发射到接收机接收到的时间乘以光速。伪距公式可以简化为：ρ = c * (t_r - t_s) + Δ_ion + Δ_trop + ε其中：* ρ 是卫星到接收机的伪距。* c 是光速。* t_r 是信号到达接收机的时间。* t_s 是信号从卫星发射的时间。* Δ_ion 是电离层延迟误差。* Δ_trop 是对流层延迟误差。* ε 是其他误差（如多径效应、接收机钟差等）。

由于存在各种误差，单点定位的精度有限。为了达到矿车所需的厘米级甚至毫米级高精度定位，通常采用实时动态（RTK）技术。RTK技术引入一个已知精确坐标的地面参考站。参考站同时接收卫星信号并计算其与已知位置的偏差，然后将这些修正数据实时广播给移动的矿车接收机。矿车接收机利用这些差分数据修正自身的伪距和载波相位测量值，从而消除大部分系统误差，实现高精度定位。

核心性能参数：* 水平定位精度：RTK模式下，通常可达厘米级（例如，5mm至30mm RMS）。* 垂直定位精度：RTK模式下，通常在10mm至50mm RMS。* 更新率：常见为1Hz到20Hz，更高速率（如50Hz）的系统也有。* 通道数：衡量可同时跟踪的卫星信号数量，越多越能支持多星座定位，提高可靠性。

技术方案的优缺点：* 优点： 在开阔的露天矿区，GNSS能提供全球覆盖、高精度的绝对位置信息，且受天气影响较小（雨雪不影响卫星信号）。尤其结合RTK技术，精度能达到工程测量级别。* 缺点： GNSS最大的局限性在于需要清晰的“天空视野”。在地下矿井、深坑、高大建筑物或山体遮挡的区域，卫星信号会严重衰减或完全丢失，导致定位失效。同时，信号易受多径效应和电磁干扰影响，可能导致定位不准。部署和维护地面参考站也需要一定成本。* 成本考量： GNSS接收机，尤其是支持RTK的高精度设备，价格相对较高，且需要额外部署参考站和数据链。

• 3.1.2 激光脉冲测距技术（飞行时间法，ToF）

这项技术就像是在矿井里大喊一声，然后精确测量你听到回声需要多长时间，从而判断墙壁离你有多远。激光测距传感器就是用激光束来“喊话”，用光速来代替声速，通过测量激光脉冲从发射到反射回来的时间，来计算距离。

工作原理与物理基础：激光脉冲测距（Time-of-Flight, ToF）的基本原理是发射一个短暂的激光脉冲到目标物体，然后接收从目标反射回来的激光脉冲。传感器内部的高精度计时器会精确测量从激光发射到接收的时间间隔t。由于激光以光速c传播，距离D可以通过以下公式计算：D = (c * t) / 2其中，c是光速（约299,792,458米/秒）。之所以除以2，是因为激光经历了去和回两个行程。

为了实现高精度和远距离测量，实际的ToF传感器会采用一些先进的技术：1. 高能量激光脉冲： 确保激光信号在长距离传播后，仍有足够能量反射回来被接收器捕获，即使目标表面反射率低（如深色矿石）或环境光线复杂（如户外太阳辐射）。2. 高灵敏度接收器： 能够捕获微弱的反射信号。3. 高精度计时器： 需要具备皮秒级甚至更低的计时精度，因为光速极快，1毫米的距离对应的时间差只有约6.7皮秒。4. 信号处理算法： 用于滤除环境噪声、提高信噪比、校正温度和气压对光速的影响，并对多个脉冲进行平均以提高精度。

光在不同介质中的传播速度略有不同，因此传感器在设计时通常会进行介质校准。某些型号的激光测距传感器，采用特殊的光学元件和封装材料，以确保在极端温度下光学性能和电子元件的稳定性，同时其接收器能从强热辐射中区分出微弱的激光反射信号，可以测量高温物体表面距离。

核心性能参数：* 测量范围：从几厘米到数百米甚至上千米，例如0.05米到500米。* 精度：通常在毫米级到厘米级，例如±1mm到±10mm。* 测量速度：可以很高，例如最高可达250Hz，即每秒测量250次。* 分辨率：通常与精度相关，表示最小可识别的距离变化。* 环境适应性：某些型号具备IP65或更高级别的防护等级，工作温度范围宽，部分产品可测量高温物体。

技术方案的优缺点：* 优点： * 高精度远距离测量： 能够实现毫米级的精度，同时覆盖数百米的测量范围，这在矿山环境下，对于追踪远距离目标或进行长距离路径规划非常有用。 * 非接触式： 不与被测物接触，避免了磨损和对物体状态的干扰，特别适合移动的矿车或高温、危险的区域。 * 速度快： 高测量频率意味着能够快速响应环境变化，为矿车的实时控制提供数据。 * 环境适应性强： 某些产品可以在恶劣的矿山环境（如粉尘、振动、高低温、强光照）下稳定工作，甚至能测量高温物体表面，这对于靠近熔渣或高温部件的矿车作业至关重要。 * 鲁棒性好： 坚固的外壳和优化的光学设计使其在工业应用中表现稳定。* 缺点： * 线之视线要求： 激光测距需要传感器与目标之间有清晰的视线，任何遮挡都会导致测量失败。 * 单点测量： 大多数激光测距传感器是单点测量，无法一次性获取大范围的三维环境信息。若需构建三维地图，需要配合扫描装置。 * 受环境影响： 极高的粉尘、浓雾或强水蒸气可能会严重衰减激光信号，影响测量距离和精度。* 成本： 高精度、长距离的激光测距传感器成本相对较高。* 成本考量： 中高。

• 3.1.3 三维激光扫描技术

三维激光扫描技术可以看作是“加强版”的激光测距，它不仅仅测量一个点，而是通过快速旋转和扫描，在短时间内测量成千上万个点的距离信息，然后把这些点“拼”起来，形成一个详细的3D地图，也就是“点云”。这就好比你不仅知道面前的墙有多远，还能瞬间画出整个房间的详细户型图。

工作原理与物理基础：三维激光扫描仪通常采用飞行时间（ToF）原理或相位差法进行距离测量。与单点测距不同的是，它通过内部的旋转镜面系统，使激光束在一个预设的区域内快速扫描。每次激光发射和接收，都得到一个距离值，同时记录下激光束的方向（水平角和垂直角）。通过大量离散点的距离和角度信息，扫描仪能够生成一个高密度的三维点云数据，精确地重建出被测环境的几何模型。对于每个点，距离D的计算仍是基于ToF原理：D = (c * t) / 2其中，c是光速，t是激光往返时间。结合激光束的扫描角度（θ_horizontal, θ_vertical），即可确定每个点在三维空间中的精确坐标(x, y, z)。

核心性能参数：* 测距精度：毫米级，部分高端型号可达亚毫米级。* 量程：中长距离，例如0.5米至250米。* 扫描速度：非常快，可达数百万点/秒。* 三维点定位精度：通常在几毫米。* 扫描层数/角度分辨率：决定了点云的密度和细节程度。

技术方案的优缺点：* 优点： 能够快速、高精度地获取大范围环境的三维几何信息，为矿车提供精确的环境地图，支持复杂的路径规划、障碍物检测、同时定位与地图构建（SLAM）等高级功能。尤其适合创建矿井巷道、采掘面的高精地图。* 缺点： 数据量庞大，对后续的数据处理和存储要求较高；设备成本较高；在极高粉尘、浓雾环境下性能可能下降；更新速度虽快但相对于单点测距仍有延迟，不适合极高速场景下的实时精确控制。* 成本考量： 高。

• 3.1.4 激光三角测量法

激光三角测量法是一种适用于近距离、超高精度的测量技术，它不像ToF那样直接测量时间，而是通过几何光学原理来测量距离和轮廓。想象一下，你用手电筒照在墙上，如果你站得近，光斑会大一些，如果你站得远，光斑会小一些。激光三角测量就是用一个非常精确的“眼睛”（相机）从一个特定角度观察激光光斑在物体表面的位置变化，从而计算距离。

工作原理与物理基础：激光三角测量法由一个激光发射器和一个高分辨率的图像传感器（如CCD或CMOS相机）组成。激光发射器向被测物体表面发射一个激光点或激光线。当激光束照射到物体表面时，其反射光会被位于一定角度的图像传感器捕获。如果被测物体的距离发生变化，激光光斑在图像传感器上的成像位置也会随之移动。由于激光发射器、图像传感器和激光光斑构成一个三角形，通过已知的发射器到传感器的基线距离L、传感器焦距f以及激光光斑在传感器上的位置变化x，可以根据三角函数关系精确计算出物体表面的距离D或轮廓信息。

简化距离计算的几何关系为：D = (L * f) / x (在某些简化模型下，其中x是光斑在传感器上的偏移量)

核心性能参数：* 测量范围：通常非常短，例如高度方向最宽170mm，宽度方向最宽300mm。* 重复精度：极高，可达微米级。* 扫描速度：高，例如最快256000点/秒。* 数据点数：单次测量可获取大量轮廓点。

技术方案的优缺点：* 优点： 极高的测量精度和分辨率，适合对矿车自身部件（如车厢变形、轮胎磨损）、装载物料的体积或形状进行高精度实时检测。非接触式测量，速度快，抗环境光干扰能力相对较强。* 缺点： 测量范围非常有限，通常只能在几厘米到几十厘米的范围内工作，不适用于矿车的远距离定位或大范围环境感知。容易受目标表面光学特性（如镜面反射、透明物体）影响。* 成本考量： 中高。

3.2 市场主流品牌/产品对比

这里我们挑选几个在矿车定位领域有代表性的国际品牌进行对比，以展现不同技术路线的特点。

1. 美国天宝 (采用GNSS定位技术) 美国天宝是全球领先的GNSS解决方案供应商，其产品广泛应用于工程、施工等领域。 核心性能参数：水平定位精度在RTK模式下可达8mm + 0.5ppm RMS，垂直定位精度15mm + 0.5ppm RMS。它拥有440个通道，支持所有主流GNSS星座，更新率最高可达 20Hz。 应用特点和独特优势：美国天宝的产品专为严苛的工程和施工环境设计，具有出色的耐用性和适应性。其ProPoint技术在卫星信号受限区域能提供更高的定位可靠性和精度。集成惯性测量单元（IMU）还能提供倾斜补偿功能，即便天线不是完全水平，也能输出准确的定位数据，提高作业效率。

2. 英国真尚有 (采用激光脉冲测距技术) 英国真尚有的LCJ系列激光测距传感器，是为工业应用设计的强大测距工具。 核心性能参数：测量范围从0.05米到500米，精度高达±1mm，测量速度高达250Hz。LCJ系列传感器能够在-40℃至+60℃的扩展温度范围内正常工作，并可配备冷却外壳以应对更高温度环境。它还具备测量最高1550℃高温物体表面距离的能力，防护等级达到IP65。提供RS232、RS485、RS422、SSI、USB等多种串行接口以及高精度模拟输出和两个可编程数字输出。 应用特点和独特优势：英国真尚有LCJ系列以其高精度和远距离测量能力脱颖而出，特别适合矿山这种重工业和户外环境。它能在深色表面（低反射率）甚至有太阳辐射的室外环境下进行精确测量，尤其能应对矿山中可能出现的极端高温物体（如热矿石、排气口）的距离检测。坚固的金属外壳和高防护等级保证了在恶劣工况下的可靠性。

3. 瑞士徕卡地理空间 (采用三维激光扫描技术) 瑞士徕卡地理空间是知名的测量设备制造商，其RTC360 3D激光扫描仪代表了三维环境建模的先进水平。 核心性能参数：测距精度可达1.0mm + 10ppm，量程0.5米至130米。它能以高达200万点/秒的速度进行扫描，全景扫描（包含图像）可在2分钟内完成，三维点定位精度在20米距离时为2.5mm。防护等级为IP54。 应用特点和独特优势：瑞士徕卡地理空间RTC360以其极致的扫描速度和高密度点云数据采集能力著称，能够在极短时间内完成大范围、高精度的环境三维建模。其集成的可视化惯性系统（VIS）支持即时现场自动配准，大幅提高了作业效率和数据质量，为矿车的路径规划、自动驾驶提供精确的三维环境基准图。

4. 加拿大诺瓦泰克 (采用GNSS+惯性导航融合技术) 加拿大诺瓦泰克在GNSS和组合导航领域享有世界领先地位，尤其擅长高精度定位和姿态解决方案。 核心性能参数：其PwrPak7系列在RTK模式下，水平定位精度可达0.006m RMS，垂直定位精度0.015m RMS。航向精度0.030° RMS (基线2m)，俯仰/横滚精度0.015° RMS (基线2m)。支持555个GNSS通道，数据更新率最高可达100Hz。 应用特点和独特优势：加拿大诺瓦泰克的优势在于GNSS与惯性导航系统（INS）的深度融合。这种融合技术在矿井等卫星信号短暂中断或受限的环境中，能通过惯性单元进行推算导航，弥补GNSS信号中断的不足，从而提供连续、高精度、高更新率的位置、速度和姿态信息，极大地提高了矿车自动驾驶的安全性与鲁棒性。其产品支持多频多星座GNSS，抗干扰能力强，体积紧凑，易于集成。

3.3 选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

在为矿车选择定位设备或传感器时，不能只看单一指标，而需要综合考虑其在矿山复杂环境下的适用性、可靠性和成本效益。

1. 测量范围（量程）：

   • 实际意义： 决定了传感器能“看”多远，或者能在多大的空间内进行有效测量。

   • 影响： 如果量程不足，传感器可能无法覆盖矿车前进所需的环境范围，导致定位中断或盲区；量程过大可能增加成本。

   • 选型建议： 对于露天矿的大范围定位，GNSS是首选；对于巷道、井下等相对狭窄且需要避障的区域，需要选择量程足够覆盖避障距离的激光测距传感器或扫描仪。

2. 定位/测距精度：

   • 实际意义： 决定了定位结果与矿车真实位置之间的偏差大小，是实现精准控制的基础。

   • 影响： 精度不足可能导致矿车偏离预定轨道，碰撞障碍物，或无法精准停靠装卸点，增加安全风险和作业效率。

   • 选型建议： 毫米级或厘米级精度是自动驾驶矿车的基本要求。对于需要精确停靠和装卸的场景，优先选择高精度的激光测距传感器。对于路径规划和环境感知，厘米级精度的GNSS或激光扫描仪即可满足。

3. 测量速度（更新率）：

   • 实际意义： 传感器每秒输出测量数据的次数，反映了系统响应环境变化的及时性。

   • 影响： 速度过慢会导致定位数据滞后，使得控制系统无法及时做出反应，尤其在矿车高速行驶或需要紧急避障时，可能引发危险。

   • 选型建议： 自动驾驶矿车通常需要高更新率的传感器，例如GNSS+INS融合系统可达100Hz，某些激光测距传感器可达250Hz。在车辆动态性高、要求实时控制的场景，优先选择高刷新率的设备。

4. 环境适应性（防护等级、工作温度、抗震性等）：

   • 实际意义： 传感器在恶劣矿山环境下（粉尘、水汽、高温、低温、振动、腐蚀）持续稳定工作的能力。

   • 影响： 环境适应性差会导致传感器故障、数据不准确、寿命缩短，进而影响整个矿车系统的可靠性。

   • 选型建议： 必须选择具有高防护等级（如IP65及以上）的传感器，能耐受矿山特有的高低温范围，并具备良好的抗震、抗冲击能力。例如，能测量高温物体的激光传感器在处理热矿石时尤为关键。

5. 抗干扰能力：

   • 实际意义： 传感器在面对外部干扰（如强光、电磁辐射、GNSS信号遮挡、多径效应）时，仍能保持稳定、准确工作的能力。

   • 影响： 抗干扰能力弱会导致定位数据漂移、中断或误报，严重影响矿车运行安全。

   • 选型建议： 结合GNSS+INS融合系统可以有效应对信号中断。对于激光传感器，选择在强环境光下仍能稳定工作的产品。在信号复杂区域，考虑部署辅助定位系统（如惯导、里程计）进行多传感器融合。

6. 数据接口与集成性：

   • 实际意义： 传感器与矿车主控系统、调度系统进行数据交换的便捷性和兼容性。

   • 影响： 接口不兼容或集成复杂会增加系统开发和维护的难度与成本。

   • 选型建议： 优先选择提供多种主流通信接口（如RS232/485、以太网、CAN等）的传感器，以便于与现有或未来的控制系统无缝集成。同时，考虑是否有配套的SDK或开发支持。

3.4 实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

在矿车定位的实际应用中，尽管技术不断进步，仍可能遇到一些挑战。

1. 问题：GNSS信号在井下或深坑区域中断。

   • 原因与影响： 卫星信号无法穿透厚重的岩层或山体，导致矿车完全失去GNSS定位能力，无法进行自主导航和精准定位。

   • 解决建议：

     • 多传感器融合： 采用GNSS+惯性导航系统（INS）融合方案。当GNSS信号中断时，INS（利用陀螺仪和加速度计）可以进行短时间的推算导航，提供连续的位置和姿态信息。

     • 局部高精度定位系统： 在GNSS信号受限区域，部署基于UWB（超宽带）、激光SLAM（同步定位与地图构建）或磁导航等局部高精度定位系统作为补充，提供区域内的精确位置。

2. 问题：矿山环境粉尘、水汽大，影响激光传感器性能。

   • 原因与影响： 激光束在空气中的传播会受到颗粒物（粉尘、水滴）的散射和吸收，导致信号衰减，降低测量距离和精度，甚至完全无法测量。

   • 解决建议：

     • 选择高功率、抗干扰能力强的激光传感器： 更强的激光能量和先进的信号处理算法能提高穿透能力。

     • 采用气幕或清洁装置： 在传感器镜头前安装气幕（用压缩空气吹散灰尘）或自动清洁装置，保持光学窗口清洁。

     • 定期维护： 对传感器光学窗口进行定期清洁和检查，确保其工作状态良好。

3. 问题：矿车振动大，导致传感器测量不稳定或损坏。

   • 原因与影响： 矿山道路崎岖，矿车在运行过程中会产生剧烈振动和冲击，可能导致传感器的内部光学元件或电子部件移位，从而降低测量精度，甚至造成设备损坏。

   • 解决建议：

     • 选择工业级、高抗震等级的传感器： 设备本身的设计和材料应能承受高强度振动。

     • 采用减震安装： 在传感器安装座与矿车之间增加减震垫或减震支架，隔离大部分振动。

     • 数据滤波： 在软件层面通过卡尔曼滤波等算法对传感器输出数据进行平滑处理，减少振动引入的噪声。

4. 问题：矿车表面温度高或环境温度极端，影响传感器工作。

   • 原因与影响： 矿山作业中，矿车发动机、排气管或运输的矿石可能产生高温。极端高温或低温会超出传感器的额定工作温度范围，导致内部电子元件性能下降，测量数据漂移，甚至烧毁设备。

   • 解决建议：

     • 选择宽工作温度范围的传感器： 确保传感器能在矿山夏季高温或冬季严寒环境下正常工作。

     • 配备冷却/加热装置： 对于超出传感器自然工作范围的极端情况，可为传感器配备专用的冷却外壳或加热装置，使其内部温度保持在安全范围内。

     • 避开热源： 在安装时尽量避开矿车自身的高温部件或热源的直接辐射。

4. 应用案例分享

• 露天矿无人驾驶运输： 在露天矿区，GNSS RTK系统结合高精度惯性导航单元，为大型矿用卡车提供厘米级定位和航向信息，实现矿卡在采掘点、装载点和卸料点之间的自主路径规划、精确停靠和编队行驶，大幅提高运输效率和安全性。

• 地下矿井巷道三维建模与导航： 采用三维激光扫描仪对地下矿井巷道进行快速、高精度扫描，生成详细的三维点云地图。矿车基于该地图进行实时定位和路径规划，并通过局部激光测距传感器进行障碍物检测和避障，确保在复杂巷道内的安全通行。

• 矿车物料装载量检测： 在矿车装载点，利用激光三角测量仪或激光测距传感器对进入的矿车车厢进行轮廓扫描或高度测量，精确计算出装载物料的体积或重量，实现自动化、精确化装载，避免超载或欠载。

• 矿车与作业设备协同定位： 激光测距传感器安装在矿车或挖掘机、铲运机上，实时监测彼此之间的距离，实现作业设备与矿车之间的精准协同作业。例如，挖掘机可以根据矿车的实时位置和距离，自动调整挖斗角度和装载姿态，提高装载效率和安全性。

• 矿车防碰撞与安全预警： 沿矿车行进方向安装远距离激光测距传感器，持续监测前方和侧方障碍物（如其他车辆、人员、落石）的距离。当距离低于安全阈值时，系统立即发出预警，必要时自动减速或停车，防止碰撞事故发生。