城市轨道交通作为“新基建”的关键领域,正处在高速发展期。而隧道作为城轨建设的重要环节,以地铁隧道为主,近年来更是呈几何数增长。当前地铁隧道的挖掘主要采用盾构法,以盾构法挖掘的隧道渣土通过有轨工矿车来运输,工矿车安全高效运行对盾构隧道的掘进速度有直接的影响。对此,本文对工矿车的无人驾驶技术展开研究,旨在提高隧道掘进效率、降低人力成本和安全管理压力。论文首先查阅了国内外轨道交通领域的无人驾驶技术应用案例,从地铁、干线铁路和工矿铁路三个领域入手,借鉴其无人驾驶解决方案的技术手段。结合研究课题,对车载控制系统功能和方案进行设计,分为车载监控、定位、障碍物检测和底层控制四个模块。车载监控模块负责系统的参数设置、动态曲线显示和速度防护等功能;定位模块选用测速/RFID组合定位技术,能够在获得实时运行位置的同时消除累计误差,提高定位的精度;障碍物检测模块采用激光雷达作为检测手段,能够精确测量与障碍物之间的距离;底层控制模块通过分析司机控制器的控制和信号传输原理后,选择电压信号输出和继电器控制作为底层控制信号传输的方案;最后根据各模块的设计得出了工矿车无人驾驶车载控制系统的结构。根据系统结构和各模块方案完成硬件设备选型和电路设计,由电源转化电路、主控单元电路和定位、障碍物检测、底层控制三个功能模块硬件组成。电源转化电路以系统核心的110V转12V电路为重点,增加了安全、冗余设计;主控芯片采用STM320F28335,并设计了芯片电路和通信、报警电路;定位模块对RFID设备、测速编码器进行设备选型,给出了连接电路;障碍物检测模块硬件介绍了激光雷达参数、测距原理和连接电路;底层控制模块就电压信号输出和继电器驱动电路进行设计。对各功能模块软件进行设计。编写了基于C#的车载监控软件,实现了界面动态显示、参数设置和速度防护等功能;对定位、障碍物检测模块的运行原理、数据结构、通信等方面进行分析,给出了两模块的软件流程图;最后设计了底层控制模块软件,包括CAN总线通信、运动控制模型及软件流程图,并设计了基于F28335的速度PID控制器。搭建实验平台对论文各功能模块进行实验,通过车载监控软件检查实验结果,基本实现了的车载监控、定位、障碍物检测和底层运动控制功能。