CN108809822B - 网关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种网关，包括：USB HUB，用于接收采集的第一视频数据、第二视频数据、第三视频数据、第四视频数据，并发送给车辆控制单元；以太网交换机，用于接收控制面板的第一操作指令，并将第一操作指令发送给处理单元；接收激光雷达的环境感知数据，并将环境感知数据转发给车辆控制单元；接收人机交互装置的第二操作指令，并发送给处理单元；处理单元，获取以太网交换机和USB HUB的状态信息，并发送给车辆控制单元；以及，接收第一操作指令或第二操作指令，并将第一操作指令或第二操作指令发送给车辆控制单元，以使车辆控制单元根据第一操作指令进行调试，或根据第二操作指令对车辆进行控制。该网关功能强大，具有故障转发能力。

Description

网关
技术领域
本发明涉及物联网领域，尤其涉及一种网关。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，城市环境保护意识日益增强，道路清扫用清洁车作为城市环卫工作重要的一环也迎来了良好的发展机遇。
道路清扫用清洁车的出现是城市文明的一项重要的标志，它给人们生活环境以及城市面貌带来了诸多益处，如提高了路面清扫的工作效率，同时提高了操作者的工作积极性，并且大大节约了人力和财力，保证了一个良好整洁的环境，这不仅提高了城市形象，而且更有利于城市文化的建设及市民工作的积极性等。
然而，随着城市规模的发展，人力成本的不断提升，环卫行业要保持快速健康发展，就要提高机械化率和自动化率，最大程度缓解从业人员短缺压力。因此，对于智能化无人驾驶的清扫车的需求，显现的尤为迫切。
在无人驾驶车辆中，网关作为网间连接器，用于在网络间建立传输连接。车辆控制单元和会产生各种数据，因此，需要功能强大的网关对该些数据进行转发，但是现有技术中，网关的功能单一，且不具有自身故障码的转发功能。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种网关，以解决现有技术中的网关不能进行数据处理、不能进行故障判断、功能单一、处理效率低的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种网关，所述网关包括：通用串行总线集线器USB HUB、以太网交换机和处理单元；所述处理单元分别和所述USB HUB、所述以太网交换机相连接；
所述USB HUB，通过第一通用串行总线USB接口和第一视频采集装置相连接，通过第二USB接口和第二视频采集装置相连接，通过第三USB接口和第三视频采集装置相连接，通过第四USB接口和第四视频采集装置相连接，通过第五USB接口和车辆控制单元相连接，用于接收所述第一视频采集装置采集的第一视频数据、所述第二视频采集装置采集的第二视频数据、所述第三视频采集装置采集的第三视频数据、所述第四视频采集装置采集的第四视频数据，并将所述第一视频数据、第二视频数据、第三视频数据和第四视频数据发送给所述车辆控制单元；
以太网交换机，通过第一注册插座网络信号接口和控制面板相连接，通过第二网络信号接口和激光雷达相连接，通过第三网络信号接口和车辆控制单元相连接，通过第四网络信号接口和人机交互装置相连接，用于通过所述第一网络信号接口接收所述控制面板的第一操作指令，并将所述第一操作指令发送给所述处理单元；通过所述第二网络信号接口接收所述激光雷达的环境感知数据，并通过所述第三网络信号接口将所述环境感知数据转发给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述环境感知数据生成车辆控制信息；通过所述第四网络信号接口接收人机交互装置的第二操作指令，并将所述第二操作指令发送给所述处理单元；
所述处理单元，获取所述以太网交换机的状态信息和所述USB HUB的状态信息，并将所述以太网交换机的状态信息、所述USB HUB的状态信息发送给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述以太网交换机的状态信息、所述USB HUB的状态信息产生警示信号；以及，接收所述第一操作指令或所述第二操作指令，并将所述第一操作指令或所述第二操作指令发送给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述第一操作指令进行调试，或根据所述第二操作指令对车辆进行控制。
优选的，所述第一视频采集装置设置在车辆的第一位置、所述第二视频采集装置设置在所述车辆的第二位置、所述第三视频采集装置设置在所述车辆的第三位置，所述第四视频采集装置设置在所述车辆的第四位置。
优选的，所述处理单元还用于，
获取所述第一信息采集装置的第一标识、所述第二信息采集装置的第二标识、所述第三信息采集装置的第三标识和所述第四信息采集装置的第四标识；
根据所述第一标识及其对应的第一视频数据、第二标识及其对应的第二视频数据、第三标识及其对应的第三视频数据以及第四标识及其对应的第四视频数据，判断是否存在采集装置故障；
当所述第一信息采集装置、所述第二信息采集装置、所述第三信息采集装置和所述第四信息采集装置中至少一个发生故障时，生成采集装置的故障码；
将所述采集装置的故障码发送给所述车辆控制单元。
优选的，所述以太网交换机的状态信息包括以太网交换机的故障码；
所述处理单元还用于，获取以太网交换机的故障码；
将所述以太网交换机的故障码发送给所述车辆控制单元。
优选的，所述USB HUB的状态信息包括USB HUB的故障码；
所述处理单元还用于，获取USB HUB的故障码；
将所述USB HUB的故障码发送给所述车辆控制单元。
优选的，所述第一信息采集装置具体为第一摄像头，所述第二信息采集装置具体为第二摄像头，所述第三信息采集装置具体为第三摄像头，所述第四信息采集装置具体为第四摄像头。
优选的，所述以太网交换机还包括：预留网络信号接口；
当任一网络信号接口故障后，可以利用该预留网络信号接口替换故障的网络信号接口。
本发明提供的网关，功能强大，可以进行自身故障反馈，大大提高了数据处理的效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的网关结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1为本发明实施例提供的网关结构示意图。该网关可以应用在具有自动驾驶功能的车辆上，尤其是低速无人驾驶车辆，比如清扫车、物流车等。如图1所示，该网关包括通用串行总线集线器(Universal Serial Bus Hub，USB Hub)110、以太网交换机120和处理单元130。处理单元130分别和USB HUB110、所述以太网交换机120相连接。其中，网关可以是中央网关(Central Gateway，CGW)。
USB HUB110，通过第一通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口和第一视频采集装置相连接，通过第二USB接口和第二视频采集装置相连接，通过第三USB接口和第三视频采集装置相连接，通过第四USB接口和第四视频采集装置相连接，通过第五USB接口和车辆控制单元相连接，用于接收所述第一视频采集装置采集的第一视频数据、所述第二视频采集装置采集的第二视频数据、所述第三视频采集装置采集的第三视频数据、所述第四视频采集装置采集的第四视频数据，并将所述第一视频数据、第二视频数据、第三视频数据和第四视频数据发送给所述车辆控制单元。
其中，所述第一视频采集装置设置在车辆的第一位置、所述第二视频采集装置设置在所述车辆的第二位置、所述第三视频采集装置设置在所述车辆的第三位置和所述第四视频采集装置设置在所述车辆的第四位置。车辆控制单元可以是自动驾驶车辆控制单元(Automated Vehicle Control Unit，AVCU)。
其中，所述第一信息采集装置具体为第一摄像头，所述第二信息采集装置具体为第二摄像头，所述第三信息采集装置具体为第三摄像头，所述第四信息采集装置具体为第四摄像头。当将该CGW应用在车辆上时，该第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头和第四摄像头可以设置在车辆的前后左右四个方向。该四个位置的设定原则是,盲区最小。因此，经过计算和实验，来确定摄像头的安装位置。
可以理解的是，当四个摄像头获取的视频数据不够丰富时，可以通过增加摄像头的方式获取更丰富的视频数据。
车辆控制单元对所述第一视频数据、第二视频数据、第三视频数据和所述第四视频数据进行变换、编码和压缩处理。
具体的，为了便于数据的存储和传输，车辆控制单元可以对视频数据进行一系列处理，以减少数据量，并将处理后的视频数据通过无线通信的方式，发送给后台服务器。
其中，压缩可以采用亮度、色度取样方式进行压缩，也可以进行分割数据进行压缩，还可以采用帧间压缩的方式，本申请对此并不限定。
以太网交换机120，通过第一网络信号接口和控制面板相连接，通过第二网络信号接口和激光雷达相连接，通过第三网络信号接口和车辆控制单元相连接，通过第四网络信号接口和人机交互装置相连接，用于通过所述第一网络信号接口接收所述控制面板的第一操作指令，并将所述第一操作指令发送给所述处理单元130；通过所述第二网络信号接口接收所述激光雷达的环境感知数据，并通过所述第三网络信号接口将所述环境感知数据转发给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述环境感知数据生成车辆控制信息；通过所述第四网络信号接口接收人机交互装置的第二操作指令，并将所述第二操作指令发送给所述处理单元130。
其中，网络信号接口可以是注册插座(Registered Jack，RJ)45接口。
处理单元130，用于获取所述以太网交换机120的状态信息和所述USB HUB的状态信息，并将所述以太网交换机120的状态信息、所述USB HUB110的状态信息发送给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述以太网交换机120的状态信息、所述USB HUB110的状态信息产生警示信号；以及，接收所述第一操作指令或所述第二操作指令，并将所述第一操作指令或所述第二操作指令发送给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述第一操作指令进行调试，或根据所述第二操作指令对车辆进行控制。
其中，处理单元130可以是微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。激光雷达的数量可以是一个，也可以是多个，当车辆高度较低时，比如，当将该CGW应用在低速自动驾驶清扫车时，可以采用一个激光雷达，并设置在车辆的顶部。当车辆高度较高时，比如将该CGW应用在低速自动驾驶物流车时，激光雷达如果仅设置在车的顶部，盲区较大。可以采用两个激光雷达，一个设置在车辆的顶部，另一个设置在车辆的前端。
激光雷达转动一圈后，扫描周围的物体，采集到环境感知数据，将该环境感知数据通过CGW进行转发，发送给车辆控制单元。
控制面板的第一操作指令可以是调试指令，比如，按压控制面板上的按键，产生第一操作指令，该第一操作指令通过CGW转发给车辆控制单元。该调试可以是出厂前，也可以是出厂后。
第二操作指令可以是人机交互装置产生的。人机交互装置可以是车载终端，该终端上安装有应用程序(Application，app)，该应用程序运行在车载终端上，用户可以通过车载终端上的液晶屏进行触摸操作，从而产生第二操作指令。该人机交互装置也可以是手机、电脑等具有液晶屏的终端。
在一个示例中，当车辆处于待机模式下，可以通过接收第二操作指令，进入不同的模式，例如“自动规划路径模式”(进行自动清扫路径规划，进行自动清扫)、“历史路径模式”(调用历史存储路径，进行自动清扫)、“手动驾驶模式”、“清扫路径采集模式”(手动驾驶并记录车辆运行路径、清扫刷操作信息等)和“地图采集模式”(记录车辆运行环境中的地图信息)等。在下面以进入自动规划路径模式(也可以称为无人驾驶模式)为例进行说明。
第二操作指令可以是一系列连续的操作指令，在一个示例中，当通过人机交互装置接收到第二操作指令时，该第二操作指令可以是几个连续指令之和，比如通过点击“启动”、“自动清扫”等指令，进而选择了对某区域进行自动清扫。
处理单元130通过CAN总线将该第一操作指令或第二操作指令后转发给车辆控制单元，车辆控制单元可以进行相应的控制。
比如当该第二操作指令为指示车辆进入自动规划路径模式时，车辆控制单元可根据第二操作指令，获取障碍物信息、清扫路径数据和位置信息，生成车辆控制信息，对车辆进行控制。该车辆控制信息可以包括扭矩控制信息和转向控制信息，通过扭矩控制信息，控制电机的转速，以控制车辆速度，通过扭矩控制信息，控制车辆的转向。
该车辆状态信息包括：故障码信息和电量信息。车辆在运行过程中，可能存在轮速计故障、灯光系统故障、超声波雷达故障等多种故障，每一种故障有其对应的故障码，在发生故障后，车辆控制单元可以将故障码信息发送给人机交互装置，以使人机交互装置通过故障码信息，获取到对应的故障，提高了故障获取的速度。电量信息可以是车辆运行过程中的电压或者剩余电量，比如，当人机交互装置获取到剩余电量为9％时，可以产生提醒信号，以提醒用户尽快对车辆充电。
进一步的，所述处理单元130还用于，获取所述第一信息采集装置的第一标识、所述第二信息采集装置的第二标识、所述第三信息采集装置的第三标识和所述第四信息采集装置的第四标识；根据所述第一标识及其对应的第一视频数据、第二标识及其对应的第二视频数据、第三标识及其对应的第三视频数据以及第四标识及其对应的第四视频数据，判断是否存在采集装置故障；当所述第一信息采集装置、所述第二信息采集装置、所述第三信息采集装置和所述第四信息采集装置中至少一个发生故障时，生成采集装置的故障码；将所述采集装置的故障码通过CAN总线发送给车辆控制单元，车辆控制单元通过将该采集装置的故障码和故障码表进行对比，确定是否需要进行警示，比如，对于采集装置故障，故障码表中对应的是报警，此时，车辆控制单元可以通过CAN总线向车身控制器(Body ControlModul e，BCM)发送报警信号，BCM根据该报警信号，驱动喇叭产生警示信号，同时，车辆控制单元控制车辆停止运行。
其中，标识可以是摄像头的标识(Identity，ID)，摄像头的标识可以是摄像头的出厂标号，也可以是人为设定的编号，本申请对此并不限定。
进一步的，所述以太网交换机的状态信息包括以太网交换机的故障码；
所述处理单元130还用于，获取以太网交换机的故障码；
将所述以太网交换机的故障码发送给所述车辆控制单元。
进一步的，所述USB HUB的状态信息包括USB HUB的故障码；
所述处理单元130还用于，获取USB HUB110的故障码；
将所述USB HUB的故障码发送给所述车辆控制单元。
对于以太网交换机120或USB HUB110的故障，车辆控制单元可以仅警示，并不使车辆停止运行。
进一步的，所述以太网交换机还包括：预留网络信号接口；
当任一网络信号接口故障后，可以利用该预留网络信号接口替换故障的网络信号接口。或者，便于后续其他的人机交互装置接入。
由此，通过应用本发明实施例提供的网关，不但可以对数据进行转发，还可以进行故障反馈，从而在整体上提高了整车的控制效率。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种网关，其特征在于，所述网关包括：通用串行总线集线器USB HUB、以太网交换机和处理单元；所述处理单元分别和所述USB HUB、所述以太网交换机相连接；
所述USB HUB，通过第一通用串行总线USB接口和第一视频采集装置相连接，通过第二USB接口和第二视频采集装置相连接，通过第三USB接口和第三视频采集装置相连接，通过第四USB接口和第四视频采集装置相连接，通过第五USB接口和车辆控制单元相连接，用于接收所述第一视频采集装置采集的第一视频数据、所述第二视频采集装置采集的第二视频数据、所述第三视频采集装置采集的第三视频数据和所述第四视频采集装置采集的第四视频数据，并将所述第一视频数据、第二视频数据、第三视频数据和第四视频数据发送给所述车辆控制单元；
以太网交换机，通过第一网络信号接口和控制面板相连接，通过第二网络信号接口和激光雷达相连接，通过第三网络信号接口和车辆控制单元相连接，通过第四网络信号接口和人机交互装置相连接，用于通过所述第一网络信号接口接收所述控制面板的第一操作指令，并将所述第一操作指令发送给所述处理单元；通过所述第二网络信号接口接收所述激光雷达的环境感知数据，并通过所述第三网络信号接口将所述环境感知数据转发给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述环境感知数据生成车辆控制信息；通过所述第四网络信号接口接收人机交互装置的第二操作指令，并将所述第二操作指令发送给所述处理单元；其中，所述第一网络信号接口至第四网络信号接口都为RJ45接口；
所述处理单元，获取所述以太网交换机的状态信息和所述USB HUB的状态信息，并将所述以太网交换机的状态信息、所述USB HUB的状态信息发送给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述以太网交换机的状态信息、所述USB HUB的状态信息产生警示信号；以及，接收所述第一操作指令或所述第二操作指令，并将所述第一操作指令或所述第二操作指令发送给所述车辆控制单元，以使所述车辆控制单元根据所述第一操作指令进行调试，或根据所述第二操作指令对车辆进行控制。
2.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，所述第一视频采集装置设置在车辆的第一位置、所述第二视频采集装置设置在所述车辆的第二位置、所述第三视频采集装置设置在所述车辆的第三位置，所述第四视频采集装置设置在所述车辆的第四位置。
3.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，所述处理单元还用于，
获取第一信息采集装置的第一标识、第二信息采集装置的第二标识、第三信息采集装置的第三标识和第四信息采集装置的第四标识；
根据所述第一标识及其对应的第一视频数据、第二标识及其对应的第二视频数据、第三标识及其对应的第三视频数据以及第四标识及其对应的第四视频数据，判断是否存在采集装置故障；
当所述第一信息采集装置、所述第二信息采集装置、所述第三信息采集装置和所述第四信息采集装置中至少一个发生故障时，生成采集装置的故障码；
将所述采集装置的故障码发送给所述车辆控制单元。
4.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，所述以太网交换机的状态信息包括以太网交换机的故障码；
所述处理单元还用于，获取以太网交换机的故障码；
将所述以太网交换机的故障码发送给所述车辆控制单元。
5.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，所述USB HUB的状态信息包括USB HUB的故障码；
所述处理单元还用于，获取USB HUB的故障码；
将所述USB HUB的故障码发送给所述车辆控制单元。
6.根据权利要求3所述的网关，其特征在于，所述第一信息采集装置具体为第一摄像头，所述第二信息采集装置具体为第二摄像头，所述第三信息采集装置具体为第三摄像头，所述第四信息采集装置具体为第四摄像头。
7.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，所述以太网交换机还包括：预留网络信号接口；
当任一网络信号接口故障后，利用所述预留网络信号接口替换故障的网络信号接口。
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