CN110422172B - 工程车辆线控控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程车辆线控控制方法，其包括：驾驶模式切换步骤，当驾驶模式切换开关调至第一挡时，驾驶模式对应无人驾驶模式，当驾驶模式切换开关调至第二挡时，驾驶模式对应人工操作模式；车辆控制步骤，线控控制器接收无人驾驶模块发出的数字指令信号，发送至线控底盘系统的控制模块；故障监测步骤，线控底盘系统通过信息反馈模块采集车辆工作状态信息，并将车辆工作状态信息发送至线控控制器。本发明通过驾驶模块切换开关，将无人驾驶模块和人工操作模块的两种工作模式隔离开，并通过线控控制器将无人驾驶模式与车辆的各个零部件隔离开，降低了对无人驾驶模块专业性能的要求，且安全性更高、适配性更强。

Description

工程车辆线控控制方法和系统

技术领域

本发明涉及无人驾驶领域。更具体地说，本发明涉及一种工程车辆线控控制方法和系统。

背景技术

工程车辆的作业不仅仅是在不同坐标之间运动，还需要完成功能性的作业，如自卸车卸料、消防车搭云梯、汽车吊吊起和移动物料等。因此，无人驾驶的工程车辆，不仅要完成车辆在不同坐标间移动，还要完成移动之外的功能性作业，整个环节均无人。

无人驾驶工程车辆的意义在于(1)提高安全性：在特殊工况下，如爆破、灭火等危险工况及环境、地形恶劣工况下可交给无人驾驶工程车辆，当意外情况发生时，不会伤人；(2)提升效率：集群化运行，能有效提升运行效率，提高生产力，规范化操作；(3)解决劳动力稀缺问题：对于偏远或恶劣工况的作业环境，如露天矿开采，面临越来越招工难的问题，无人驾驶技术正可以解决这一问题。

实现工程车辆的无人驾驶，核心问题之一是要解决工程车辆的线控化问题。线控化是指控制装置可通过电线将控制指令发送至零部件控制器，进而控制零部件执行指令。工程车辆的线控化除了要解决车辆行驶方面的线控控制问题，还要解决工程车辆功能性零部件的线控控制问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种工程车辆线控控制方法，通过驾驶模块切换开关，将无人驾驶模块和人工操作模块的两种工作模式隔离开，并通过线控控制器将无人驾驶模式与车辆的零部件隔离开，降低了对无人驾驶模块专业性能的要求，且安全性更高、适配性更强。

本发明还有一个目的是提供一种工程车辆线控控制系统，该控制系统主要包括驾驶模式切换开关、无人驾驶模块、线控控制器(信息管理模块、控制模块、信息反馈模块)和车辆零部件，将无人驾驶模块与车辆的零部件通过线控控制器信号连接，各个零部件均可进行线控控制，其中线控控制器是工程车辆线控系统的核心，车辆的控制指令下发及信息反馈、分析均由线控控制器统一管理。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种工程车辆线控控制方法，其包括：

驾驶模式切换步骤，当驾驶模式切换开关调至第一挡时，驾驶模式对应无人驾驶模式，当线控控制器的信息管理模块检测无人驾驶模块为在线状态时，线控底盘系统切换至无人驾驶模式；当驾驶模式切换开关调至第二挡时，驾驶模式对应人工操作模式，线控底盘系统切换至人工操作模式；

车辆控制步骤，在无人驾驶模式下，无人驾驶模块将数字指令信号发送至线控控制器，线控控制器的信息管理模块分析数字指令信号的有效性，若数字指令信号有效，则信息管理模块将数字指令信号发送至线控控制器的控制模块，控制模块控制车辆的各个零部件按照数字指令信号开始工作；

故障监测步骤，线控控制器通过信息反馈模块采集车辆工作状态信息，信息反馈模块将车辆工作状态信息发送至信息管理模块，信息管理模块分析车辆工作状态信息，若车辆工作状态信息中存在有故障信息时，信息管理模块将故障信息发送至无人驾驶模块，同时按照故障严重程度将故障信息分为致命故障信息、严重故障信息和一般故障信息；

当故障信息为致命故障信息时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控

制模块控制车辆的各个零部件停止工作；当故障信息为严重故障信息时，信息管理模

块向控制模块发送跛行指令，控制模块控制车辆的各个零部件进入跛行工作状态。

优选的是，所述的工程车辆线控控制方法，还包括车辆保护机制步骤，在无人驾驶模式状态下，当信息管理模块检测到无人驾驶模块因故障掉线时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控制模块控制车辆停止工作。

优选的是，所述的工程车辆线控控制方法，还包括数字指令信号审核步骤，无人驾驶模块发送的每一条数字指令信号均包括计数信息和校验信息，信息管理模块对计数信息和校验信息进行审核，若计数信息和校验信息均正确时，信息管理模块将该条数字指令信号发送至控制模块，否则不发送。

优选的是，所述的工程车辆线控控制方法，车辆的各个零部件包括发动机、变速箱、转向器、制动器、缓速器、手刹、工程车功能部件和电气附件，各个零部件的控制元件将数字指令信号转换为车辆的驱动力和操纵力，以驱动车辆行驶以及进行各项工况作业。

优选的是，所述的工程车辆线控控制方法，电气附件包括指示灯、警示灯、喇叭、空调、雨刮。

优选的是，所述的工程车辆线控控制方法，工作状态信息包括油门开度、挡位位置、制动气压、轮速、驻车制动状态、排气制动状态、缓速器扭矩百分比、转向盘转动角度、转向速率、转向扭矩。

本发明还提供了一种所述的工程车辆线控控制系统，其包括：

驾驶模式切换开关，其用于驾驶模式的切换，当驾驶模式切换开关调至第一挡时为无人驾驶模式，调至第二挡时为人工操作模式；

无人驾驶模块，其根据工况生成数字指令信号；

线控底盘系统，其包括线控控制器和车辆的各个零部件；其中线控控制器包括：

信息管理模块，其与驾驶模式开关、无人驾驶模块均信号连接，当驾驶模式切换开关调至第一挡时，驾驶模式对应无人驾驶模式，信息管理模块检测无人驾驶模块为在线状态时，线控底盘系统切换至无人驾驶模式；当驾驶模式切换开关调至第二挡时，驾驶模式对应人工操作模式，线控底盘系统切换至人工操作模式；在无人驾驶模式下，信息管理模块接收无人驾驶模块发出的数字指令信号，并分析数字指令信号的有效性；

控制模块，其与信息管理模块、车辆的各个零部件信号连接，当数字指令信号有效，则信息管理模块将数字指令信号发送至控制模块，控制模块控制车辆的各个零部件按照数字指令信号开始工作；

信息反馈模块，其与信息管理模块、车辆的各个零部件信号连接，信息反馈模块用于采集车辆工作状态信息，并将采集的车辆工作状态信息发送至信息管理模块，信息管理模块分析车辆工作状态信息，若车辆工作状态信息中存在有故障信息时，信息管理模块将故障信息发送至无人驾驶模块，同时按照故障严重程度将故障信息分为致命故障信息、严重故障信息和一般故障信息；当故障信息为致命故障信息时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控制模块控制车辆停止工作；当故障信息为严重故障信息时，信息管理模块向控制模块发送跛行指令，控制模块控制车辆进入跛行工作状态。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明提供一种工程车辆线控控制方法，通过驾驶模块切换开关，将无人驾驶模块和人工操作模块的两种工作模式隔离开，并通过线控控制器将无人驾驶模式与车辆的各个零部件隔离开，降低了对无人驾驶模块专业性能的要求，且安全性更高、适配性更强。

本发明还有一个目的是提供一种工程车辆线控控制系统，该控制系统主要包括驾驶模式切换开关、无人驾驶模块、线控控制器(信息管理模块、控制模块、信息反馈模块)和车辆零部件，将无人驾驶模块与车辆的零部件通过线控控制器信号连接，零部件均可进行线控控制，其中线控控制器是工程车辆线控系统的核心，车辆的控制指令下发及信息反馈、分析均由线控控制器统一管理。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明在一个实施例中所述的工程车辆线控控制的逻辑示意图；

图2为本发明在另一个实施例中所述的工程车辆线控控制系统的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种工程车辆线控控制方法，其包括：

驾驶模式切换步骤，当驾驶模式切换开关调至第一挡时，驾驶模式对应无人驾驶模式，当线控控制器的信息管理模块检测无人驾驶模块为在线状态时，线控底盘系统切换至无人驾驶模式；当驾驶模式切换开关调至第二挡时，驾驶模式对应人工操作模式，线控底盘系统切换至人工操作模式；驾驶模式切换开关在调挡的同时，线控控制器的内部数据初始化；无人驾驶和人工驾驶两种模式的切换必须在空挡和车速为0的情况下，否则切换无效；无人驾驶模式下，人工接管方向盘或人工踩刹车或人工脚踩油门，会转入人工操作模式；无人驾驶模式下，发刹车指令，会立即解除加速(油门控制不为0)模式；

车辆控制步骤，在无人驾驶模式下，无人驾驶模块将数字指令信号发送至线控控制器，线控控制器的信息管理模块分析数字指令信号的有效性，若数字指令信号有效，则信息管理模块将数字指令信号发送至线控控制器的控制模块，控制模块控制车辆的各个零部件按照数字指令信号开始工作；包括车辆的行驶、车辆功能部件启动的工况作业等；车辆挡位从N挡切换到D挡或R挡时，必须有刹车；

故障监测步骤，线控控制器通过信息反馈模块采集车辆工作状态信息，信息反馈模块将车辆工作状态信息发送至信息管理模块，信息管理模块分析车辆工作状态信息，若车辆工作状态信息中存在有故障信息时，信息管理模块将故障信息发送至无人驾驶模块，同时按照故障严重程度将故障信息分为致命故障信息、严重故障信息和一般故障信息；故障信息包括故障级别和故障码，诸如变速箱故障级别及故障码、刹车故障级别及故障码、转向系统故障级别及故障码、功能部件故障状态(如正常工作、卡滞状态、限位状态等)、附属部件故障状态(如打开、关闭、短路、开路等)、传感器故障状态(正常工作、故障状态)；

当故障信息为致命故障信息时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控制模块控制车辆的各个零部件停止工作；当故障信息为严重故障信息时，信息管理模块向控制模块发送跛行指令，控制模块控制车辆的各个零部件进入跛行工作状态。严重故障信息发送给无人驾驶模块并由无人驾驶模块定夺处理时间和处理方法；当线控控制器接受的故障信息为一般故障信息时，线控控制器不发出指令，一般故障信息是指那些一段时间后会自行消失，或不影响车辆目前工作状态的故障，可等车辆空闲时再去检查一般故障信息，一般故障信息发送给无人驾驶模块并由无人驾驶模块定夺处理时间和处理方法。

信息反馈模块，还反馈的车辆指令执行信息包括纵向(油门开度、挡位位置、制动气压、轮速、驻车制动状态、排气制动状态、缓速器扭矩百分比)、横向(转向盘转动角度、转向速率、转向扭矩)、功能执行情况(如举升的角度、高度等)、附属部件(开关状态、空调挡位、雨刮挡位等)。

在上述技术方案中，如图1所示，本发明通过驾驶模式切换开关实现对两种驾驶模式的一键切换，工程车辆可人工操控也可无人驾驶，两种工作模式通过一个一键切换开关隔离。人工操作模式下，车辆操作与普通车辆相同，控制过程为人工操作各零部件操作器(如手柄、面板、开关等)；无人驾驶模式下，无人驾驶模块发送数字指令信号至线控控制器，线控控制器分析数字指令信号，若符合该车辆实时状态，则线控控制器将数字指令信号发送至车辆的各个零部件，以控制车辆开始工作，若不符合该车辆实时状态时，线控控制器不发送数字指令信号，以保证车辆工作的安全性。引入线控控制器中介元素，作为无人驾驶模块和车辆控制系统的桥梁，通过编程线控控制器的应用程序，使得本发明可适配不同型号的车辆和不同型号的无人驾驶模块，降低了现有无人驾驶车辆对无人驾驶模块性能、型号类别的要求，扩大无人驾驶车辆的适配范围。

在另一种技术方案中，所述的工程车辆线控控制方法，还包括车辆保护机制步骤，在无人驾驶模式状态下，当信息管理模块检测到无人驾驶模块因故障掉线时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控制模块控制车辆停止工作。保证无人驾驶模块始终在线状态，保持与线控控制器的信号连接关系，无人驾驶模块与线控控制器通讯握手成功后，线控控制器才会接收无人驾驶模块发送的指令信号和反馈给无人驾驶模块车辆的工作状态信息。

在另一种技术方案中，所述的工程车辆线控控制方法，还包括数字指令信号审核步骤，无人驾驶模块发送的每一条数字指令信号均包括计数信息和校验信息，信息管理模块对计数信息和校验信息进行审核，若计数信息和校验信息均正确时，信息管理模块将该条数字指令信号发送至控制模块，否则不发送。保证指令信号的准确有效性，避免因通讯故障造成无人驾驶模块发出的指令信息丢失或有误，导致车辆工况出错。。

在另一种技术方案中，所述的工程车辆线控控制方法，车辆的各个零部件包括发动机、变速箱、转向器、制动器、缓速器、手刹、工程车功能部件和电气附件，各个零部件的控制元件将数字指令信号转换为车辆的驱动力和操纵力，以驱动车辆行驶以及进行各项工况作业。如图2所示，本发明的各个零部件均可通过线控控制器得到线控，且各个零部件的实时工作状态可通过信息反馈模块反馈至线控控制器，实时监测车辆工作状态，保证车辆的正常、安全的行驶。

在另一种技术方案中，所述的工程车辆线控控制方法，电气附件包括指示灯、警示灯、喇叭、空调、雨刮。

在另一种技术方案中，所述的工程车辆线控控制方法，工作状态信息包括油门开度、挡位位置、制动气压、轮速、驻车制动状态、排气制动状态、缓速器扭矩百分比、转向盘转动角度、转向速率、转向扭矩。实现对车辆工作状态的全方位的监控。

如图2所示，本发明提供一种所述的工程车辆线控控制系统，其包括：

驾驶模式切换开关，其用于驾驶模式的切换，当驾驶模式切换开关调至第一挡时为无人驾驶模式，调至第二挡时为人工操作模式；

无人驾驶模块，其根据工况生成数字指令信号；

线控底盘系统，其包括线控控制器和车辆的各个零部件；其中线控控制器包括：

信息管理模块，其与驾驶模式开关、无人驾驶模块均信号连接，当驾驶模式切换开关调至第一挡时，驾驶模式对应无人驾驶模式，信息管理模块检测无人驾驶模块为在线状态时，线控底盘系统切换至无人驾驶模式；当驾驶模式切换开关调至第二挡时，驾驶模式对应人工操作模式，线控底盘系统切换至人工操作模式；在无人驾驶模式下，信息管理模块接收无人驾驶模块发出的数字指令信号，并分析数字指令信号的有效性；

控制模块，其与信息管理模块、车辆的各个零部件信号连接，当数字指令信号有效，则信息管理模块将数字指令信号发送至控制模块，控制模块控制车辆的各个零部件按照数字指令信号开始工作；

信息反馈模块，其与信息管理模块、车辆的各个零部件信号连接，信息反馈模块用于采集车辆工作状态信息，并将采集的车辆工作状态信息发送至信息管理模块，信息管理模块分析车辆工作状态信息，若车辆工作状态信息中存在有故障信息时，信息管理模块将故障信息发送至无人驾驶模块，同时按照故障严重程度将故障信息分为致命故障信息、严重故障信息和一般故障信息；当故障信息为致命故障信息时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控制模块控制车辆停止工作；当故障信息为严重故障信息时，信息管理模块向控制模块发送跛行指令，控制模块控制车辆进入跛行工作状态。

在上述技术方案中，本发明提供一种工程车辆线控控制系统，该控制系统主要包括驾驶模式切换开关、无人驾驶模块、线控控制器(信息管理模块、控制模块、信息反馈模块)和车辆零部件，将无人驾驶模块与车辆的零部件通过线控控制器信号连接，零部件均可进行线控控制，其中线控控制器是工程车辆线控系统的核心，车辆的控制指令下发及信息反馈、分析均由线控控制器统一管理。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.工程车辆线控控制方法，其特征在于，其包括：

驾驶模式切换步骤，当驾驶模式切换开关调至第一挡时，驾驶模式对应无人驾驶模式，当线控控制器的信息管理模块检测无人驾驶模块为在线状态时，线控底盘系统切换至无人驾驶模式；当驾驶模式切换开关调至第二挡时，驾驶模式对应人工操作模式，线控底盘系统切换至人工操作模式；

车辆控制步骤，在无人驾驶模式下，无人驾驶模块将数字指令信号发送至线控控制器，线控控制器的信息管理模块分析数字指令信号的有效性，若数字指令信号有效，则信息管理模块将数字指令信号发送至线控控制器的控制模块，控制模块控制车辆的各个零部件按照数字指令信号开始工作；

故障监测步骤，线控控制器通过信息反馈模块采集车辆工作状态信息，信息反馈模块将车辆工作状态信息发送至信息管理模块，信息管理模块分析车辆工作状态信息，若车辆工作状态信息中存在有故障信息时，信息管理模块将故障信息发送至无人驾驶模块，同时按照故障严重程度将故障信息分为致命故障信息、严重故障信息和一般故障信息；

当故障信息为致命故障信息时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控制模块控制车辆的各个零部件停止工作；当故障信息为严重故障信息时，信息管理模块向控制模块发送跛行指令，控制模块控制车辆的各个零部件进入跛行工作状态。

2.如权利要求1所述的工程车辆线控控制方法，其特征在于，还包括车辆保护机制步骤，在无人驾驶模式状态下，当信息管理模块检测到无人驾驶模块因故障掉线时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控制模块控制车辆停止工作。

3.如权利要求2所述的工程车辆线控控制方法，其特征在于，还包括数字指令信号审核步骤，无人驾驶模块发送的每一条数字指令信号均包括计数信息和校验信息，信息管理模块对计数信息和校验信息进行审核，若计数信息和校验信息均正确时，信息管理模块将该条数字指令信号发送至控制模块，否则不发送。

4.如权利要求3所述的工程车辆线控控制方法，其特征在于，车辆的各个零部件包括发动机、变速箱、转向器、制动器、缓速器、手刹、工程车功能部件和电气附件，各个零部件的控制元件将数字指令信号转换为车辆的驱动力和操纵力，以驱动车辆行驶以及进行各项工况作业。

5.如权利要求4所述的工程车辆线控控制方法，其特征在于，电气附件包括指示灯、警示灯、喇叭、空调、雨刮。

6.如权利要求5所述的工程车辆线控控制方法，其特征在于，工作状态信息包括油门开度、挡位位置、制动气压、轮速、驻车制动状态、排气制动状态、缓速器扭矩百分比、转向盘转动角度、转向速率、转向扭矩。

7.工程车辆线控控制系统，其特征在于，其执行如权利要求1～6任意一项所述的控制方法，所述控制系统包括：

驾驶模式切换开关，其用于驾驶模式的切换，当驾驶模式切换开关调至第一挡时为无人驾驶模式，调至第二挡时为人工操作模式；

无人驾驶模块，其根据工况生成数字指令信号；

线控底盘系统，其包括线控控制器和车辆的各个零部件；其中线控控制器包括：

信息管理模块，其与驾驶模式开关、无人驾驶模块均信号连接，当驾驶模式切换开关调至第一挡时，驾驶模式对应无人驾驶模式，信息管理模块检测无人驾驶模块为在线状态时，线控底盘系统切换至无人驾驶模式；当驾驶模式切换开关调至第二挡时，驾驶模式对应人工操作模式，线控底盘系统切换至人工操作模式；在无人驾驶模式下，信息管理模块接收无人驾驶模块发出的数字指令信号，并分析数字指令信号的有效性；

控制模块，其与信息管理模块、车辆的各个零部件信号连接，当数字指令信号有效，则信息管理模块将数字指令信号发送至控制模块，控制模块控制车辆的各个零部件按照数字指令信号开始工作；

信息反馈模块，其与信息管理模块、车辆的各个零部件信号连接，信息反馈模块用于采集车辆工作状态信息，并将采集的车辆工作状态信息发送至信息管理模块，信息管理模块分析车辆工作状态信息，若车辆工作状态信息中存在有故障信息时，信息管理模块将故障信息发送至无人驾驶模块，同时按照故障严重程度将故障信息分为致命故障信息、严重故障信息和一般故障信息；当故障信息为致命故障信息时，信息管理模块向控制模块发送停止工作指令，控制模块控制车辆停止工作；当故障信息为严重故障信息时，信息管理模块向控制模块发送跛行指令，控制模块控制车辆进入跛行工作状态。

Images