CN111309006A - 一种自主导航运输系统 - Google Patents

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Abstract

本申请属于无人驾驶技术领域，特别是涉及一种自主导航运输系统。针对北方冬季滑雪旅游、一些固定的山林景区旅游线路应用场景，目前还未有对应的自动化运营技术。本申请提供了一种自主导航运输系统，包括道路单元和监控运维单元，道路单元包括若干运输车辆和智能路侧设备，运输车辆可进行自主导航；监控运维单元包括远程数据中心、运营监控调度中心、远程操控接管与运维中心和移动终端，运营监控调度中心与远程数据中心通信连接，远程操控接管与运维中心与远程数据中心通信连接，移动终端与远程数据中心通信连接；运输车辆与远程数据中心通信连接，智能路侧设备与远程数据中心通信连接。能实现车辆的无人化运营和管理。

Description

一种自主导航运输系统
技术领域
本申请属于无人驾驶技术领域，特别是涉及一种自主导航运输系统。
背景技术
车路协同、智能网联汽车产业等领域具有产业规模大、技术集成度高、上下游产业链长、经济产值高等突出特点，是目前世界科技和产业发展的最前沿领域，尤其是以无人驾驶技术为核心的智能交通系统，正逐步影响人类的日常出行方式。例如，在美国得克萨斯州的弗里斯科，无人驾驶出租车实现上路试运营；荷兰和英国的无人驾驶公交车已投入正式商用，提供固定线路的乘客接送服务；日本千叶市的无人驾驶公交车正式开展营运，提供一键招车和网络预约服务。RoboTaxi服务形式也逐步在很多国家和地方进行试点运行。
现有的网联化、智能化系统方案主要针对高速公路、城市道路环境等，在城市道路环境下，有快速公交巴士、公园、校园或高档住宅小区的应用示范案例，但这类应用存在交通路况复杂，至今仍然是实验阶段，尚未进入实际大规模应用。针对北方冬季滑雪旅游、一些固定的山林景区旅游线路应用场景，目前还未有对应的自动化运营技术。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于现有的网联化、智能化系统方案主要针对高速公路、城市道路环境等，在城市道路环境下，有快速公交巴士、公园、校园或高档住宅小区的应用示范案例，但这类应用存在交通路况复杂，至今仍然是实验阶段，尚未进入实际大规模应用。针对北方冬季滑雪旅游、一些固定的山林景区旅游线路应用场景，目前还未有对应的自动化运营技术，本申请提供了一种自主导航运输系统。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种自主导航运输系统，所述系统包括道路单元和监控运维单元，所述道路单元与所述监控运维单元通信连接；
所述道路单元包括若干运输车辆和智能路侧设备，所述运输车辆可进行自主导航，所述运输车辆与所述智能路侧设备通信连接；
所述监控运维单元包括远程数据中心、运营监控调度中心、远程操控接管与运维中心和移动终端，所述运营监控调度中心与所述远程数据中心通信连接，所述远程操控接管与运维中心与所述远程数据中心通信连接，所述移动终端与所述远程数据中心通信连接；
所述运输车辆与所述远程数据中心通信连接，所述智能路侧设备与所述远程数据中心通信连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述运输车辆包括车辆底盘、车载计算模块、车地通信模块、底层控制器、车辆定位模块和车辆环境感知模块；
所述车载计算模块，用于根据车辆的运行线路，获取车辆和道路信息并进行处理；检测到运行线路有障碍物时，可以规划避障路径；在车站上下车时，能检测乘客上下车的状态，控制车门的打开和关闭；
所述车地通信模块，用于传输车辆运行信息，接受远程数据中心的指令；
所述底层控制器，用于控制车辆沿线路行驶，遇到障碍物时自动避障，在乘客上下车站点自动停车，开关门控制，完成乘客的换乘等运输任务；
所述车辆定位模块，用于对车辆进行定位；
所述车辆环境感知模块，用于完成对车辆周围环境的感知。
本申请提供的另一种实施方式为：所述车辆环境感知模块包括激光雷达、毫米波雷达和摄像头。
本申请提供的另一种实施方式为：所述智能路侧设备包括安装支架、路侧计算模块、路侧通信模块、路侧定位模块和环境感知模块；
所述路侧计算模块，用于实现对运行道路环境的监测，将检测到的信息实时发送给过往的车辆及远程的数据中心；
所述路侧通信模块，用于实时接受通信覆盖范围内的车辆的信息，将接收到的车辆信息，以及路侧计算模块获得的环境信息实时发送给远程的数据中心；
所述路侧定位模块，用于对道路进行定位；该位置信息可以预先设定的，此时可不用定位传感器；
所述环境感知模块，用于完成对道路周围环境的感知。
本申请提供的另一种实施方式为：所述远程数据中心通过无线通信方式和道路单元进行数据交互；所述远程数据中心，用于接受运营中车辆的实时信息，并存储，所述远程数据中心，用于将数据发送给所述运营监控调度中心，供操作人员进行实时监控；所述远程数据中心，用于对车辆数据进行在线故障诊断；保证车辆运行健康状态。
本申请提供的另一种实施方式为：所述远程操控接管与运维中心，用于在自主导航车辆运行出现故障等情况下，通过模拟驾驶仪，将故障车辆转为人工操纵模式，实现远程驾驶车辆。
本申请提供的另一种实施方式为：所述远程操控接管与运维中心可以采用一套模拟驾驶装置，实现对运行中的多台车辆的控制。
本申请提供的另一种实施方式为：所述智能路侧设备与所述远程数据中心通过有线网络或者卫星通信。
本申请提供的另一种实施方式为：所述智能路侧设备之间可相互通信。
本申请提供的另一种实施方式为：所述智能路侧设备可检测运行道路上的车辆、行人或者动物，所述智能路侧设备可检测山地滑坡、泥石流、落石以及局部的气象信息，并将该信息发送给过往的车辆、行人以及所述远程数据中心。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的一种自主导航运输系统的有益效果在于：
本申请提供的一种自主导航运输系统，针对山地、雪地等环境下的运行的智能车辆，能实现车辆的无人化运营和管理。
本申请提供的一种自主导航运输系统，为了运行的稳定与可靠，系统设计了在线检测，利用远程数据中心的数据分析对车辆的运行状态进行实时监控，一旦出现故障，由人工远程接管车辆控制系统，保证系统安全可靠运行。可实现该类场景下的无人化运行，提高效率和驾驶安全。
本申请提供的一种自主导航运输系统，用于无人驾驶线路的车辆运行和监控，车辆自主驾驶，在出现故障时，方便人工干预操作，运营监控和调度自动规划执行，极大的节省了运行中的人力成本，同时在远程端实时监控道路端的车辆及沿途设备状态，运营的可靠性也得到极大提高。
附图说明
图1是本申请的自主导航运输系统示意图；
图2是本申请的运输车辆结构示意图；
图3是本申请的智能路侧设备结构示意图；
图4是本申请的的运输车辆原理示意图；
图中：1-道路单元、2-监控运维单元、3-运输车辆、4-智能路侧设备、5-远程数据中心、6-运营监控调度中心、7-远程操控接管与运维中心、8-移动终端、10-车辆底盘、11-车载计算模块、12-车地通信模块、13-底层控制器、14-车辆定位模块、15-激光雷达、16-毫米波雷达、17-摄像头、20-安装支架、21-路侧计算模块、22-路侧通信模块、23-路侧定位模块、24-环境感知模块。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
参见图1～4，本申请提供一种自主导航运输系统，所述系统包括道路单元1和监控运维单元2，所述道路单元1与所述监控运维单元2通信连接；
所述道路单元1包括若干运输车辆3和智能路侧设备4，所述运输车辆3可进行自主导航，所述运输车辆3与所述智能路侧设备4通信连接；
所述监控运维单元2包括远程数据中心5、运营监控调度中心6、远程操控接管与运维中心7和移动终端8，所述运营监控调度中心6与所述远程数据中心5通信连接，所述远程操控接管与运维中心7与所述远程数据中心5通信连接，所述移动终端8与所述远程数据中心5通信连接；
所述运输车辆3与所述远程数据中心5通信连接，所述智能路侧设备4与所述远程数据中心5通信连接。
进一步地，所述运输车辆3包括车辆底盘10、车载计算模块11、车地通信模块12、底层控制器13、车辆定位模块14和车辆环境感知模块；
所述车载计算模块11，用于根据车辆的运行线路，获取车辆和道路信息并进行处理；检测到运行线路有障碍物时，可以规划避障路径；在车站上下车时，能检测乘客上下车的状态，控制车门的打开和关闭；
所述车地通信模块12，用于传输车辆运行信息，接受远程数据中心的指令；
所述底层控制器13，用于控制车辆沿线路行驶，遇到障碍物时自动避障，在乘客上下车站点自动停车，完成乘客的换乘等运输任务；
所述车辆定位模块14，用于对车辆进行定位；
所述车辆环境感知模块，用于完成对车辆周围环境的感知。
进一步地，所述车辆环境感知模块包括激光雷达15、毫米波雷达16和摄像头17。
进一步地，所述智能路侧设备4包括安装支架20、路侧计算模块21、路侧通信模块22、路侧定位模块23和环境感知模块24；
所述路侧计算模块21，用于实现对运行道路环境的监测，将检测到的信息实时发送给过往的车辆及远程的数据中心；
所述路侧通信模块22，用于实时接受通信覆盖范围内的车辆的信息，将接收到的车辆信息，以及路侧计算模块获得的环境信息实时发送给远程的数据中心；需要时，完成通信中继功能。
所述路侧定位模块23，用于对道路进行定位；该位置信息可以预先设定的，此时可不用定位传感器；
所述环境感知模块24，用于完成对道路周围环境的感知。
进一步地，所述远程数据中心5通过无线通信方式和道路单元1进行数据交互；所述远程数据中心5，用于接受运营中车辆的实时信息，并存储，所述远程数据中心5，用于将数据发送给所述运营监控调度中心6，供操作人员进行实时监控；所述远程数据中心5，用于对车辆数据进行在线故障诊断；保证车辆运行健康状态。
进一步地，所述远程操控接管与运维中心7，用于在自主导航车辆运行出现故障等情况下，通过模拟驾驶仪，将故障车辆转为人工操纵模式，实现远程驾驶车辆。
进一步地，所述远程操控接管与运维中心7可以采用一套模拟驾驶装置，实现对运行中的多台车辆的控制。
进一步地，所述智能路侧设备4与所述远程数据中心5通过有线网络或者卫星通信。
进一步地，所述智能路侧设备4之间可相互通信。
进一步地，所述智能路侧设备4可检测运行道路上的车辆、行人或者动物，所述智能路侧设备可检测山地滑坡、泥石流、落石以及局部的气象信息，并将该信息发送给过往的车辆、行人以及所述远程数据中心5。
多台自主导航运输车辆3沿着固定的线路运行，在运行线路上根据需要布设多个乘客上下车的站点，自主导航车辆每经过一个站点，完成乘客的换乘，同时，在沿途布设多个智能路侧设备4，实现车辆和监控运维单元2的信息交互，并对周围的道路环境进行监测，将结果发给过往的自主导航运输车辆3和远程数据中心5。远程数据中心5和道路单元1通过无线网络通信连接，将运营中的多台自主导航运输车辆3及智能路侧设备4的信息实时记录存储，同时并将这些信息派发给运营监控调度中心6和远程操控接管与运维中心7。运营监控调度中心6根据道路端获取的乘客信息制定运行计划并实施。操作者或者管理人员随时可以通过监控调度中心的电脑或移动设备即移动终端8登录到系统，实时查看运营情况。在车辆出现故障需要人工干预或操作时，专业车辆操作人员可以通过远程操控接管与运维中心7，以手动方式控制道路端的车辆。指令由远程数据中心5接受后发送给道路端的相应车辆。远程数据中心5可以实时对道路上的车辆和路侧设备进行诊断。
智能路侧设备4不仅能通过传感器检测周围道路的状态，并将结果实时发送给通信覆盖范围内的车辆和远程数据中心5，还可以辅助车辆定位和通信中继功能。自主导航运输车辆3能在山地、雪地环境等特殊环境中运行的，具有较好越野能力车辆，其运行线路固定。
实施例1：
由一种客运雪地运输车经过加装激光雷达、视觉、卫星导航定位系统等，底盘是可以线控的能够在固定路线运输的能自主导航的运输车辆3，运输车辆3通过差分GPS定位系统和雷达、视觉等构成高精度融合定位系统，实现车辆的定位，以及对车辆周围环境中的道路区域，道路上的各类目标的检测和识别，在车载计算模块11的处理下实现车辆自动导航和避障。在运行的线路上，根据需要布置了多个路侧设备，这些设备由一个中心处理器，多个传感器以及通信单元组成，传感器包括可见光/红外摄像机，完成全天候环境的检测与监测；根据需要，智能路侧设备4内部集成了卫星定位系统，也可以将设备位置信息固化在中心处理器中，智能路侧设备4通过4G通信/V2X通信将传感器处理的结果实时发送到远端的数据中心；智能路侧设备4还为经过的车辆提供本区域的路况信息。
远程数据中心5主要由一台数据服务器、无线通信单元、局域网络组成。服务器通过无线通信单元接受运行在线路上的车辆信息，以及智能路侧设备4的监测结果，将收集到的信息存储到数据库中，同时通过局域网实时发送给运营监控调度中心6和远程操控接管与运维中心7。存储在数据库中的数据，经过运行在服务器上的软件进行在线诊断，及时发现车辆的操作及设备故障，并通知监控人员。
运营监控调度中心6主要由投影屏，计算机，对讲台等人机交互设备。监控人员根据线路上客运信息的判断，灵活安排车辆的运行计划，必要时，可通过对讲系统和车辆内的乘客通话。
远程操控接管与运维中心7由一台模拟驾驶仪和操作员组成。但线路上的车辆出现自动驾驶故障，需要人工干预时，模拟驾驶仪通过远程数据中心获取车辆的实时数据并呈现在操作者面前，操作者根据这些信息，利用模拟驾驶仪对车辆实施远程操作，模拟驾驶仪具有和实际车辆一致的操作界面和驾驶体验，操作人员对模拟驾驶仪的操作被转换成实际道路车辆的控制指令，经过远程数据中心实时发送给道路上的故障车辆，控制该车辆的运行。系统可通过单台模拟驾驶仪对多台车辆实施控制。
实施例2：
由一种山地货物运输车辆3经过加装激光雷达、视觉、卫星导航定位系统等，车辆底盘10是可以线控的能够在固定路线运输的能自主导航的运输车辆3，运输车辆3通过差分GPS定位系统和雷达、视觉等构成高精度融合定位系统，实现车辆的定位，以及对车辆周围环境中的道路区域，道路上的各类目标的检测和识别，在车载计算模块11的处理下实现车辆自动导航和避障。在运行的线路上，根据需要布置了多个智能路侧设备4，这些设备由一个中心处理器，多个传感器以及通信单元组成，传感器包括激光雷达/红外摄像机等，完成全天候环境的检测与监测；根据需要，智能路侧设备4内部集成了卫星定位系统，也可以将设备位置信息固化在中心处理器中，智能路侧设备4通过卫星通信链路将传感器处理的结果实时发送到远端的数据中心智能路侧设备4还为经过的车辆提供本区域的路况信息。
远程数据中心5主要由一台数据服务器、无线通信单元、局域网络组成。服务器通过无线通信单元接受运行在线路上的车辆信息，以及智能路侧设备4的监测结果，将收集到的信息存储到数据库中，同时通过局域网实时发送给运营监控调度中心6和远程操控接管与运维中心7。存储在数据库中的数据，经过运行在服务器上的软件进行在线诊断，及时发现车辆的操作及设备故障，并通知监控人员。
运营监控调度中心6主要由一台计算机组成。计算机根据线路上客运信息的检测结果，自动制定并安排车辆的运行计划。
运维中心7由一台电脑和操作员组成。但线路上的车辆出现自动驾驶故障，需要人工干预时，操作员通过远程数据中心获取车辆的实时数据，并通过电脑屏幕呈现在操作者面前，操作者根据这些信息，利用和电脑相连接的人机交互设备对车辆实施远程操作，操作人员的控制指令，经过远程数据中心5实时发送给道路上的故障车辆，控制车辆的运行。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (10)

1.一种自主导航运输系统，其特征在于：所述系统包括道路单元和监控运维单元，所述道路单元与所述监控运维单元通信连接；
所述道路单元包括若干运输车辆和智能路侧设备，所述运输车辆可进行自主导航，所述运输车辆与所述智能路侧设备通信连接；
所述监控运维单元包括远程数据中心、运营监控调度中心、远程操控接管与运维中心和移动终端，所述运营监控调度中心与所述远程数据中心通信连接，所述远程操控接管与运维中心与所述远程数据中心通信连接，所述移动终端与所述远程数据中心通信连接；
所述运输车辆与所述远程数据中心通信连接，所述智能路侧设备与所述远程数据中心通信连接。
2.如权利要求1所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述运输车辆包括车辆底盘、车载计算模块、车地通信模块、底层控制器、车辆定位模块和车辆环境感知模块；
所述车载计算模块，用于根据车辆的运行线路，获取车辆和道路信息并进行处理；
所述车地通信模块，用于传输车辆运行信息，接受远程数据中心的指令；
所述底层控制器，用于控制车辆沿线路行驶，遇到障碍物时自动避障，在乘客上下车站点自动停车，开关门控制，完成乘客换乘任务；
所述车辆定位模块，用于对车辆进行定位；
所述车辆环境感知模块，用于完成对车辆周围环境的感知。
3.如权利要求2所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述车辆环境感知模块包括激光雷达、毫米波雷达和摄像头。
4.如权利要求1所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述智能路侧设备包括安装支架、路侧计算模块、路侧通信模块、路侧定位模块和环境感知模块；
所述路侧计算模块，用于实现对运行道路环境的监测，将检测到的信息实时发送给过往的车辆及远程的数据中心；
所述路侧通信模块，用于实时接受通信覆盖范围内的车辆的信息，将接收到的车辆信息，以及路侧计算模块获得的环境信息实时发送给远程的数据中心；
所述路侧定位模块，用于对道路进行定位；
所述环境感知模块，用于完成对道路周围环境的感知。
5.如权利要求1所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述远程数据中心通过无线通信方式和道路单元进行数据交互；所述远程数据中心，用于接受运营中车辆的实时信息，并存储，所述远程数据中心，用于将数据发送给所述运营监控调度中心，供操作人员进行实时监控；所述远程数据中心，用于对车辆数据进行在线故障诊断；保证车辆运行健康状态。
6.如权利要求1所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述远程操控接管与运维中心，用于在自主导航车辆运行出现故障等情况下，通过模拟驾驶仪，将故障车辆转为人工操纵模式，实现远程驾驶车辆。
7.如权利要求1所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述远程操控接管与运维中心可以采用一套模拟驾驶装置，实现对运行中的多台车辆的控制。
8.如权利要求1～7中任一项所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述智能路侧设备与所述远程数据中心通过有线网络或者卫星通信。
9.如权利要求8所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述智能路侧设备之间可相互通信。
10.如权利要求8所述的一种自主导航运输系统，其特征在于：所述智能路侧设备可检测运行道路上的车辆、行人或者动物，所述智能路侧设备可检测山地滑坡、泥石流、落石以及局部的气象信息，并将该信息发送给过往的车辆、行人以及所述远程数据中心。
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