CN111976719A - 一种车辆入库系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆自动入库技术领域，公开了一种车辆入库系统及方法，该辆入库系统，包括：车载组件和导航组件，其中，车载组件包括磁感应器、控制组件、牵引制动系统，磁感应器安装在车辆的中轴线的预设位置上，控制组件分别与磁感应器、线控液压转向执行器和牵引制动系统连接；磁感应器用于获取车辆的磁感应信息，并将磁感应信息发送至控制组件；控制组件用于根据磁感应信息产生行停指令；牵引制动系统用于根据行停指令控制车辆行进或者停止；导航组件安装在车库的地面，用于产生电磁场供磁感应器识别以产生磁感应信息。
Description
技术领域
本发明涉及车辆自动入库技术领域，尤其涉及一种车辆入库系统及方法。
背景技术
随着城市化发展，公共交通系统逐渐发达，城市对中小运量的车辆需求增加，智能化自动化水平也不断成熟，高级辅助驾驶功能不断增加，各类超长多编组公共交通不断推向市场。随着车辆结构日趋复杂，各系统耦合度不断增加。因此，对车辆的检修维保的需求也非常迫切。但是受限于土地资源，很多建在市区的维保场地需要尽可能多的容纳车辆进行检修。同时，受限于检修设施的独特，如地沟、检修台，人为操作受限等，此类长编组多轴的车辆，需要在狭窄的检修场所实现精准入库。
在车辆入库时，如果采用人工驾驶对司机的自身水平要求特别高，很难实现精准入库；如果采用自动驾驶，造价过高。
发明内容
本发明目的在于提供一种车辆入库系统及方法，以解决上述背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种车辆入库系统，包括：车载组件和导航组件，其中，所述车载组件包括磁感应器、控制组件和牵引制动系统，所述磁感应器安装在车辆的中轴线的预设位置上，所述控制组件分别与所述磁感应器和所述牵引制动系统连接；
所述磁感应器用于获取车辆的磁感应信息，并将所述磁感应信息发送至所述控制组件；所述控制组件用于根据所述磁感应信息产生行停指令；所述牵引制动系统用于根据所述行停指令控制所述车辆行进或者停止；
所述导航组件安装在车库的地面，用于产生电磁场供所述磁感应器识别以产生所述磁感应信息。
可选地，所述控制组件包括转角控制器和线控液压转向执行器，所述转角控制器分别与所述磁感应器和所述线控液压转向执行器连接，所述线控液压转向执行器安装在车辆的轴上；
所述转角控制器用于获取来自所述磁感应器的所述磁感应信息，根据所述磁感应信息计算转角偏差，根据所述转角偏差产生转角控制指令，并将所述转角控制指令发送至所述线控液压转向执行器；
所述线控液压转向执行器用于根据所述转角控制指令控制车辆执行相应的转角动作；
所述行停指令包括所述转角控制指令。
可选地，所述控制组件还包括加速度控制器，所述加速度控制器安装在所述车辆上，用于获取车辆的速度偏差，根据所述速度偏差计算加速度，将所述加速度发送至所述牵引制动系统，所述牵引制动系统还用于根据所述加速度执行相应的加速动作；
所述行停指令包括所述加速度。
可选地，还包括调度中心、通讯模块和距离传感器，所述调度中心设于车库中，所述通讯模块和所述距离传感器均设于所述车辆上，所述控制组件通过所述通讯模块与所述调度中心通讯连接，所述距离传感器与所述控制组件连接。
可选地，所述磁感应器安装在车辆的底架位置上，所述磁感应器离地面的间隙距离大于等于350mm。
可选地，所述导航组件包括导磁钉、导电板和控制箱，所述导磁钉按照预设方式排布在所述导电板上，所述控制箱与所述导电板连接以为所述导电板供电。
可选地，所述预设方式包括导磁钉的直线段安装间隔为10cm-15cm，弯道段安装间隔为弧长5cm。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种车辆入库方法，包括：
获取车辆的磁感应信息；
根据所述磁感应信息产生行停指令；
根据所述行停指令控制所述车辆行进或者停止。
可选地，所述根据所述磁感应信息产生行停指令包括：
获取所述磁感应信息，根据所述磁感应信息计算转角偏差，根据所述转角偏差产生转角控制指令；
根据所述转角控制指令控制车辆执行相应的转角动作；
所述行停指令包括所述转角控制指令。
可选地，所述根据所述磁感应信息产生行停指令还包括：
获取车辆的速度偏差，根据所述速度偏差计算加速度；
根据所述加速执行相应的加速动作；
所述行停指令包括所述加速度。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种车辆入库系统及方法，包括：车载组件和导航组件，其中，车载组件包括磁感应器、控制组件和牵引制动系统，磁感应器安装在车辆的中轴线的预设位置上，控制组件分别与磁感应器和牵引制动系统连接；磁感应器用于获取车辆的磁感应信息，并将磁感应信息发送至控制组件；控制组件用于根据磁感应信息产生行停指令；牵引制动系统用于根据行停指令控制车辆行进或者停止；导航组件安装在车库的地面，用于产生电磁场供磁感应器识别以产生磁感应信息；这样，基于磁感应的方式产生车辆在车库中的行停指令进一步控制车辆的行停动作，可以实现车辆的精准入库和出库，且造价成本低。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的维保库俯视图；
图2是本发明优选实施例的车辆入库系统的模块图；
图3是本发明优选实施例的车载自入库控制系统示意图；
图4是本发明优选实施例的自入库导航控制功能原理图；
图5是本发明优选实施例的主控组件的控制原理图；
图6是本发明优选实施例的车载自入库导航控制流程图；
图7是本发明优选实施例的一种车辆停止区域装置示意图；
图8是本发明优选实施例的另一种车辆停止区域装置示意图。
附图说明：
1、维保调度中心；2、库内地板面；3、磁钉；4、导电板；5、控制箱；6、停止板；7、停止磁条；8、头轴轮胎重力磅；9、尾轴轮胎重力磅。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
需要说明的是，如图1所示，本实施例中所指的车库为维保库，维保库中设有维保调度中心1。车辆为长编组多轴铰接电动车辆。因此需要自入库的运行车辆必须充分考虑车辆自身的动态限界，保证车辆能够平顺的跟踪地面规定好的路径。路径采用离散点的布置方法，直线段布点稀疏、弯道布点密集。入弯处磁钉3的路径布置根据数学通用方法，如采用螺旋线、样条曲线或者三次多项式拟合曲线，保证轨迹的过渡的连续平滑。值得注意的是，维保库一般停靠不止一种规格长度的车型，因此，磁钉3的引导轨迹需要以最大车型的转弯半径为标准绘制。
如图2所示，本实施例提供了一种车辆入库系统，包括：车载组件和导航组件，其中，车载组件包括磁感应器、控制组件和牵引制动系统，磁感应器安装在车辆的中轴线的预设位置上，控制组件分别与磁感应器和牵引制动系统连接；
磁感应器用于获取车辆的磁感应信息，并将磁感应信息发送至控制组件；控制组件用于根据磁感应信息产生行停指令；牵引制动系统用于根据行停指令控制车辆行进或者停止；
导航组件安装在车库的地面，用于产生电磁场供磁感应器识别以产生磁感应信息。
上述的车辆入库系统，基于磁感应的方式产生车辆在车库中的行停指令进一步控制车辆的行停动作，可以实现车辆的精准入库和出库，且造价成本低。
在该实施方式中，将磁感应器安装在车辆的底架位置上，磁感应器离地面的间隙距离大于等于350mm。可以适用于长编组多轴车辆。具体而言，磁感应器安装在各车轴的中轴线上，距离地面不超过600mm为宜，参照车辆前进方向，采取固定间距安装。根据车辆的尺寸结构不同，磁感应器的离地面的距离不同，但是同一种车型，距离是固定的。磁感应器采用AGV小车上常用的传感器，进行磁钉3位置的感知与停止磁条的触发感知。作为本实施例优选的实施方式，控制组件包括转角控制器和线控液压转向执行器，转角控制器与磁感应器连接，线控液压转向执行器安装在车辆的轴上。其中，线控液压转向执行器可以采用外购的线控转向系统或者液压执行器，例如奥特尼克的11790ZD，此处，仅作示例说明，不做限定。
转角控制器用于获取磁感应信息，根据磁感应信息计算转角偏差，根据转角偏差产生转角控制指令，并将转角控制指令发送至线控液压转向执行器；
线控液压转向执行器用于根据转角控制指令控制车辆执行相应的转角动作；
行停指令包括转角控制指令。
在该实施方式中，磁感应信息包括转角控制器，转角控制器主要针对磁感应器输出的横向位置偏差，根据车辆动力学模型，计算出转角偏差，根据转角偏差的PID反馈算法实现对每一个轴的线控液压转向执行器的转角控制。具体而言，磁感应的横向偏差与纵向轮速均为控制组件的控制输入量，如果直接针对以上两个变量采取PID控制，由于延迟与传感器误差或者测量信号噪声等的影响，将有可能造成车辆的控制超调严重或者控制失稳，如果前置一个通过拟合建模，满足当前控制车辆动力学特性的模型公式，可以有效抑制以上波动与影响，输出满足车辆特性的控制目标转角与加速度，保证车辆控制更加平稳准确，同时可靠性增强。
作为本实施例优选的实施方式，控制组件还包括加速度控制器，加速度控制器安装在车辆上，用于获取车辆的速度偏差，根据速度偏差计算加速度，将加速度发送至牵引制动系统，牵引制动系统还用于根据加速执行相应的加速动作；
行停指令包括加速度。
具体地，在该实施方式中，获取车辆的速度偏差的方式包括在车轮处设有速度传感器，或者也可以从整车网络中获取车辆速度，也可以从车辆上安装GPS组合惯导获得速度，需要说明的是，此处，仅作举例说明，速度获取的途径不做要求。
具体而言，加速度控制器主要针对车轮反馈的速度偏差，根据车辆动力学模型，计算出加速度，利用加速度偏差的PID反馈算法实现对牵引制动执行系统的控制。
作为本实施例优选的实施方式，控制组件还包括通讯模块和距离传感器。
在该实施方式中，距离传感器安装在车辆中轴线上，距离地面650mm-900mm位置。距离传感器可以采用超声波雷达探测器，作为可变换的实施方式，在其他可行实施例中，距离传感器还可以采用毫米波雷达，此处，仅作示例，不做限定。距离感应器主要承担对维保内运行的障碍物与车辆停止板6进行检测。
作为本实施例优选的实施方式，导航组件包括导电的磁钉3、导电板4和控制箱5，磁钉3按照预设方式排布在导电板4上，控制箱5与导电板4连接以为导电板4供电。
作为本实施例优选的实施方式，预设方式包括导磁钉3的直线段安装间隔为10cm-15cm，弯道段安装间隔为弧长5cm。
需要说明的是，维保库的库内地板面2上分段分模组安装导航组件，如图3所示，同一组导航组件中，多个导电的磁钉3通过导电板4集中供电。多组导航组件可由控制箱5集中控制，实现对导航组件模组的通断电及输出电压电流的控制。为保证车辆能有效可靠停车，路径末端设计条形状，作为停止触发。
导电的磁钉3采用市场上通用的导磁体做成磁钉3，磁钉3通过导电板4传导交流电，从而磁钉3产生感应磁场。具体地，通过通电实现加强的人造磁场，磁场强度远远强于天然磁体产生的磁场，可以避免受天气的影响，保证磁感应的精确性。
在该实施方式中，磁钉3与导电板4以模块化的形式，根据需求组成若干组，经过防腐处理后依次预埋在维保库的地板下层。在该实施方式中，一方面，模块化的铺设可以通过不同模组的通断电，拟合出满足不同导航路径，可以保证不同的车辆感知不同的路径驶向需要停靠的地点。另一方面，模块化设计，可以对部分损坏的模块替换提供便捷，不至于单个模块失效造成整条路径失效，有效提高系统的可用性。
实施例2
本实施例提供一种车辆入库方法，包括：
获取车辆的磁感应信息；
根据磁感应信息产生行停指令；
根据行停指令控制车辆行进或者停止。
作为本实施例优选的实施方式，根据磁感应信息产生行停指令包括：
获取磁感应信息，根据磁感应信息计算转角偏差，根据转角偏差产生转角控制指令；
根据转角控制指令控制车辆执行相应的转角动作；
行停指令包括转角控制指令。
作为本实施例优选的实施方式，根据磁感应信息产生行停指令还包括：
获取车辆的速度偏差，根据速度偏差计算加速度；
根据加速执行相应的加速动作；
行停指令包括加速度。
具体地，本实施例中，以入库为例进行说明，如图4所示，整个自入库系统的操控流程如下：根据车辆状态及维保要求，维保中心对车辆进行停车区域分配。如进行无线充电，地沟设备进行车辆底盘维保工作等。车辆通过人工或者智能驾驶的方式停靠在为维保场的指定位置。车辆通讯模块与维保调度中心1通讯，确定车辆ID。维保中心根据排程启动对应停车区域路径的地面磁导航设备。车辆接收到维保中心通行指令后，车辆保持在匀速，通过车载自入库装置跟随地面磁导航路径行驶。如果车辆头轴的磁感应器首次感应到停止磁条，车辆减速到车辆最低速，当再次检测到停止磁条时，车辆完全停止。根据维保中心调度下发指令，通讯模块实现车辆启动。其中，可变换地，实现以上流程的逆向操作，车辆实现自动出库。此处，不做赘述。
如图5所示，所述控制组件基于动力学模型耦合计算转角及加速度实现PID控制，主要针对磁感应器输出的横向位置偏差，根据车辆动力学模型，计算出转角偏差，根据线控液压转向的转角传感器输出实际的转角，根据转角偏差的PID反馈算法实现对每一个轴的线控液压转向执行器的转角控制。控制组件主要针对车轮反馈的速度偏差，根据车辆动力学模型，计算出加速度，利用组合惯性IMU传感器车辆出车辆的加速度，利用加速度偏差的PID反馈算法实现对牵引制动执行系统的控制。最后控制器利用通讯模块及距离传感器及磁感应器的停止信号进行判别，对牵引制动系统实现零速控制，从而实现行车与停车决策控制。其中，图5中的圆圈表示汇聚点。
在该实施方式中，控制组件包括主控器，主控器与转角控制器和线控液压转向执行器连接，所述主控器优选采用车载域控制器，可变换地，工控机也可以作为主控器。具备多路CAN通讯接口。维保调度中心1通过无线通讯模块与车辆进行信息交互，通讯模块优选LTE-V通讯模组，其他新型5G通讯模组也可以作为备选设备。主控器与磁感应器、距离感应器、通讯模块、牵引制动系统、线控液压转向通过CAN进行通讯，成本允许情况下也可以采用实时确定车载以太网制式通讯。实现车辆的牵引制动及转向控制，需要控制组件连接车辆固有的牵引制动系统及转向装置。仅需要求以上系统具备线控控制功能。
车辆停止区域可以分为多个部分，洗车区域，地沟检修区域，无线充电区域等。本发明主要设计适用与自入库车辆的检修区域和无线充电区域。如图6和图7所示，包括停止板6、停止磁条7、头轴轮胎重力磅8和尾轴轮胎重力磅9。由于地沟与轮胎区域间隔较小，需要车辆稳定无偏差的停在上方，因此，地沟检修区域的磁钉3路径需要有较长的直线段留给车辆进行拉直过渡。当车辆头轴前方的磁感应器丢失磁场信号，同时未触发障碍物和停止指令，车辆的所有轴固定转角维持不变，并降低到最低速度，一直维持到停止磁条触发或者距离感应器触发则停车。如图8所示，车辆在驶入无线充电区域后，如果停止磁条触发或者距离感应器触发则停车。同时，首位轴的轮胎重力磅由于车身重量激活。重力磅控制器同时向维保中心及车辆发送激活信号。车辆自检是否具备无线充电条件，如果具备，车辆向维保中心发送充电请求，直到充电完成。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车辆入库系统，其特征在于，包括：车载组件和导航组件，其中，所述车载组件包括磁感应器、控制组件和牵引制动系统，所述磁感应器安装在车辆的中轴线的预设位置上，所述控制组件分别与所述磁感应器和所述牵引制动系统连接；
所述磁感应器用于获取车辆的磁感应信息，并将所述磁感应信息发送至所述控制组件；所述控制组件用于根据所述磁感应信息产生行停指令；所述牵引制动系统用于根据所述行停指令控制所述车辆行进或者停止；
所述导航组件安装在车库的地面，用于产生电磁场供所述磁感应器识别以产生所述磁感应信息。
2.根据权利要求1所述的车辆入库系统，其特征在于，所述控制组件包括转角控制器和线控液压转向执行器，所述转角控制器分别与所述磁感应器和所述线控液压转向执行器连接，所述线控液压转向执行器安装在车辆的轴上；
所述转角控制器用于获取来自所述磁感应器的所述磁感应信息，根据所述磁感应信息计算转角偏差，根据所述转角偏差产生转角控制指令，并将所述转角控制指令发送至所述线控液压转向执行器；
所述线控液压转向执行器用于根据所述转角控制指令控制车辆执行相应的转角动作；
所述行停指令包括所述转角控制指令。
3.根据权利要求1所述的车辆入库系统，其特征在于，所述控制组件还包括加速度控制器，所述加速度控制器安装在所述车辆上，用于获取车辆的速度偏差，根据所述速度偏差计算加速度，将所述加速度发送至所述牵引制动系统，所述牵引制动系统还用于根据所述加速度执行相应的加速动作；
所述行停指令包括所述加速度。
4.根据权利要求1所述的车辆入库系统，其特征在于，还包括调度中心、通讯模块和距离传感器，所述调度中心设于车库中，所述通讯模块和所述距离传感器均设于所述车辆上，所述控制组件通过所述通讯模块与所述调度中心通讯连接，所述距离传感器与所述控制组件连接。
5.根据权利要求1所述的车辆入库系统，其特征在于，所述磁感应器安装在车辆的底架位置上，所述磁感应器离地面的间隙距离大于等于350mm。
6.根据权利要求1所述的车辆入库系统，其特征在于，所述导航组件包括导磁钉、导电板和控制箱，所述导磁钉按照预设方式排布在所述导电板上，所述控制箱与所述导电板连接以为所述导电板供电。
7.根据权利要求6所述的车辆入库系统，其特征在于，所述预设方式包括导磁钉的直线段安装间隔为10cm-15cm，弯道段安装间隔为弧长5cm。
8.一种车辆入库方法，其特征在于，包括：
获取车辆的磁感应信息；
根据所述磁感应信息产生行停指令；
根据所述行停指令控制所述车辆行进或者停止。
9.根据权利要求8所述的车辆入库方法，其特征在于，所述根据所述磁感应信息产生行停指令包括：
获取所述磁感应信息，根据所述磁感应信息计算转角偏差，根据所述转角偏差产生转角控制指令；
根据所述转角控制指令控制车辆执行相应的转角动作；
所述行停指令包括所述转角控制指令。
10.根据权利要求8所述的车辆入库方法，其特征在于，所述根据所述磁感应信息产生行停指令还包括：
获取车辆的速度偏差，根据所述速度偏差计算加速度；
根据所述加速执行相应的加速动作；
所述行停指令包括所述加速度。
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