CN113448276A - 一种具备台架端信号采集仪功能的车端平行驾驶控制器及远程平行驾驶控制系统、装置 - Google Patents

一种具备台架端信号采集仪功能的车端平行驾驶控制器及远程平行驾驶控制系统、装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种远程驾驶台架端信号采集仪与车端平行驾驶控制器通用设备，既具备平行驾驶控制器功能、又具备台架端数据采集仪功能，并通过硬件合理选型，有效降低设备成本以及平行驾驶台架开发成本；并且该设备与自动驾驶控制器ACU共用整车超声波雷达作为障碍物探测单元实现平行驾驶模式下的自动防碰撞功能，有效降低整车零部件采购成本。

Description

一种具备台架端信号采集仪功能的车端平行驾驶控制器及远 程平行驾驶控制系统、装置
技术领域
本发明涉及平行驾驶技术领域，具体涉及一种将单独台架信号采集仪功能集成于平行驾驶控制器内的远程平行驾驶控制系统、装置。
背景技术
目前已经研发和生产的无人驾驶车辆，平行驾驶控制器RCU和台架端数据采集仪是两个不同的设备。如专利文件CN111497835A 《车辆平行驾驶及自动防撞系统》，其公开的技术方案中平行驾驶控制器RCU和台架端数据采集仪是两个不同的设备，不通用。另外，平行驾驶控制器没有与自动驾驶控制器ACU共用整车超声波雷达作为障碍物探测单元，增加了整车零部件采购成本。如专利文件CN 108762279 A 《一种平行驾驶系统》，其公开的技术方案也存在平行驾驶控制器RCU和台架端数据采集仪是两个不同的设备且平行驾驶控制器不包含防碰撞功能。
发明内容
本发明提出一种远程驾驶台架端信号采集仪与车端平行驾驶控制器通用设备，既具备平行驾驶控制器功能、又具备台架端数据采集仪功能，并通过硬件合理选型，有效降低设备成本以及平行驾驶台架开发成本；并且该设备与自动驾驶控制器ACU共用整车超声波雷达作为障碍物探测单元实现平行驾驶模式下的自动防碰撞功能，有效降低整车零部件采购成本。
作为第一方面，一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的控制电路，所述控制电路包括RCU中央处理器、VCU处理器。
所述RCU中央处理器与VCU处理器之间通过数据串口进行连接；
所述RCU中央处理器通过数据接口与视频芯片接通，所述RCU中央处理器通过数据接口与桥接器件连通,所述RCU中央处理器与音频CODEC连通，所述RCU中央处理器通过数据接口与CAN PHY芯片连通，所述RCU中央处理器通过数据接口与无线通信组件接通，所述RCU中央处理器通过数据接口与定位模组接通，所述RCU中央处理器通过数据接口与以太网交换机接通；
所述VCU处理器通过数据接口与HSCAN PHY芯片连通，所述VCU处理器通过数据串口获取控车信号。
结合第一方面，在其可能存在的任何一种情况下的第一种情况为，所述VCU处理器通过8路数据串口其中1路获取制动踏板模拟量输入，其中1路获取油门踏板模拟量输入，其中1路获取D档数字量输入，其中1路获取N档数字量输入,其中1路获取R档数字量输入,其中1路获取P档数字量输入,其中1路获取手刹数字量输入，其中1路获取台架使能数字量输入。
结合第一方面或上述第一种情况，在其可能存在的任何一种情况下的第二种情况为，RCU中央处理器的CPU性能＞15K DMIPS、GPU运算性能＞64GFLOPS、内存要求≥ 6GB、存储要求≥32GB；VCU处理器功能安全等级需要达到ASIL-D。
所述RCU中央处理器与VCU处理器之间通过UART串口与IO串口进行连接。
所述RCU中央处理器通过MIPI CSI接口与MAX9286视频芯片接通，所述RCU中央处理器通过LVDS接口与QS90UB947-Q1桥接器件连通,所述RCU中央处理器与音频CODEC连通，所述RCU中央处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与CAN PHY芯片连通，所述RCU中央处理器通过USB接口与无线通信组件接通，所述RCU中央处理器通过UART串口与GNSS模组接通，所述RCU中央处理器通过USB接口与USB PHY接通，所述RCU中央处理器通过RGMII接口与SJA1105以太网交换机接通。
所述VCU处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与HSCAN PHY芯片连通，所述VCU处理器通过8路数据串口获取控车信号。
结合第一方面或上述第一、二种情况，在其可能存在的任何一种情况下的第三种情况为，所述VCU处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与HSCAN PHY芯片连通，用于输入、输出超声波雷达状态信息。
作为第二方面，一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的平行驾驶控制系统，其特征在于，所述系统包括车端模块、网端模块、台架端模块。
车端模块：用于在平行驾驶模式下将采集的车辆视频流通过网端模块向台架端模块传送，用于采集台架端模块回传的控车信号对车辆施行控制。
网端模块：用于车端模块和台架端模块之间的信息传送。
台架端模块：用于通过通信模块接收车端模块发出的车辆视频流，分析、生成控车信号，并通过通信模块将控车信号传送至车端模块。
结合第二方面，在其可能存在的任何一种情况下的第三种情况为，所述车端模块包括平行驾驶控制模块、台架信号采集控制模块、环境感知模块、无线通信模块、定位模块。
平行驾驶控制模块：用于接收环境感知模块、定位模块所采集的数据信息，汇集处理为车辆视频流，将车辆视频流通过网端模块传送至台架端；采集台架端回传的控车信号对车辆施行控制。
台架信号采集控制模块：集成于平行驾驶控制模块，用于采集台架端发送的控车信号供平行驾驶控制模块对车辆施行控制。
环境感知模块：用于感知车辆周围的实时环境参数，传送至平行驾驶控制模块作为车辆视频流的基础数据。
定位模块：用于获取车辆的实时定位参数，传送至平行驾驶控制模块作为车辆视频流的基础数据。
结合第二方面或上述第三种情况，在其可能存在的任何一种情况下的第四种情况为，所述网端模块包括无线通信基站、无线通信终端设备，所述车端模块还包括无线通信模块，所述无线通信模块、无线通信基站、无线通信终端设备用于建立车端模块和台架端模块之间的信息传送。
结合第二方面或上述第三、四种情况，在其可能存在的任何一种情况下的第五种情况为，所述台架端模块包括台架主机，
台架主机：用于获取平行驾驶控制模块传送的车辆视频流，分析、生成控车信号传送至平行驾驶控制模块。
结合第二方面或上述第三、四、五种情况，在其可能存在的任何一种情况下的第四种情况为，所述车端模块还包括雷达模块，
雷达模块：用于探测车辆周围的实时障碍物，获取实时雷达状态信息并传送至平行驾驶控制模块，平行驾驶控制模块根据实时雷达状态信息自动执行车辆速度控制。
作为第三方面，一种采用具备台架端信号采集仪功能的车端平行驾驶控制器的远程平行驾驶控制系统装置，其特征在于，所述装置包括：
安装于车端的具备台架信号采集仪功能的平行驾驶控制器RCU、GPS定位装置、环境感知装置、车载4G/5G无线通讯装置、车载超声波雷达；
安装于网端的5G无线通讯基站、5G无线通讯终端设备；
安装于台架端的台架主机、服务器、显示器、驾驶舱。
本发明的有益效果是：
平行驾驶控制器RCU和台架端数据采集仪可以通用，有效降低平行驾驶台架重新设计开发成本。
平行驾驶控制器RCU与自动驾驶控制器ACU共用整车超声波雷达作为障碍物探测单元实现平行驾驶模式下的自动防碰撞功能，有效增加自动防碰撞软件功能，不增加任何的硬件成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为硬件设计框图；
图2为平行驾驶系统基本框图；
图3为总体软件架构图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。
RCU：Remote Control Unit 平行驾驶控制器
VCU：Vehicle Control Unit 车辆控制单元
ACU：Autopilot Control Unit 自动驾驶控制器
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的控制电路，所述控制电路包括RCU中央处理器、VCU处理器。RCU中央处理器的CPU性能＞15K DMIPS、GPU运算性能＞64GFLOPS、内存要求≥ 6GB、存储要求≥32GB；VCU处理器功能安全等级需要达到ASIL-D。
所述RCU中央处理器与VCU处理器之间通过UART串口与IO串口进行连接，实现两者之间的数据传输。
所述RCU中央处理器通过MIPI CSI接口与MAX9286视频芯片接通，用于获取车辆的环境感知装置获取的车辆视频流。
所述RCU中央处理器通过LVDS接口与QS90UB947-Q1桥接器件连通,用于将视频流输出至车端设备。
所述RCU中央处理器与音频CODEC连通，用于将音频流输出至车端设备。
所述RCU中央处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与CANPHY芯片连通，实现与车端其他设备的数据通信。
所述RCU中央处理器通过USB接口与无线通信组件接通，用于建立无线通信连接。其无线通信组件包括4G模组及5G模组，通过天线及SIM卡实现与外界的无线通信连接。
所述RCU中央处理器通过UART串口与GNSS模组接通，通过天线接通卫星定位网络，获取实时定位状态信息。
所述RCU中央处理器通过USB接口与USB PHY接通，用于USB设备的连接。
所述RCU中央处理器通过RGMII接口与SJA1105以太网交换机接通，用于以太网络的接入。
所述VCU处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与HSCAN PHY芯片连通，用于车端方向盘转向角的控制及反馈。
所述VCU处理器通过8路数据串口获取控车信号，用于获取远端台架主机发送的控车信号。所述VCU处理器通过8路数据串口其中1路获取制动踏板模拟量输入，其中1路获取油门踏板模拟量输入，其中1路获取D档数字量输入，其中1路获取N档数字量输入,其中1路获取R档数字量输入,其中1路获取P档数字量输入,其中1路获取手刹数字量输入，其中1路获取台架使能数字量输入。
VCU处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与HSCAN PHY芯片连通，用于输入、输出超声波雷达状态信息。超声波雷达控制器将整车超声波雷达状态通过CAN网络发送给RCU，RCU根据超声波雷达的状态自行执行停车防止碰撞。
本设计的重点在于：将VCU处理器的空闲状态引脚进行了定义应用，可在RCU端口实现台架不增加额外的硬件
系统硬件设计：CPU性能＞15K DMIPS、GPU运算性能＞64GFLOPS；内存要求≥ 6GB；存储要求≥32GB；VCU功能安全等级需要达到ASIL-D，需要具备2路模拟量输入用于制动踏板信号输入采集、油门信号输入采集，需要具备6路数字量输入用于档位D、N、R、P信号、手刹信号、台架输入使能信号输入采集，需要至少3路CAN用于转向角度通讯采集、超声波雷达状态采集、控车指令下发，另至少需要1路以太网输入输出。
实施例2
如图2所示，本实施例提供了一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的平行驾驶控制系统，其特征在于，所述系统包括车端模块、网端模块、台架端模块。
车端模块：用于在平行驾驶模式下将采集的车辆视频流通过网端模块向台架端模块传送，用于采集台架端模块回传的控车信号对车辆施行控制。
网端模块：用于车端模块和台架端模块之间的信息传送。
台架端模块：用于通过通信模块接收车端模块发出的车辆视频流，分析、生成控车信号，并通过通信模块将控车信号传送至车端模块。
所述车端模块包括RCU平行驾驶控制模块、台架信号采集控制模块、环境感知模块、无线通信模块、GPS定位模块、超声波雷达模块。
RCU平行驾驶控制模块：用于接收环境感知模块、定位模块所采集的数据信息，汇集处理为车辆视频流，将车辆视频流通过网端模块传送至台架端；采集台架端回传的控车信号通过车端内的CAN总线对车辆施行控制，并接收控车反馈信息，作为台架端的人工智能学习样本。
台架信号采集控制模块：集成于平行驾驶控制模块，用于采集台架端发送的控车信号供平行驾驶控制模块对车辆施行控制。
环境感知模块：用于感知车辆周围的实时环境参数，传送至平行驾驶控制模块作为车辆视频流的基础数据。
GPS定位模块：用于获取车辆的实时定位参数，传送至平行驾驶控制模块作为车辆视频流的基础数据。
超声波雷达模块：用于探测车辆周围的实时障碍物，获取实时雷达状态信息并传送至平行驾驶控制模块，平行驾驶控制模块根据实时雷达状态信息自动执行车辆速度控制。
所述网端模块包括5G的无线通信基站、5G的无线通信终端设备，所述车端模块还包括4G/5G的无线通信模块，所述无线通信模块、无线通信基站、无线通信终端设备用于建立车端模块和台架端模块之间的信息传送。
所述台架端模块包括台架主机及内嵌服务器、显示器、驾驶舱，台架主机用于获取平行驾驶控制模块传送的车辆视频流至显示器，由操作人员根据视频流在驾驶舱进行操作，生成控车信号传送至平行驾驶控制模块。也可以根据人工智能直接分析、生成控车信号传送至平行驾驶控制模块。
实施例3
如图3所示，本发明还提供了匹配实施例2的系统的软件架构。平行驾驶控制器RCU软件主要包括车端感知软件、车辆远程控制软件、车端云交互软件、设备管理软件、诊断应用软件、功能安全设计软件、驱动软件、自动防碰撞软件等开发。台架端数据采集仪软件设计主要包括油门踏板、制动踏板、档位、手刹，方向盘转向角度采集等开发。该软件构架能确保上述平行驾驶控制系统及其系统内的采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器能够正常运行，实现本发明所需的平行驾驶控制功能。
实施例4
如图2所示，本实施提供了一种采用具备台架端信号采集仪功能的车端平行驾驶控制器的远程平行驾驶控制系统装置，所述装置包括：
安装于车端的具备台架信号采集仪功能的平行驾驶控制器RCU、GPS定位装置、环境感知装置、4G/5G无线通讯装置、超声波雷达设备。上述装置将车端的用于平行驾驶的相关车辆数据整合成视频流，并且接收台架端传送的控车信号及获取的超声波雷达状态信息对车端进行控制。
安装于网端的5G无线通讯基站、5G无线通讯终端设备。用于搭建车端与台架端之间的无线通信连接。
安装于台架端的台架主机、服务器、显示器、驾驶舱。台架主机接收车端整合的视频流后显示于显示器，由操作员根据显示内容在驾驶舱内完成对车端的平行驾驶控制。
应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为在阅读本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括RCU中央处理器、VCU处理器；
所述RCU中央处理器与VCU处理器之间通过数据串口进行连接；
所述RCU中央处理器通过数据接口与视频芯片接通，所述RCU中央处理器通过数据接口与桥接器件连通,所述RCU中央处理器与音频CODEC连通，所述RCU中央处理器通过数据接口与CAN PHY芯片连通，所述RCU中央处理器通过数据接口与无线通信组件接通，所述RCU中央处理器通过数据接口与定位模组接通，所述RCU中央处理器通过数据接口与以太网交换机接通；
所述VCU处理器通过数据接口与HSCAN PHY芯片连通，所述VCU处理器通过数据串口获取控车信号。
2.根据权利要求1所述的一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的控制电路，其特征在于，所述VCU处理器通过8路数据串口其中1路获取制动踏板模拟量输入，其中1路获取油门踏板模拟量输入，其中1路获取D档数字量输入，其中1路获取N档数字量输入,其中1路获取R档数字量输入,其中1路获取P档数字量输入,其中1路获取手刹数字量输入，其中1路获取台架使能数字量输入。
3.根据权利要求2所述的一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的控制电路，其特征在于，所述RCU中央处理器的CPU性能＞15K DMIPS、GPU运算性能＞64GFLOPS、内存要求≥ 6GB、存储要求≥32GB；VCU处理器安全等级达到ASIL-D；
所述RCU中央处理器与VCU处理器之间通过UART串口与IO串口进行连接；
所述RCU中央处理器通过MIPI CSI接口与MAX9286视频芯片接通，所述RCU中央处理器通过LVDS接口与QS90UB947-Q1桥接器件连通,所述RCU中央处理器与音频CODEC连通，所述RCU中央处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与CAN PHY芯片连通，所述RCU中央处理器通过USB接口与无线通信组件接通，所述RCU中央处理器通过UART串口与GNSS模组接通，所述RCU中央处理器通过RGMII接口与SJA1105以太网交换机接通；
所述VCU处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与HSCAN PHY芯片连通，所述VCU处理器通过8路数据串口获取控车信号。
4.根据权利要求3所述的一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的控制电路，其特征在于，所述VCU处理器通过CAN控制芯片的发送管脚CANTX和接收管脚CANRX与HSCAN PHY芯片连通，用于输入、输出超声波雷达状态信息。
5.一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的平行驾驶控制系统，其特征在于，所述系统包括车端模块、网端模块、台架端模块；
车端模块：用于在平行驾驶模式下将采集的车辆视频流通过网端模块向台架端模块传送，用于采集台架端模块回传的控车信号对车辆施行控制；
网端模块：用于车端模块和台架端模块之间的信息传送；
台架端模块：用于通过通信模块接收车端模块发出的车辆视频流，分析、生成控车信号，并通过通信模块将控车信号传送至车端模块。
6.根据权利要求5所述的一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的平行驾驶控制系统，其特征在于，所述车端模块包括平行驾驶控制模块、台架信号采集控制模块、环境感知模块、无线通信模块、定位模块；
平行驾驶控制模块：用于接收环境感知模块、定位模块所采集的数据信息，汇集处理为车辆视频流，将车辆视频流通过网端模块传送至台架端；采集台架端回传的控车信号对车辆施行控制；
台架信号采集控制模块：集成于平行驾驶控制模块，用于采集台架端发送的控车信号供平行驾驶控制模块对车辆施行控制；
环境感知模块：用于感知车辆周围的实时环境参数，传送至平行驾驶控制模块作为车辆视频流的基础数据；
定位模块：用于获取车辆的实时定位参数，传送至平行驾驶控制模块作为车辆视频流的基础数据。
7.根据权利要求6所述的一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的平行驾驶控制系统，其特征在于，所述网端模块包括无线通信基站、无线通信终端设备，所述车端模块还包括无线通信模块，所述无线通信模块、无线通信基站、无线通信终端设备用于建立车端模块和台架端模块之间的信息传送。
8.根据权利要求7所述的一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的平行驾驶控制系统，其特征在于，所述台架端模块包括台架主机，
台架主机：用于获取平行驾驶控制模块传送的车辆视频流，分析、生成控车信号传送至平行驾驶控制模块。
9.根据权利要求5、6、7、8其中一项所述的一种采用具备台架端信号采集功能的车端平行驾驶控制器的平行驾驶控制系统，其特征在于，所述车端模块还包括雷达模块，
雷达模块：用于探测车辆周围的实时障碍物，获取实时雷达状态信息并传送至平行驾驶控制模块，平行驾驶控制模块根据实时雷达状态信息自动执行车辆速度控制。
10.一种采用具备台架端信号采集仪功能的车端平行驾驶控制器的远程平行驾驶控制系统装置，其特征在于，所述装置包括：
安装于车端的具备台架信号采集仪功能的平行驾驶控制器、定位装置、环境感知装置、车载无线通讯装置、车载雷达；
安装于网端的无线通讯基站、无线通讯终端设备；
安装于台架端的台架主机、服务器、显示器、驾驶舱。
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