CN114666382A - 针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,包括:车端数据采集模块,采集车身任意角度的视频流数据和车端数据;车端通信模块,获取车端数据采集模块的数据后上传数据并获取下行数据;视频流及通信服务器模块,获取上传的数据并进行编解码以及上传;时位模块,将时间位置信息与视频流及通信服务器模块同步;冗余安全模块,通过车端通信模块接受并响应远程控制指令。本发明有益效果,1)通过摄像头选型及布局向远程操作人员提供车身周围360°无死角覆盖;同时可提供特定作业场景下雨与特殊作业设备交互的安全监控;2)半挂集卡的自动驾驶系统及冗余安全系统与远程驾驶平行共驾,合理切换自动/人工控制源,保证平行驾驶的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及半挂集卡自动驾驶技术领域,尤其涉及一种针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统。
背景技术
目前的平行驾驶系统基本等同于远程驾驶系统,一般针对乘用车自动驾驶领域,作为Robotaxi的远程排障系统、远程代驾系统等使用。系统由车端的视频采集模组及控制响应模组、云端的远程控制系统及远程监视系统等构成;视频采集模组包含环绕车身周围的多个摄像头,向平行驾驶操作人员提供车身周围的实时视角,控制响应模组响应操作人员对方向盘、油门、刹车、档位的操作,达成远程驾驶的目的。
发明内容
为了解决上述技术问题,本申请实施例提供一种针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,满足在特定使用场景下,实现对自动驾驶半挂集卡安全可靠的平行驾驶。
本申请实施例提供了一种针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,包括:
车端数据采集模块,采集车身任意角度的视频流数据和车端数据;
车端通信模块,获取车端数据采集模块的数据后上传数据并获取下行数据;
视频流及通信服务器模块,获取车端通信模块所上传的数据并进行编解码以及上传;
时位模块,基于GPS授时定位同步时间,并将时间位置信息与视频流及通信服务器模块同步;
冗余安全模块,通过车端通信模块接受并响应远程控制指令。
进一步地,所述车端数据采集模块包括:
车端视频采集模组,基于在车身上多处分布摄像头的方式实现车身任意角度的视频监控;
车端数据采集模组,用以采集车端内置控制系统的感知数据。
进一步地,所述车端视频采集模组内的摄像头至少包括:
车端顶部前摄位置摄像头与车端顶部后摄位置摄像头;
拖车前部环视摄像头与拖车前部平视摄像头;
拖车左侧摄像头与拖车右侧摄像头;
挂车左侧摄像头与挂车右侧摄像头。
进一步地,所述时位模块包括:
PTP服务器模块,用以整个系统内的时间同步;
GPS授时模块,用以向PTP时间同步服务器授时。
进一步地,所述冗余安全模块通过车端通信模块接受新的控制命令后优先校验控制命令是否有效后执行有效控制命令且保持车辆处于最低风险状态。
进一步地,所述最低风险状态包括:
速度最低风险状态:保持车道降低车速到设定的安全门限,在确定不碰撞的情况下继续前行;
行车距离最低风险状态:保持车道在确定不碰撞的情况下逐渐缓慢停车;
紧急制动最低风险状态:以最大减速度紧急停车。
进一步地,所述冗余安全模块获取车身周围预设范围内的障碍物信息,通过该信息提前预测碰撞,在执行控制命令后若发生碰撞预期则直接执行最低风险状态处理。
进一步地,还包括低延时通信网络模块,用于作为车端通信模块与时位模块、视频流及通信服务器模块交互时的命令校验中间模块。
进一步地,所述低延时通信网络模块内设置有安全门限,用于对控制命令中的指令安全进行控制。
进一步地,所述低延时通信网络模块内设置有时间门限,用于对控制命令发出以及接受的指令时间差进行控制。
在本申请实施例中,1)通过合理的摄像头选型及布局向远程操作人员提供车身周围360°无死角覆盖(包括环视视角及平视视角);同时可提供特定作业场景下雨与特殊作业设备交互的安全监控;2)远程操作人员可通过操作终端直接操作油门、刹车、转向、档位等实现对车辆的远程驾驶;也可通过低侵入性/低耦合度的指令操作引导自动集卡行驶;3)半挂集卡的自动驾驶系统及冗余安全系统向远程操作人员提供俯视的规划与感知视角,辅助进行驾驶决策;4)半挂集卡的自动驾驶系统及冗余安全系统与远程驾驶平行共驾,合理切换自动/人工控制源,保证平行驾驶的安全性。。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的结构示意图;
图2是集卡车身周围摄像头布局示意图;
图3是集卡车顶2枚摄像头布局示意图。
具体实施方式
为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而非全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“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申请和简化描述,而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申请的限制。
如图1所示的一种针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统的组成,其中:
车端数据采集模块采集车身任意角度的视频流数据和车端数据。在车端数据采集模块中分成车端视频采集模组和车端数据采集模组。
其中车端视频采集模组基于在车身上多处分布摄像头的方式实现车身任意角度的视频监控,摄像头至少包括:车端顶部前摄位置摄像头与车端顶部后摄位置摄像头、拖车前部环视摄像头与拖车前部平视摄像头、拖车左侧摄像头与拖车右侧摄像头、挂车左侧摄像头与挂车右侧摄像头。
如图2-3所示,本实施例中,车端周围摄像头选型与布局如下:
a)挂车尾部摄像头,水平视角190°,垂直视角110°,安装位于挂车后侧中部平板下方,水平姿态向下偏转20°;
以上提供挂车后方无盲区的下视及平视视角;
b)挂车左侧摄像头,水平视角190°,垂直视角110°,安装位于挂车左侧中部平板下方,水平姿态向下偏转20°;
以上提供挂车左侧无盲区的下视及平视视角;
c)挂车右侧摄像头,水平视角190°,垂直视角110°,安装位于挂车右侧中部平板下方,水平姿态向下偏转20°;
以上提供挂车右侧无盲区的下视及平视视角;
d)拖车左侧摄像头,水平视角190°,垂直视角110°,安装位于拖车左侧工具箱门中部,水平姿态向下偏转20°;
以上提供拖车左侧无盲区的下视及平视视角;
e)拖车右侧摄像头,水平视角190°,垂直视角110°,安装位于拖车右侧工具箱门中部,水平姿态向下偏转20°;
以上提供拖车右侧无盲区的下视及平视视角;
f)拖车前部环视摄像头,水平视角190°,垂直视角110°,安装位于拖车前侧引擎盖中部,水平姿态向下偏转20°;
以上提供拖车前部无盲区的下视及平视视角;
g)拖车前部平视摄像头,水平视角60°,垂直视角60°,安装位于拖车前侧挡风玻璃中部上方;
以上提供拖车前部远距离的平视视角。
如图3所示,车端顶部摄像头选型与布局如下:
a)前视摄像头,水平视角60°,垂直视角60°,安装位于拖车顶部中心朝前,水平姿态向上偏转30°;
以上在港口作业区域提供前上方与龙门吊设施的交互安全视角;
b)后视摄像头,水平视角60°,垂直视角60°,安装位于拖车顶部中心朝后,水平姿态向上偏转30°;
以上在港口作业区域提供后上方与龙门吊设施的交互安全视角。
车端数据采集模组用以采集车端内置控制系统的感知数据,在实际中与自动驾驶的车内控制系统直接连接获取数据。
车端通信模块作为最重要的通讯部分,用来获取车端数据采集模块的数据后上传数据并获取下行数据。
在车端通信模块上传数据之后,视频流及通信服务器模块获取车端通信模块所上传的数据并进行编解码以及上传。
车端视频采集模组利用各个摄像头采集视频RAW数据并进行视频编码后向服务器上传视频。视频流及通信服务器模块获取视频流数据后拼接环视视角并将结果在控制终端显示成环视视角及平视视角。车端数据采集模组采集感知及规控数据后向服务器上传数据,并在控制终端显示俯视感知及规划视角。
时位模块是基于GPS授时定位同步时间,并将时间位置信息与视频流及通信服务器模块同步。具体地包括PTP服务器模块和GPS授时模块。PTP服务器模块用以整个系统内的时间同步,GPS授时模块用以向PTP时间同步服务器授时。
低延时通信网络模块用于作为车端通信模块与时位模块、视频流及通信服务器模块交互时的命令校验中间模块,内设置有安全门限,用于对控制命令中的指令安全进行控制;内设置有时间门限,用于对控制命令发出以及接受的指令时间差进行控制。
冗余安全模块通过车端通信模块接受并响应远程控制指令,冗余安全模块通过车端通信模块接受新的控制命令后优先校验控制命令是否有效后执行有效控制命令且保持车辆处于最低风险状态。
其中,远程控制指令具备两种控制方式:
a)通过设备的方向盘、油门、刹车、档位直接同步控制车辆对应的部件,实现对车辆的控制;
b)通过向车辆下达低耦合度指令,引导车辆自行行驶;能够下达的指令包括:向左变道、向右变道、靠边停车、紧急停车、缓速停车、速度加速度限制、跟车距离调整。
冗余安全模块能够获取车身周围10米内的障碍物信息,通过该信息可提前预测碰撞,在远程控制的情况下若发生碰撞预期则直接执行最低风险状态处理。
其中,本申请中的最低风险状态包括:
速度最低风险状态:保持车道降低车速到设定的安全门限,在确定不碰撞的情况下继续前行;
行车距离最低风险状态:保持车道在确定不碰撞的情况下逐渐缓慢停车;
紧急制动最低风险状态:以最大减速度紧急停车。
与此同时,在整个车辆运行过程中,冗余安全模块获取车身周围预设范围内的障碍物信息,通过该信息提前预测碰撞,在执行控制命令后若发生碰撞预期则直接执行最低风险状态处理。
操作终端切换到远程控制模式之后,冗余安全模块接管车辆的控制。一旦冗余安全模块收到新的控制命令优先校验控制命令是否有效,之后才会执行正确有效的控制命令。同时,冗余安全模块执行最低风险状态处理保证安全的平行共驾。
保证安全的平行共驾有两个关键:
a)冗余安全模块对响应远程控制与执行最低风险状态的控制源的选择;
b)冗余安全模块对远程控制过程中的安全监控。
这里控制源的选择及最低风险状态,主要在于远程控制命令校验无效的判定,考虑如下几个方面:
a)与远程服务器连接中断;
b)与服务器之间的延时/丢包率高于安全门限;
c)控制命令的生成时间与车端接收时间的偏差大于安全门限时间;
d)转向控制超过设定的安全门限;
e)速度控制超过设定的安全门限;
f)冗余安全系统的传感系统局部失效;
g)任一视频采集的摄像头失效。
本申请相对于现有技术来说:
1.摄像头选型与布局方案保证向远程操作人员提供车身周围360°无死角覆盖(包括环视视角及平视视角);同时可提供与港口内作业设备交互的安全监控;
2.半挂集卡的自动驾驶系统及冗余安全系统向远程操作人员提供俯视的规划与感知视角,辅助进行驾驶决策;
3.平行共驾自动/人工控制源的选择及保证平行驾驶的安全性处理;
4.既可直接操作油门、刹车、转向、档位等实现对车辆的远程驾驶;也可通过低侵入性/低耦合度的指令操作引导自动集卡行驶;
5.平行驾驶系统软硬件方案。
6.满足自动集卡的远程排障需求;
7满足针对特定场景下远程驾驶的安全监控需求;
8.远程操作人员可通过操作终端直接操作油门、刹车、转向、档位等实现对车辆的远程驾驶;也可通过低侵入性/低耦合度的指令操作引导自动集卡行驶;
9.解决因为网络环境的影响导致无法进行安全远程驾驶的限制。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等),这些等同变换均属于本发明的保护。
Claims (10)
1.一种针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述平行驾驶系统包括:
车端数据采集模块,采集车身任意角度的视频流数据和车端数据;
车端通信模块,获取车端数据采集模块的数据后上传数据并获取下行数据;
视频流及通信服务器模块,获取车端通信模块所上传的数据并进行编解码以及上传;
时位模块,基于GPS授时定位同步时间,并将时间位置信息与视频流及通信服务器模块同步;
冗余安全模块,通过车端通信模块接受并响应远程控制指令。
2.根据权利要求1所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述车端数据采集模块包括:
车端视频采集模组,基于在车身上多处分布摄像头的方式实现车身任意角度的视频监控;
车端数据采集模组,用以采集车端内置控制系统的感知数据。
3.根据权利要求1所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述车端视频采集模组内的摄像头至少包括:
车端顶部前摄位置摄像头与车端顶部后摄位置摄像头;
拖车前部环视摄像头与拖车前部平视摄像头;
拖车左侧摄像头与拖车右侧摄像头;
挂车左侧摄像头与挂车右侧摄像头。
4.根据权利要求1所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述时位模块包括:
PTP服务器模块,用以整个系统内的时间同步;
GPS授时模块,用以向PTP时间同步服务器授时。
5.根据权利要求1所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述冗余安全模块通过车端通信模块接受新的控制命令后优先校验控制命令是否有效后执行有效控制命令且保持车辆处于最低风险状态。
6.根据权利要求5所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述最低风险状态包括:
速度最低风险状态:保持车道降低车速到设定的安全门限,在确定不碰撞的情况下继续前行;
行车距离最低风险状态:保持车道在确定不碰撞的情况下逐渐缓慢停车;
紧急制动最低风险状态:以最大减速度紧急停车。
7.根据权利要求6所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述冗余安全模块获取车身周围预设范围内的障碍物信息,通过该信息提前预测碰撞,在执行控制命令后若发生碰撞预期则直接执行最低风险状态处理。
8.根据权利要求1所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,还包括低延时通信网络模块,用于作为车端通信模块与时位模块、视频流及通信服务器模块交互时的命令校验中间模块。
9.根据权利要求8所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述低延时通信网络模块内设置有安全门限,用于对控制命令中的指令安全进行控制。
10.根据权利要求8所述的针对自动驾驶半挂集卡的平行驾驶系统,其特征在于,所述低延时通信网络模块内设置有时间门限,用于对控制命令发出以及接受的指令时间差进行控制。
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