CN115294751A - 一种遥控驾驶方法、系统和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种遥控驾驶方法、系统和电子设备，用于遥控驾驶端和被控车辆端之间的通信控制，方法包括以下步骤：遥控驾驶端控制步骤：获取控制指令，并转化为数字信号后进行无线通信；被控车辆端控制步骤：首先接收控制指令的数字信号，并转化为TTL串口信号；然后将TTL串口信号转化为CAN信号；最后根据该CAN信号计算得到各个车辆控制变量的取值，并将各个车辆控制变量的取值传输到对应的车辆执行器中进行驱动控制。与现有技术相比，在面对复杂泊车场景、车辆上下运输工具等实际应用场景时，利用本发明所设计的遥控驾驶方法可以使得车辆能够精确地按照驾驶员预期的路线行驶，可以方便、高效且安全地完成车辆的挪动与停放。

Description

一种遥控驾驶方法、系统和电子设备

技术领域

本发明涉及遥控驾驶技术领域，尤其是涉及一种遥控驾驶方法、系统和电子设备。

背景技术

汽车的电动化、网联化、智能化和共享化被认为是未来汽车行业发展的必然趋势，也是实现汽车自动驾驶终极目标的可行途径。在这其中，车辆的驾驶辅助系统是智能化汽车的重要组成部分，例如车道保持、巡航控制、变道辅助、自动泊车等功能的相继面市在为车主带来便利的同时，也刺激着汽车厂商加速推进其智能化产品布局，在汽车智能领域投入更多的研发资金和精力，将更多的新技术和新概念推向市场。

遥控驾驶是近年来车辆驾驶辅助领域诞生的一项新技术，其基本功能是允许车辆驾驶员在车外通过手持智能控制终端对汽车进行低速状态下的远程驾驶控制。传统的手动驾驶要求驾驶员通过车内方向盘、油门踏板、制动踏板以及换挡杆等硬件设备输入驾驶指令，而在遥控驾驶情境下，上述设备均被智能控制终端所取代。汽车遥控驾驶功能的典型应用场景可包括遥控泊车、车辆运输、远程召唤等。然而，遥控驾驶技术也面临着一些关键问题。例如，怎样设计驾驶员与智能终端的交互方式，使遥控驾驶过程易于学习且符合驾驶直觉；怎样定义驾驶员的输入指令与车辆期望加速度、转向角度的关系，使驾驶员能够像传统驾驶方式一样精准地控制车辆；怎样保证汽车能够及时响应驾驶员的控制指令，防止信号传递链路延迟过高而造成安全隐患和碰撞危险。以上问题成为了遥控驾驶功能可正式配备于量产车型上、服务于汽车消费者的最大阻碍。因此，设计一种满足实时性和精准控制要求的遥控驾驶方法是解决上述问题的关键。

公开号为CN109067925A的发明公开了一种远程遥控的泊车方法和系统，提出了一种通过云服务器转发泊车指令的远程控制泊车方法，该方法通过云服务器解析用户终端发送的泊车或取车指令，使得监控处理设备通过无线网络建立与车辆控制单元的通信连接，并从场区图像采集系统获取目标车辆当前所在区域和车辆行驶目标位置的图像信息，通过监控处理设备接收对目标车辆的控制指令控制目标车辆行驶，从而实现车辆在无人驾驶状态下的远程遥控泊车或取车。

公开号为CN112509361A的发明公开了一种遥控泊车的控制方法和装置，提供了一种遥控泊车的控制方法和装置，响应于用户在屏幕上显示的自动泊车操作界面中执行的操作，获取用户在自动泊车操作界面中开始操作至当前时刻的实时操作数据；基于实时操作数据，确定用户在自动泊车操作界面中的操作是否存在规律性；当用户在自动泊车操作界面中的操作存在规律性时，控制目标车辆进行自动泊车；当用户在自动泊车操作界面中的操作不存在规律性时，暂停控制目标车辆进行泊车。

公开号为CN113613250A的发明公开了蓝牙车控方法、系统及计算机可读存储介质，通过移动终端与车辆端双重环境下的三次鉴权，提高了蓝牙车控操作的安全性。具体包括如下步骤：移动终端生成蓝牙车控信息，并发送至车辆端；车辆端对接收到的蓝牙车控信息进行验证，若验证通过，则向移动终端反馈确认信息；移动终端接收到确认信息后，对发送时间进行验证；若验证通过，则生成认证信息，并发送至车辆端；车辆端对接收到的认证信息进行验证；若验证通过，则根据蓝牙车控信息控制车辆。

现有的远程遥控驾驶系统一般通过4G/5G网络建立用户终端与车辆端的通讯连接，且必须借助云服务器转发相关的远程控制指令，使得通讯链路总体延迟较高，无法满足遥控驾驶的实时性要求；一旦产生网络波动，或者行驶到网络信号无覆盖的区域，容易出现通讯断连、车辆失联等危险情况。

而另一些借助于近程无线通讯技术(如蓝牙等)的遥控驾驶方案，由于通讯距离限制，对于驾驶员与车辆需保持在一定距离范围内有严格的要求(一般不超过10米)，无法应用于较远距离的遥控驾驶控制，且蓝牙通讯的多重验证机制也延长了控制信号的传输时间，实时性有所下降。此外，对于驾驶员与智能遥控终端之间的交互方式与指令输入方式，目前也鲜有能满足遥控驾驶汽车精确行驶的方案设计。综上所述，本发明的目的是设计一种能够满足遥控实时性和车辆控制精度要求的远程低速遥控驾驶方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够满足遥控实时性和车辆控制精度要求的遥控驾驶方法、系统和电子设备。

主要面向车辆低速行驶场景，可以实现对车辆行驶轨迹的远程实时精准控制，驾驶员可以在车外通过观察车辆的当前状态，预判车辆的运动趋势，将期望的控制指令通过遥控驾驶智能终端远程发送至相关车载控制单元。通过设定相关指令的输入逻辑，本发明可以对车辆的转向角度和加速度进行精确设定与修正，在保证安全的前提下，遥控车辆按照预期行驶路线行驶。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种遥控驾驶方法，用于遥控驾驶端和被控车辆端之间的通信控制，所述方法包括以下步骤：

遥控驾驶端控制步骤：获取控制指令，并转化为数字信号后进行无线通信；

被控车辆端控制步骤：首先接收控制指令的数字信号，并转化为TTL串口信号；然后将TTL串口信号转化为CAN信号；最后根据该CAN信号计算得到各个车辆控制变量的取值，并将各个车辆控制变量的取值传输到对应的车辆执行器中进行驱动控制。

进一步地，所述车辆控制变量包括：

转向角度，该转向角度为期望的车辆方向盘转角；

车速限制，该车速限制为当制动压力为0时，车辆在前进或后退时允许达到的最高车速；

制动距离，该制动距离为车辆的刹停距离；

行驶方向，该行驶方向为车辆当前的行驶方向。

本发明还提供一种遥控驾驶系统，包括遥控驾驶端和被控车辆端，所述遥控驾驶端包括智能终端，该智能终端被配置为：采集控制指令，并转化为数字信号后通过无线通信发送至被控车辆端；

所述被控车辆端包括：

接收机，被配置为：首先接收智能终端发送的控制指令信号，并转化为TTL串口信号；

信号转换器，被配置为：将TTL串口信号转化为CAN信号；

遥控驾驶网关控制器，被配置为：接收所述CAN信号，并通过预设的算法及逻辑判断计算得到各个车辆控制变量的取值，然后将各个车辆控制变量的取值以CAN帧的形式发送至汽车CAN总线；

所述汽车CAN总线连接有多个车辆执行器，各个车辆执行器根据对应的车辆控制变量的取值进行响应。

进一步地，所述车辆控制变量包括：

转向角度，该转向角度为期望的车辆方向盘转角；

车速限制，该车速限制为当制动压力为0时，车辆在前进或后退时允许达到的最高车速；

制动距离，该制动距离为车辆的刹停距离；

行驶方向，该行驶方向为车辆当前的行驶方向。

进一步地，所述智能终端设有：

遥控驾驶控制的激活开关，被配置为：按下并释放后车辆将响应进入遥控驾驶模式；

左转指令键，被配置为：按下后，随按压时间持续减少所述转向角度；

右转指令键，被配置为：按下后，随按压时间持续增加所述转向角度；

加速指令键，被配置为：按下后，车辆执行加速动作，并随按压时间持续增加车速限制，直至达到预设的车速限制最大值；松开后，持续减小车速限制，直至达到预设的车速限制最小值；

制动指令键，被配置为：按下后，车辆执行减速动作，并随按压时间持续减小制动距离；松开后，制动距离保持不变；

换挡指令键，被配置为：按下后，在当前车速低于预设的换挡车速阈值时，切换所述行驶方向的取值；

紧急停止按键，被配置为：按下后，车辆将执行紧急制动，并强制退出遥控驾驶模式。

进一步地，所述智能终端设置的按键对应有不同等级的响应优先级，同一优先级的按键指令可被同时响应，但当更高优先级的按键被按下时，低优先级的按键指令将不被响应。

进一步地，所述智能终端设置的按键为实体按键或由软件生成的虚拟按键。

进一步地，所述智能终端为具有2.4G无线通讯功能的控制手柄。

进一步地，所述智能终端为具有按键功能的遥控器、手机或平板电脑。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过设计遥控驾驶智能终端的交互方法，确定了驾驶员输入的控制指令与汽车加速度、转向角度之间的对应关系，使得车辆能够精确地按照驾驶员预期的路线行驶。通过设计指令信号的传递形式，建立了遥控驾驶端与被控车辆端的2.4G无线通讯，通讯距离可达百米以上，在提升遥控驾驶自由度的同时，保证了信号传输的实时性，使得遥控驾驶过程的安全性得以保障。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种遥控驾驶系统的结构框图；

图2为发明实施例中提供的一种遥控驾驶的智能终端的手柄形式示意图；

图中数字为按键序号。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

本实施例提供一种遥控驾驶方法，用于遥控驾驶端和被控车辆端之间的通信控制，方法包括以下步骤：

遥控驾驶端控制步骤：获取控制指令，并转化为数字信号后进行无线通信；

被控车辆端控制步骤：首先接收控制指令的数字信号，并转化为TTL串口信号；然后将TTL串口信号转化为CAN信号；最后根据该CAN信号计算得到各个车辆控制变量的取值，并将各个车辆控制变量的取值传输到对应的车辆执行器中进行驱动控制。

本实施例还提供一种遥控驾驶系统，包括遥控驾驶端和被控车辆端，遥控驾驶端包括智能终端，该智能终端被配置为：采集控制指令，并转化为数字信号后通过无线通信发送至被控车辆端；

被控车辆端包括：

接收机，被配置为：首先接收智能终端发送的控制指令信号，并转化为TTL串口信号；

信号转换器，被配置为：将TTL串口信号转化为CAN信号；

遥控驾驶网关控制器，被配置为：接收CAN信号，并通过预设的算法及逻辑判断计算得到各个车辆控制变量的取值，然后将各个车辆控制变量的取值以CAN帧的形式发送至汽车CAN总线；

汽车CAN总线连接有多个车辆执行器，各个车辆执行器根据对应的车辆控制变量的取值进行响应。

具体地，如图1所示，本实施例中，遥控驾驶端包括智能终端与驾驶员。驾驶员通过观察车辆当前所处位置、行驶速度与方向，判断并预测车辆下一步的运动趋势，给出相应控制指令(如加减速、转向、换挡等)；智能终端可采集由驾驶员通过人机交互界面输入的控制指令，并转化为数字信号后通过无线传输通讯方式发送至被控车辆端。被控车辆端包括接收机、信号转换器、遥控驾驶网关控制器、汽车CAN总线以及各类车辆执行器ECU。接收机用于接收智能终端发送的车辆控制信号，并转化为TTL串口信号；信号转换器用于将TTL串口信号转化为CAN信号；遥控驾驶网关控制器接收上述CAN信号，通过预设算法及逻辑判断计算得到以下4个车辆控制变量的取值：转向角度AngleReq，车速限制SpdLimit，制动距离StopDist，行驶方向VehDir，然后依据车辆CAN通讯协议将上述变量值以CAN帧的形式发送至汽车CAN总线。车辆执行器ECU(包括驱动系统ECU、转向系统ECU、制动系统ECU、换挡系统ECU)从汽车CAN总线上读取相应CAN帧并做出响应，以控制车辆按照驾驶员的控制指令行驶。

上述车辆控制变量的具体含义为：

转向角度AngleReq，表示期望的车辆方向盘转角，取值范围为-480至480，单位为角度。负数表示方向盘向左转，正数表示方向盘向右转，方向盘回正对应的取值为0。

车速限制SpdLimit，表示当制动压力为0时，车辆在前进或后退时允许达到的最高车速，取值范围为1至5，单位为km/h。

制动距离StopDist，表示车辆可以在多长距离内刹停，即对应着车辆制动压力的大小，取值范围为0至1000，但不对应具体的物理值，仅表示制动压力的相对大小。StopDist越小，说明车辆刹停距离越短，施加的制动压力越大；当StopDist为1000时，制动压力为0；当StopDist为0时，制动压力达到最大。

行驶方向VehDir，表示车辆当前的行驶方向，取值为1或2。1对应车辆向前行驶，2对应车辆向后倒车。

上述控制变量在遥控驾驶模式激活时分别被初始化为：AngleReq＝0，SpdLimit＝1，StopDist＝0，VehDir＝1。

在本发明的一个实施例中，智能终端被设置为具有2.4G无线通讯功能的控制手柄，如图2所示。该手柄内置32位ARM处理器，运行频率72MHz，延迟低至5ms。内置100mW无线模块，空旷无干扰区域通信距离大于500米。通信协议透明，可以使用手柄发送和接收用户自定义的任意数据内容。

本实施例选用了手柄的8个数字通道作为控制指令的输入通道。每一个数字通道分别对应手柄的一个独立按键。为符合操作习惯和直觉，8个数字通道对应的按键被设置成具有如下功能：

按键01为遥控驾驶控制的激活开关，按下并释放后车辆将响应进入遥控驾驶模式，车辆点亮双闪灯。具体地，在遥控驾驶模式未激活的情况下点按此按键，如果当前车速大于1km/h，则不执行任何操作；否则激活遥控驾驶模式。在遥控驾驶模式激活的情况下点按此按键，如果当前车速大于1km/h，则不执行任何操作；否则退出遥控模式。此按键还被设置了响应间隔时间，每次有遥控驾驶模式切换动作成功执行后，需等待至少10秒才能响应下次按键。

按键11为左转指令键。按下此键时，每0.1秒AngleReq减少3，但不小于-480。松开此键时AngleReq保持不变。

按键12为右转指令键。按下此键时，每0.1秒AngleReq增加3，但不大于480。松开此键时AngleReq保持不变。

按键13为加速指令键，按下后车辆将执行加速动作，StopDist跳转至1000。如果保持按下此键，则每0.1秒SpdLimit增加0.05，但最大不超过5。松开此键时，每0.1秒SpdLimit减少0.1，但不小于1。

按键14为制动指令键，按下后车辆将减速。具体地，如果保持按下此键，每0.1秒StopDist减少N，N为正整数，其取值大小取决于StopDist的当前值，且StopDist不小于0。松开此键时，StopDist保持不变。

按键21为换挡指令键。按下并释放此键时，如果当前车速大于1km/h，则不执行任何操作；否则，VehDir的取值将在1或2之间切换。即如果VehDir当前值为1，则点按此键后VehDir变为2；如果VehDir当前值为2，则点按此键后VehDir变为1。此按键还被设置了响应间隔时间，每次有VehDir的取值发生变化后，需等待至少3秒才能响应下次按键。

按键31和按键32为紧急停止按键，按下任一按键，车辆将执行紧急制动，并强制退出遥控驾驶模式。

上述按键被设置为具有不同等级的响应优先级，同一优先级的按键指令可被同时响应，但当更高优先级的按键被按下时，低优先级的按键指令将不被响应。按键31和按键32具有最高响应优先级，按键01具有第二高响应优先级，按键14和按键21具有第三高响应优先级，按键11、按键12、按键13具有最低响应优先级。

需要说明的是，遥控驾驶的智能终端可以是手柄，也可以替换成其它任何一种具有按键功能的遥控器、手机、平板电脑等；按键可以是实体按键或由软件生成的虚拟按键的任意一种。

本发明电子设备包括中央处理单元(CPU)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(RAM)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。

设备中的多个部件连接至I/O接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如，在一些实施例中，本发明方法步骤可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到RAM并由CPU执行时，可以执行上文描述的本发明方法步骤的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行本发明方法步骤。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。

用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种遥控驾驶方法，用于遥控驾驶端和被控车辆端之间的通信控制，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

遥控驾驶端控制步骤：获取控制指令，并转化为数字信号后进行无线通信；

被控车辆端控制步骤：首先接收控制指令的数字信号，并转化为TTL串口信号；然后将TTL串口信号转化为CAN信号；最后根据该CAN信号计算得到各个车辆控制变量的取值，并将各个车辆控制变量的取值传输到对应的车辆执行器中进行驱动控制。

2.根据权利要求1所述的一种遥控驾驶方法，其特征在于，所述车辆控制变量包括：

转向角度，该转向角度为期望的车辆方向盘转角；

车速限制，该车速限制为当制动压力为0时，车辆在前进或后退时允许达到的最高车速；

制动距离，该制动距离为车辆的刹停距离；

行驶方向，该行驶方向为车辆当前的行驶方向。

3.一种遥控驾驶系统，其特征在于，包括遥控驾驶端和被控车辆端，所述遥控驾驶端包括智能终端，该智能终端被配置为：采集控制指令，并转化为数字信号后通过无线通信发送至被控车辆端；

所述被控车辆端包括：

接收机，被配置为：首先接收智能终端发送的控制指令信号，并转化为TTL串口信号；

信号转换器，被配置为：将TTL串口信号转化为CAN信号；

遥控驾驶网关控制器，被配置为：接收所述CAN信号，并通过预设的算法及逻辑判断计算得到各个车辆控制变量的取值，然后将各个车辆控制变量的取值以CAN帧的形式发送至汽车CAN总线；

所述汽车CAN总线连接有多个车辆执行器，各个车辆执行器根据对应的车辆控制变量的取值进行响应。

4.根据权利要求3所述的一种遥控驾驶系统，其特征在于，所述车辆控制变量包括：

转向角度，该转向角度为期望的车辆方向盘转角；

车速限制，该车速限制为当制动压力为0时，车辆在前进或后退时允许达到的最高车速；

制动距离，该制动距离为车辆的刹停距离；

行驶方向，该行驶方向为车辆当前的行驶方向。

5.根据权利要求4所述的一种遥控驾驶系统，其特征在于，所述智能终端设有：

遥控驾驶控制的激活开关，被配置为：按下并释放后车辆将响应进入遥控驾驶模式；

左转指令键，被配置为：按下后，随按压时间持续减少所述转向角度；

右转指令键，被配置为：按下后，随按压时间持续增加所述转向角度；

加速指令键，被配置为：按下后，车辆执行加速动作，并随按压时间持续增加车速限制，直至达到预设的车速限制最大值；松开后，持续减小车速限制，直至达到预设的车速限制最小值；

制动指令键，被配置为：按下后，车辆执行减速动作，并随按压时间持续减小制动距离；松开后，制动距离保持不变；

换挡指令键，被配置为：按下后，在当前车速低于预设的换挡车速阈值时，切换所述行驶方向的取值；

紧急停止按键，被配置为：按下后，车辆将执行紧急制动，并强制退出遥控驾驶模式。

6.根据权利要求5所述的一种遥控驾驶系统，其特征在于，所述智能终端设置的按键对应有不同等级的响应优先级，同一优先级的按键指令可被同时响应，但当更高优先级的按键被按下时，低优先级的按键指令将不被响应。

7.根据权利要求5所述的一种遥控驾驶系统，其特征在于，所述智能终端设置的按键为实体按键或由软件生成的虚拟按键。

8.根据权利要求3所述的一种遥控驾驶系统，其特征在于，所述智能终端为具有2.4G无线通讯功能的控制手柄。

9.根据权利要求3所述的一种遥控驾驶系统，其特征在于，所述智能终端为具有按键功能的遥控器、手机或平板电脑。

10.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～2中任一项所述的方法。

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