CN116068913A - 基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，涉及智能无人驾驶技术领域，包括检测模块和分析模块，检测模块用于检测轨道上是否存在异物；分析模块对轨道信号图进行分析处理后定制反应策略，首先本申请利用检测模块，实现轨道信号图的发送，其中检测模块直接辨别轨道上是否存在异物，随后分析模块将收到的轨道信号图中的异物进行调取，捕捉异物的特征，根据异物特征，将异物和数据库内的数据进行比对，根据车辆距离异常的地方定制不同的反应策略，解决提出的技术问题，即解决在车辆行驶过程中，全自动无人驾驶系统对处理轨道的能力，保证了车辆安全行进。

Description

基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统

技术领域

本发明涉及智能无人驾驶技术领域，具体为基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统。

背景技术

随着城市智能化的快速发展，全自动无人驾驶系统必然是大力发展的方向，由于智能化系统对于故障的反应速度远大于人的反应，且执行的速度也远大于人的执行，避免了人为操作的不确定性，所以无人驾驶系统的安全性能更高，是城市轨道交通未来发展的重点。

但是无人驾驶系统需要人为搭建学习，保证无人驾驶系统能够对现有的故障进行处理，能够对非现有的故障进行模拟处理，从而处理大多数故障。尤其是外部的异常，例如当外部的轨道上出现了异物时，对异物进行响应处理，避免车辆直接撞击在异物上造成的故障。

在专利申请号为201911287085.5的专利申请文件中，公开了一种用于全自动无人驾驶模式下的网络控制系统半实物仿真实验平台，并具体公开了通过利用半实物仿真模型测试网络控制系统减少实物列车验证所需要的时间，缩短研发周期，且能够实现故障复现，同时还能够简化仿真模型。

针对于上述专利文件，主要针对于车站的场景进行仿真服务，解决车站内可能出现的各种故障，但是对于轨道上可能出现的异物，难以根据异物的类型进行处理，通常轨道上的异物分为活物和死物，其中活物大多是可能出现在行进过程中的保护动物等，而死物若不加以处理，则会逐渐磨损车辆，影响车辆的使用寿命，若死物体积较大，还会直接影响车辆的行进安全，所以需要对全自动无人驾驶系统赋予处理轨道异物的能力，保证车辆行进的安全。

发明内容

本发明的目的在于提供了基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统。

本发明所解决的技术问题为：解决在轨道上可能出现的异物，难以根据异物的类型进行处理的问题，而死物若不加以处理，则会逐渐磨损车辆，影响车辆的使用寿命，若死物体积较大，还会直接影响车辆的行进安全。

本发明可以通过以下技术方案实现：基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统,包括检测模块，检测模块用于检测轨道上是否存在异物，得到一组轨道信号图，检测模块对轨道信号图进行处理，判断轨道信号图上是否存在异物，若存在异物，将轨道信号图发送到分析模块进行处理；

分析模块对轨道信号图进行分析处理，判断轨道信号图中的异物所属类型，分析模块根据异物所属类型和车辆距离异常的长度定制反应策略。

本发明的进一步技术改进在于：还包括数据处理模块，数据处理模块用于对轨道信息进行接收和存储，轨道处理模块的数据输入端连接在检测模块上，数据处理模块的数据由分析模块调取。

本发明的进一步技术改进在于：分析模块包括特征捕捉单元、特征匹配单元和具体匹配单元，特征捕捉单元用于捕捉轨道信号图上的异物特征；特征匹配单元根据异物特征，调取数据库中的数据进行比对，得到异物所属的种类；具体匹配单元根据异物的整体外形，和数据库内的数据的外形进行匹配，判断异物所属的具体类型。

本发明的进一步技术改进在于：反应策略包括活物处理单元，活物处理单元调取当前活物所属的保护等级，根据活物所属的保护定级对货物进行定位为T，根据公式

得到可处理的异物推荐指数ZH，LEN是该检测模块和车辆之间的距离，LEP是推荐的参数预设值，α、β是预设比例参数，根据异物推荐指数ZH对异物进行处理。

本发明的进一步技术改进在于：异物推荐指数ZH大于设定值时，发送响应信号给中控终端，中控终端发送响应信号给检测模块，检测模块通过声波的方式对活物驱赶；在检测模块检测到活物未从轨道上移开时，发送强制信号给工作端，工作端接收强制信号，由工作人员驱赶动物。

本发明的进一步技术改进在于：还包括速度控制模块，速度控制模块用于在ZH值大于设定值，LEN小于设定值时，得到最小加速度a，根据最小加速度a的数值对车辆的降速进行控制。

本发明的进一步技术改进在于：反应策略包括死物处理单元，死物处理单元用于处理异物所属类型为死物时，模拟得到异物的体积，以及异物的长宽高，根据公式

得到异物占据轨道的相对值PR，γ、δ、ε是预设比例值，HIG是异物的高度，VO是异物的体积，XIA是异物占据轨道的相对面积值，其中HI是高度预设值，V是体积预设值，根据异物占据轨道的相对值PR对异物进行处理。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本申请在使用时，首先利用检测模块，实现轨道信号图的发送，其中检测模块直接辨别轨道上是否存在异物，若存在异物，将得到的轨道信号图发送到数据处理模块，数据处理模块接收到轨道信号图以及发送编码，判断所属编码的轨道信号图来自的检测模块，从而判断车辆距离该检测模块的远近，即分析模块调取数据处理模块中的轨道信号图，将收到的轨道信号图中的异物进行调取，捕捉异物的特征，根据异物特征，将异物和数据库内的数据进行比对，根据车辆距离异常的地方定制不同的反应策略，解决提出的技术问题，即解决在车辆行驶过程中，全自动无人驾驶系统对处理轨道的能力，保证了车辆安全行进。

2、本申请通过对不同情况下的反应策略进行分别处理，确保无人驾驶模式下的多异常处理能力，例如反应策略包括活物处理单元和死物处理单元，通过对其进行分别处理，能够有效的保护车辆前进，尽量避免车辆的前进时可能造成的不必要损伤。本申请通过采用异物推荐指数和异物占据轨道的相对值，分别得到不同的处理方式的最直观的展示。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的外部结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1所示，基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，包括仿真平台，其中仿真平台内集成有中控终端、数据处理模块和分析模块。其中中控终端是用于对结果进行输出显示，数据处理模块用于对轨道信息进行接收和处理，利用分析模块对数据处理模块中的数据进行分析，具体情况如下。

数据处理模块的数据输入端连接有轨道信号端，在轨道上设置有若干个检测模块，用于检测轨道上是否存在异物的，所以本申请将检测模块中的轨道信号端连接在数据处理模块中，利用数据处理模块对轨道信号端输入的信号进行集合处理。

具体的，检测模块对轨道发送雷达激光信号，得到一组轨道信号图，能够直接辨别轨道上是否存在异物，若存在异物，将得到的轨道信号图发送到数据处理模块，数据处理模块接收到轨道信号图以及发送编码，判断所属编码的轨道信号图来自的检测模块，从而判断车辆距离该检测模块的远近，根据车辆距离异常的地方定制不同的反应策略。

分析模块包括特征捕捉单元、特征匹配单元和具体匹配单元，首先特征捕捉单元调取数据处理模块中的轨道信号图，将收到的轨道信号图中的异物进行调取，捕捉异物的特征，特征匹配单元根据异物特征，将异物和数据库内的数据进行比对，其中数据库内存在有多种物品外形的特征描述，根据特征将异物和物品进行初步的匹配，匹配得到异物所属的种类，是活物还是死物，从而具体匹配单元根据异物的整体外形，和数据库内的数据进行进一步的匹配，判断其所属的具体类型。

反应策略包括活物处理单元，活物处理单元是在异物所属类型是活物时，调取当前类型活物所属的保护等级，根据活物所属保护等级进行分别定义T，对其进行分别定义T值分别为，1是濒危级别，2是中度级别，3是常规级别。根据公式

得到可处理的异物推荐指数ZH，其中LEN是该检测模块和车辆之间的距离，LEP是推荐的参数预设值，其中α、β是预设比例参数。若ZH超过设定值，则判断需要对异物进行处理，若ZH低于设定值，则说明不需要对异物进行处理。

具体的，需要对异物进行处理时，分析模块发送响应信号给中控终端，随后中控终端发送响应信号给检测模块，检测模块接收到响应信号，检测模块通过发送声波等方式，将活物从轨道上驱逐，通过加大声波的频率，使得活物迅速撤离，在本申请中，由于声波是可以实时发送的，所以一旦有活物进入，就可以发送声波将其进行驱逐，但是若活物不受声波的影响，需要检测模块发送强制信号给工作端，工作端接收到强制信号，派出相应的人员到达相应的位置，对异物进行驱逐，直至异物的离开。但是若异物推荐指数ZH较低时，说明车辆距离异物很近，此时仅仅发送响应信号，通过加大声波的频率，将异物进行驱逐，若异物不离开，则也无需派相应的人员进行驱逐，保证人员的安全。

具体的，还包括速度控制模块，用于控制车辆前行的速度，给工作人员反应的时间，此种状况适用于ZH值较高，但是LEN较短的情况下，此时是由于动物的保护等级太高，需要对车辆进行制动，给工作人员留有时间去处理动物，通过速度控制模块控制车辆的制动，但是由于紧急制动会导致乘客的体验感受到影响，且还会对车辆造成损伤，所以速度控制模块的方式对车辆的控制是极为苛刻的。

首先速度控制模块需要依靠车辆的常规检测结果为优时，对车辆的速度进行控制，首先工作人员发送预计处理结束的时间为TI，随后当前车辆的速度为V1，根据公式V1²-(V1-a*TI)²＝2*a*LEN，可以计算得到加速度a，从而能够根据加速度对车辆的速度进行合理的控制，其中中控终端根据所得的加速度a值，记录为最小加速度值，控制车辆降速在合理范围内，即大于最小加速度值a，能够保证在动物靠近时，能够留有一定的时间保证工作人员的充分作业，保护工作人员以及动物的安全。

反应策略包括死物处理单元，若异物所属类型为死物，则对死物的体积进行捕捉，根据异物和检测模块的距离，以及异物的轮廓，模拟异物的位置，模拟得到异物的体积，以及异物的长宽高，其中分析模块对车辆行走时和异物的接触，以及异物的受力分析进行模拟，判断在车辆和异物接触时，异物的行动轨迹，判断异物是否会影响车辆的正常前行，异物是否会影响车辆的寿命，若是，则启用方案一，若否，则启用方案二。

具体的判断公式是：

其中PR是异物占据轨道的相对值，γ、δ、ε是预设比例值，其中HIG是异物的高度，VO是异物的体积，XIA是异物占据轨道的相对面积值，其中HI是高度预设值，V是体积预设值，从而得到异物占据轨道的相对值PR，其中PR大于预设值，判断车的距离，若车的距离较远时，则启用方案一，若车的距离较近时，启用方案二，若PR小于等于预设值，则不需要判断车的距离，直接启动方案二。

其中，方案一是在车辆移动到检测模块之前，需要对异物进行处理，此时直接检测模块发送强制信号给工作端，工作端接收到强制信号后，派出相应的人员到达相应的位置，对异物进行处理；

方案二是在车辆前行后，对异物进行处理，在车辆经过后，中控终端对车辆内部的状态进行检测，将车辆的状态发送到分析模块，分析模块对车辆的内部状态进行进一步的检测，同时，中控终端在经过异物后，发送强制信号给工作端，工作端接收到强制信号后，派出相应的人员到达相应的位置，对异物进行处理。

在对车辆的内部状态进行检测时，本申请包括系统检测和常规检测，本申请包括模式转换模块，用于切换系统检测和常规检测，在车辆经过不可剔除的异物时，及时通过模式转换模块将常规检测切换成系统检测，用于对车辆的各个细节参数进行检测，将检测的结果反馈到中控终端进行处理，中控终端获取检测结果，将检测结果进一步的处理，得到车辆体检参数，将车辆体检参数通过显示器进行显示。

本申请还包括定时体检模块，由于车辆在经过异物后，可能对车辆造成一定的损害，但是存在暂时还没有破损的可能，所以本申请中还设置有定时体检模块，用于对车辆进行定时体检，在中控终端内设置有定时器，设置定时周期，在每个周期内，中控终端发送检测信号，控制系统检测正常检测，并将检测的结果反馈到中控终端进行处理，中控终端对检测结果记录在表格内进行集合，得到检测结果是否稳定，若在一定时间内，检测结果均是稳定的状态，则中控终端控制模式转换模块，将系统检测转换成常规检测，利用常规检测对车辆进行检测，由于常规检测的检测数据少，检测的速度快，且检测的结果相对准确，所以常规检测要比系统检测更适用于常规状态，系统检测是基于检测的数据较多，对数据的分析处理较慢，从而得到的数据更为准确，所以适用于对故障的精准排除，包括小型故障的排除。

本发明在使用时，本申请在使用时，首先利用检测模块，实现轨道信号图的发送，其中检测模块直接辨别轨道上是否存在异物，若存在异物，将得到的轨道信号图发送到数据处理模块，数据处理模块接收到轨道信号图以及发送编码，判断所属编码的轨道信号图来自的检测模块，从而判断车辆距离该检测模块的远近，即分析模块调取数据处理模块中的轨道信号图，将收到的轨道信号图中的异物进行调取，捕捉异物的特征，根据异物特征，将异物和数据库内的数据进行比对，根据车辆距离异常的地方定制不同的反应策略，解决提出的技术问题，即解决在车辆行驶过程中，全自动无人驾驶系统对处理轨道的能力，保证了车辆安全行进。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，其特征在于：包括检测模块，所述检测模块用于检测轨道上是否存在异物，得到一组轨道信号图，所述检测模块对轨道信号图进行处理，判断轨道信号图上是否存在异物，若存在异物，将轨道信号图发送到分析模块进行处理；

所述分析模块对轨道信号图进行分析处理，判断轨道信号图中的异物所属类型，所述分析模块根据异物所属类型和车辆距离异常的长度定制反应策略。

2.根据权利要求1所述的基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，其特征在于，还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于对轨道信息进行接收和存储，所述轨道处理模块的数据输入端连接在检测模块上，所述数据处理模块的数据由分析模块调取。

3.根据权利要求1所述的基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，其特征在于，所述分析模块包括特征捕捉单元、特征匹配单元和具体匹配单元，所述特征捕捉单元用于捕捉轨道信号图上的异物特征；所述特征匹配单元根据异物特征，调取数据库中的数据进行比对，得到异物所属的种类；所述具体匹配单元根据异物的整体外形，和数据库内的数据的外形进行匹配，判断异物所属的具体类型。

4.根据权利要求1所述的基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，其特征在于，所述反应策略包括活物处理单元，所述活物处理单元调取当前活物所属的保护等级，根据活物所属的保护定级对货物进行定位为T，根据公式

得到可处理的异物推荐指数ZH，LEN是该检测模块和车辆之间的距离，LEP是推荐的参数预设值，α、β是预设比例参数，根据异物推荐指数ZH对异物进行处理。

5.根据权利要求4所述的基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，其特征在于，所述异物推荐指数ZH大于设定值时，发送响应信号给中控终端，所述中控终端发送响应信号给检测模块，所述检测模块通过声波的方式对活物驱赶；在所述检测模块检测到活物未从轨道上移开时，发送强制信号给工作端，工作端接收强制信号，由工作人员驱赶动物。

6.根据权利要求4所述的基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，其特征在于，还包括速度控制模块，所述速度控制模块用于在ZH值大于设定值，LEN小于设定值时，得到最小加速度a，根据最小加速度a的数值对车辆的降速进行控制。

7.根据权利要求1所述的基于全自动无人驾驶模式下综合监控仿真验证系统，其特征在于，所述反应策略包括死物处理单元，所述死物处理单元用于处理异物所属类型为死物时，模拟得到异物的体积，以及异物的长宽高，根据公式

得到异物占据轨道的相对值PR，γ、δ、ε是预设比例值，HIG是异物的高度，VO是异物的体积，XIA是异物占据轨道的相对面积值，其中HI是高度预设值，V是体积预设值，根据异物占据轨道的相对值PR对异物进行处理。

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