CN214896326U - 一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，包括车体、设置于车体的感知传感器模块、设置于感知传感器模块信号输出端的控制器模块，以及设置于所示控制器模块输出端的VCU车辆控制单元；所述感知传感器模块包括设置于车体周向的若干个雷达模块、设置于车体周向的若干个摄像模块，以及设置于车体的组合惯导模块；所述控制器模块包括MCU微控制器，以及设置于MCU微控制器的主控制器。本实用新型基于TC397控制器的矿卡自动驾驶辅助驾驶系统，其中传感器部分由摄像头、毫米波雷达和组合惯导组成，TC397控制器实现感知系统数据采集、多传感器数据融合和矿车安全控制功能，有效提高了系统运行安全性和远程驾驶稳定性。

Description

一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统

技术领域

本实用新型涉及无人矿卡安全辅助驾驶技术领域，特别涉及一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统。

背景技术

目前，在较为恶劣的工作环境下的矿山进行无人驾驶系统的运用，是大势所趋。因此对于矿车准确控制是极为重要的。为保证矿卡无人驾驶系统在主控制器宕机或功能异常状态下，实现矿车的安全停车和远程驾驶接管状态下的矿车辅助驾驶功能。需要根据矿山实际情况，设计相对应的控制系统及模块。在矿卡自动驾驶系统作业经过不同场景时，规划相应的控制策略。MCU可作为自动驾驶平台中安全级别最高的微控制器，负责主控制器失效场景状态下系统的决策和执行策略。

现有技术的不足之处在于，根据无人矿卡自动驾驶场景分析，需要应对负责避障场景下突显障碍物，主控制器来不及响应紧急避障。也会发生矿卡无人驾驶系统的主控制器宕机或功能异常状态。

实用新型内容

本实用新型的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，包括车体、设置于车体的感知传感器模块、设置于感知传感器模块信号输出端的控制器模块，以及设置于所示控制器模块输出端的VCU车辆控制单元；

所述感知传感器模块包括设置于车体周向的若干个雷达模块、设置于车体周向的若干个摄像模块，以及设置于车体的组合惯导模块；

所述控制器模块包括MCU微控制器，以及设置于MCU微控制器的主控制器。

作为本实用新型的进一步的方案：所述VCU车辆控制单元设置有车辆转向单元、车辆制动单元，以及油门控制单元。

作为本实用新型的进一步的方案：所述MCU微控制器设置有TC397控制器，所述TC397控制器设置有传感器驱动模块。

作为本实用新型的进一步的方案：所述传感器驱动模块连接有感知融合模块，以及心跳监测模块，所述心跳监测模块连接于所述主控制器的信号输出端。

作为本实用新型的进一步的方案：所述雷达模块采用毫米波雷达。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：

通过采用上述的技术方案，利用设置于矿车车体的各种传感器模块，如摄像头、毫米波雷达，以及组合惯导设备，从而采集周围障碍物信号及车辆状态信号，传输给控制器模块，控制器模块的MCU微控制器和主控制器配合。从而实现在主控制器失效场景状态下系统的决策和执行策略。负责避障场景下突显障碍物，主控制器来不及响应时自动紧急避障。有效提高了无人驾驶系统运行安全性和远程驾驶稳定性。也作为自动驾驶系统切换至远程驾驶状态下的安全辅助驾驶控制器，为远程驾驶人员提供驾驶辅助功能，提高了远程驾驶矿卡运行的安全性和可靠性。

附图说明

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述：

图1为本申请公开的一些实施例的无人矿卡安全辅助驾驶系统的结构示意图；

图2为本申请公开的一些实施例的无人矿卡安全辅助驾驶系统的电气连接示意图；

图3为本申请公开的一些实施例的心跳监测模块的监测流程框图。

图中：1、车体；2、感知传感器模块；21、雷达模块；22、摄像模块；23、组合惯导模块；24、传感器驱动模块；25、感知融合模块；26、心跳监测模块；3、控制器模块；31、MCU微控制器；32、主控制器；33、TC397控制器；4、VCU车辆控制单元；41、车辆转向单元；42、车辆制动单元；43、油门控制单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1和图2，本实用新型实施例中，一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，包括矿车的车体1、设置于该车体1用于采集车辆周遭障碍物及车辆运行状态信息的感知传感器模块2、设置于感知传感器模块2信号输出端用于车辆决策和执行策略的控制器模块3，以及设置于所示控制器模块3输出端用于车辆运行状态控制执行的VCU车辆控制单元4。

所述感知传感器模块2，如图1和图2所示，包括设置于车体1周向的若干个雷达模块21、设置于车体1周向的若干个摄像模块22，以及设置于车体1的组合惯导模块23。所述雷达模块21采用毫米波雷达，具体布置在矿车车体1的前后左右四个方向。摄像模块22采用的摄像头，具体布置在矿车车体1前向、后向、左向和右向的四路摄像头的布局方式，以上传感器均实现了矿卡车身周围环境的全覆盖，摄像头可实现矿卡周围动、静态障碍物的类别等信息的识别和传输。毫米波雷达可实现矿卡周围动、静态障碍物的距离、速度等信息的识别和传输。组合惯导模块23实现了矿卡车身运动姿态、加速度信息和定位信息的提取和传输。

如图2所示，图示出所述主控制器采用的型号是kunpeng920，MCU微控制器采用的是TC397。

所述控制器模块3包括MCU微控制器31，以及设置于MCU微控制器31的主控制器32。

具体的，在无人矿车自动驾驶场景中，矿车经历不同的场景时，采用不同的功能模块处理和控制，做出不同的控制策略。在主控制器32失效的场景下，选择MCU微控制器31，进行决策和执行。当需要进行避障的场景下，主控制器32来不及反应，则通过主控制器32进行决策，主控制器32与MCU微控制器31相互配合进行执行。

在一些具体的实施例中，所述VCU车辆控制单元4设置有实现车辆行驶路径的运动控制的车辆转向单元41，车辆转向单元42，以及油门控制单元43。可通过控制车辆转向单元42和油门控制单元43，实现车辆车速的运动控制。同时基于PID模型控制保证控制过程的安全性和平稳性。

在一些具体的实施例中，所述MCU微控制器31设置有TC397控制器33，所述TC397控制器33设置有传感器驱动模块24。该传感器驱动模块24具体包含摄像头驱动、毫米波驱动和组合惯导驱动，实现了传感器数据的解析和传输。

在一些具体的实施例中，所述传感器驱动模块24连接有感知融合模块25，该感知融合模块25能够接收感知传感器模块2传输的障碍物和车辆状态信息并进行分析融合以及输出，该传感器驱动模块24还连接有用于监测主控制器32的心跳监测模块26，所述心跳监测模块26连接于所述主控制器32的信号输出端。当心跳监测模块26超过设定时间未收到主控制器32信号，则可视为主控制器32掉线。

心跳监测模块26的监测过程为：

如图3所示，主控制器32需要被监测的进程与MCU建立连接后，MCU端定义一个心跳计数变量Counter，主控制器32每隔一段时间，向MCU发送一个心跳包，MCU读取心跳数据包Buffer并判断校验字节本次接收到的值是否与上次接收的值一致，如果一致则MCU未收到主控制器32的数据，Counter数据将会递增。如果不一致且Buffer第一个字节为0xAA则接收到主控制器32数据，Counter的值都会更新为0。当Counter大于等于5时，发生通信超时，则视为主控制器32掉线。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，其特征在于，包括车体(1)、设置于车体的感知传感器模块(2)、设置于感知传感器模块信号输出端的控制器模块(3)，以及设置于所示控制器模块输出端的VCU车辆控制单元(4)；

所述感知传感器模块包括设置于车体周向的若干个雷达模块(21)、设置于车体周向的若干个摄像模块(22)，以及设置于车体的组合惯导模块(23)；

所述控制器模块包括MCU微控制器(31)，以及设置于MCU微控制器的主控制器(32)。

2.根据权利要求1所述一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，其特征在于，所述VCU车辆控制单元设置有车辆转向单元(41)、车辆制动单元(42)，以及油门控制单元(43)。

3.根据权利要求1所述一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，其特征在于，所述MCU微控制器设置有TC397控制器(33)，所述TC397控制器设置有传感器驱动模块(24)。

4.根据权利要求3所述一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，其特征在于，所述传感器驱动模块连接有感知融合模块(25)，以及心跳监测模块(26)，所述心跳监测模块连接于所述主控制器的信号输出端。

5.根据权利要求1所述一种基于多感知融合的无人驾驶矿卡安全辅助系统，其特征在于，所述雷达模块采用毫米波雷达。

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