CN216069959U - 一种车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车辆控制系统，包括整车控制模块；制动单元，制动单元与整车控制模块信号连接，并配置成可由整车控制模块控制进行制动；自动驾驶系统，自动驾驶系统与整车控制模块信号连接并发送制动命令；冗余制动系统，冗余制动系统与制动单元和自动驾驶系统信号连接并可向制动单元发送制动命令。本实用新型的实施例利用冗余制动系统为矿用车辆安全制动提供了保障，当发生自动驾驶系统无法及时完成安全制动的情况时，冗余制动系统能够对车辆进行紧急制动，同时避免了因矿场恶劣环境导致的制动失效情况，提高矿用车辆运行安全，为矿用车辆无人驾驶化发展创造了条件。

Description

一种车辆控制系统

技术领域

本实用新型大致涉及车辆智能运输系统技术领域，尤其是一种车辆控制系统。

背景技术

现有的矿用车辆主要包括两种控制方式，分别是操作人员驾驶和无人驾驶。在有操作人员控制驾驶的情况下，矿用车辆采用L2级辅助驾驶系统作为自动紧急制动系统，而无人驾驶车辆采用的自动驾驶系统依然存在无法保证紧急制动安全的问题，容易发生不可控的碰撞事故。同时，随着自动化程度的提高，增加无人驾驶车辆的数量将称为主要发展方向，因此必须解决无人驾驶车辆目前存在的制动失效问题。

发明人在实际工作中发现，目前的无人驾驶车辆自动驾驶系统主要存在的问题在于：普遍采用激光雷达、毫米波雷达或者这两种雷达组合的方式获取障碍物位置信息，但由于矿场的工作环境恶劣，激光雷达因其激光发射和接收的工作原理，容易受到灰尘影响，存在感知模块失效，算法失效的情况，导致障碍物无法有效识别，严重影响车辆运行安全。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

实用新型内容

针对现有技术中的一个或多个缺陷，本实用新型的实施例提供了一种车辆控制系统，适用于矿场恶劣的工作环境，有效避免车辆制动失效，提高车辆的运行安全，防止发生碰撞事故。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种车辆控制系统，包括：

整车控制模块；

制动单元，所述制动单元与所述整车控制模块信号连接，并配置成可由所述整车控制模块控制进行制动；

自动驾驶系统，所述自动驾驶系统与所述整车控制模块信号连接并可向整车控制模块发送制动命令；和

冗余制动系统，所述冗余制动系统与所述制动单元和自动驾驶系统信号连接并可向所述制动单元发送制动命令。

根据本实用新型的一个方面，还包括主电源和冗余电源，所述主电源与所述自动驾驶系统电连接以向所述自动驾驶系统供电，所述冗余电源与所述冗余制动系统电连接以向所述冗余制动系统供电。

根据本实用新型的一个方面，其中所述冗余制动系统包括：

信号采集装置；和

制动控制器，所述制动控制器与信号采集装置信号连接，制动控制器还与所述制动单元信号连接。

根据本实用新型的一个方面，其中信号采集装置包括激光雷达、毫米波雷达和摄像头中的一种或多种。

根据本实用新型的一个方面，所述车辆控制系统还包括信号传输组件，所述信号传输组件与所述自动驾驶系统和冗余制动系统相连接，用于向所述冗余制动系统传输自动驾驶系统发出的制动命令，所述冗余制动系统配置成可根据所述自动驾驶系统的状态向所述制动单元发送制动命令。

根据本实用新型的一个方面，其中信号传输组件还用于向自动驾驶系统传输冗余制动系统发出的制动命令。

根据本实用新型的一个方面，其中自动驾驶系统包括：

感知模块；

规划模块，所述规划模块与感知模块信号连接；和

决策控制模块，所述决策控制模块与规划模块信号连接，决策控制模块还与整车控制模块信号连接。

根据本实用新型的一个方面，其中感知模块包括激光雷达和/或毫米波雷达。

根据本实用新型的一个方面，还包括车辆载重状态采集装置，所述车辆载重状态采集装置与冗余制动系统信号连接，所述冗余制动系统配置成根据车辆载重状态调节制动力。

根据本实用新型的一个方面，还包括路面状态采集装置，所述路面状态采集装置与冗余制动系统信号连接，所述冗余制动系统配置成根据路面状态调节制动力。

与现有技术相比，本实用新型的实施例具有如下有益效果：利用冗余制动系统为矿用车辆安全制动提供了保障，当发生自动驾驶系统无法及时完成安全制动的情况时，冗余制动系统能够对车辆进行紧急制动，同时避免了因矿场恶劣环境导致的制动失效情况，提高矿用车辆运行安全，为矿用车辆无人驾驶化发展创造了条件。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型其中一个实施例的原理框架示意图；

图2为本实用新型其中一个实施例的系统框架示意图；

图3为本实用新型其中一个实施例的系统框架示意图。

图中：100、车辆控制系统，1、整车控制模块，2、制动单元，3、自动驾驶系统，4、冗余制动系统，5、主电源，6、冗余电源，7、信号采集装置，8、制动控制器，9、信号传输组件，10、感知模块，11、规划模块，12、决策控制模块，13、车辆载重状态采集装置，14、路面状态采集装置。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的一种车辆控制系统100，下面参考图1详细描述。

如图1所示，车辆控制系统100包括整车控制模块1、制动单元2、自动驾驶系统3、和冗余制动系统4。其中整车控制模块1用于实现对车辆的控制，在本实施例中主要涉及对车辆制动的控制。根据本实用新型的一个优选实施例，整车控制模块1包括用于对车辆进行控制的电子控制单元ECU，例如根据用户的指令或者自动驾驶系统3的指令，向车辆的各个部件发出具体的操作指令，例如向节气门发出增大节气门开度的指令，向车辆转向机构发出转向的指令，向制动单元2发出制动指令等。

所述制动单元2，例如是车辆的电子制动系统EBS，与所述整车控制模块1信号连接，并配置成可由所述整车控制模块1控制进行制动。制动单元2与车辆的机械制动机构(例如刹车卡钳、气缸、液压缸等)进行机电耦合，当制动单元2从整车控制模块1接收到制动指令时，制动单元2控制车辆的机械制动机构执行制动动作。

所述自动驾驶系统3与所述整车控制模块1信号连接并向整车控制模块1发送制动命令。自动驾驶系统3可根据车辆的当前任务、规划好的路径、路面上的实时情况(例如前方车辆、障碍物、直道、转弯等情况)，通过与整车控制模块1的交互实现对车辆进行实时控制。例如当自动驾驶系统3检测到车辆前方具有障碍物或者其他车辆时，自动驾驶系统3向整车控制模块1发送制动指令，整车控制模块1进而向制动单元2发送制动指令，从而实现车辆的制动。下文将详细描述自动驾驶系统3中涉及实现车辆制动部分的具体结构。

本实用新型的实施例中，除了自动驾驶系统3能够实现车辆的自动制动以外，还增设了冗余制动系统4，用于在自动驾驶系统3失效或者部分失效的情况下保证车辆的安全制动。所述冗余制动系统4与所述制动单元2和自动驾驶系统3信号连接，并且可以向所述制动单元2发送制动命令。具体的，在正常运行的情况下，自动驾驶系统3通过向整车控制模块1发出制动命令，控制车辆完成制动动作。当自动驾驶系统3失效或者部分失效时，冗余制动系统4可以直接向制动单元2发出制动命令，实现车辆的紧急制动，防止发生碰撞事故。

根据本实用新型的一个优选实施例，如图1所示，所述车辆控制系统100还包括主电源5和冗余电源6，所述主电源5与所述自动驾驶系统3电连接，以向所述自动驾驶系统3供电，所述冗余电源6与所述冗余制动系统4电连接，以向所述冗余制动系统4供电。本实施例中自动驾驶系统3和冗余制动系统4采用了不同的电源进行供电，能够有效避免因电源及供电原因导致的制动失效，进一步提高车辆运行的安全可靠性。

图2示出了根据本发明一个优选实施例的车辆控制系统100，其中示出了冗余制动系统4和自动驾驶系统3的具体结构。如图2所示，冗余制动系统4包括信号采集装置7和制动控制器8，所述制动控制器8与信号采集装置7信号连接，制动控制器8还与所述制动单元2信号连接，用于向制动单元2直接发出制动命令。

其中信号采集装置7配置成可以对车辆周边的环境进行探测和感知，尤其是探测车辆前方的路况和障碍物。信号采集装置7可以是激光雷达、毫米波雷达和摄像头中的一种或多种，本实施例中的信号采集装置7优选采用毫米波雷达和摄像头的组合，其中摄像头为ADAS(先进驾驶辅助系统)摄像头，由毫米波雷达和ADAS摄像头获取障碍物的位置信息，针对本实施例应用于矿用车辆的情况，采集对象包括落石、坑洼等不规则障碍物，以及其他车辆、行人等。

如图2所示，车辆控制系统100还包括信号传输组件9，所述信号传输组件9与所述自动驾驶系统3和冗余制动系统4相连接，信号传输组件9用于实现自动驾驶系统3和冗余制动系统4之间的信号传输。本实施例中冗余制动系统4与自动驾驶系统3完全独立运行，不会因设备故障等因素影响另一系统，信号传输组件9不仅用于完成冗余制动系统4和自动驾驶系统3之间发出的制动命令的相互传输监控，而且冗余制动系统4还能通过信号传输组件9向自动驾驶系统3传递冗余制动系统4中信号采集装置7获取的障碍物位置信息，用以校正检验自动驾驶系统3，提高对障碍物位置信息计算的准确性。

在自动驾驶系统3正常工作的情况下，自动驾驶系统3会通过信号传输组件9向冗余制动系统4发出正常的制动指令和心跳报文，冗余制动系统4在车辆需要制动时也会通过信号传输组件9向自动驾驶系统3发送制动命令，实现自动驾驶系统3与冗余制动系统4的互相监控。当自动驾驶系统3向冗余制动系统4发出的制动指令或心跳报文丢失时，冗余制动系统4即参与制动过程，向制动单元2发出制动命令，并将制动时间提前，完成制动动作。同样的，当冗余制动系统4向自动驾驶系统3发出的制动命令丢失时，自动驾驶系统3将制动时间提前，以确保车辆安全制动。

根据本发明的一个优选实施例，如图2所示，所述的自动驾驶系统3包括感知模块10、规划模块11以及决策控制模块12。

其中感知模块10用于收集障碍物的位置信息，所述感知模块10可以选择激光雷达和/或毫米波雷达，本实施例中感知模块10包括激光雷达，并且优选可包括单目或者双目摄像头。

所述规划模块11与感知模块10信号连接，以根据感知模块10获取的信号确定车辆周围的状况，包括道路、障碍物、行人、车辆、车道线等信息，并依靠上述数据以及车辆任务，经过计算获得车辆行驶的路径、车速以及转向角度等信息。所述决策控制模块12与规划模块11信号连接，接收规划模块11计算获得的车辆行驶信息，决策控制模块12还与整车控制模块1信号连接，向整车控制模块1发出制动命令，由整车控制模块1完成自动驾驶系统3控制下的自动制动。

图3示出了根据本实用新型的另一个实施例的车辆控制系统100，相比于图2的实施例，图3的实施例中还包括车辆载重状态采集装置13和路面状态采集装置14。车辆载重状态采集装置13配置成可检测车辆上的载荷的重量，例如可包括弹性单元，根据弹性单元的变型测算车辆上的载荷的重量。所述车辆载重状态采集装置13与冗余制动系统4信号连接，所述冗余制动系统4配置成根据车辆载重状态调节制动力。路面状态采集装置14配置成可检测车辆当前所处路面大致为平路、上坡或者是下坡，例如可以通过将车辆的当前姿态与水平面进行比较从而确定路面状态。所述路面状态采集装置14可包括IMU(惯性测量单元)模块和/或三轴加速度计及三轴角速度传感器，用于测量车辆当前的姿态，从而获得路面状态。或者可替换的，在车辆上或者在自动驾驶系统3中内置有地图位置及坡度信息，根据车辆当前的位置定位可以获得路面状态，例如坡度信息，路面状态采集装置例如可以从所述自动驾驶系统3获取所述路面状态和坡度信息。所述路面状态采集装置14与冗余制动系统4信号连接，所述冗余制动系统4配置成根据路面状态调节制动力。

本实施例中冗余制动系统4在自动驾驶系统3发出的制动命令丢失的情况下代替自动驾驶系统3完成制动命令的发送，通常情况下，冗余制动系统4采取的为紧急制动安全策略，由于车辆本身的载重情况和路面坡度、粗糙度等情况都会影响车辆制动距离，因此在本实施例中增加了车辆载重状态采集装置13和路面状态采集装置14，根据不同的车辆载重状态和路面状态采取相应的制动力命令输出，以确保制动的绝对安全。具体的，当车辆载重量大或车辆下坡时，本身的制动距离长，因此需要提供较大的制动力以保证车辆安全；当车辆空载或上坡时，车辆的制动距离段，可以相应的减小制动力，以减少对刹车设备和轮胎的磨损。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆控制系统，其特征在于，包括：

整车控制模块；

制动单元，所述制动单元与所述整车控制模块信号连接，并配置成可由所述整车控制模块控制进行制动；

自动驾驶系统，所述自动驾驶系统与所述整车控制模块信号连接并可向整车控制模块发送制动命令；和

冗余制动系统，所述冗余制动系统与所述制动单元和自动驾驶系统信号连接并可向所述制动单元发送制动命令。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，还包括主电源和冗余电源，所述主电源与所述自动驾驶系统电连接以向所述自动驾驶系统供电，所述冗余电源与所述冗余制动系统电连接以向所述冗余制动系统供电。

3.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，其中所述冗余制动系统包括：

信号采集装置；和

制动控制器，所述制动控制器与信号采集装置信号连接，制动控制器还与所述制动单元信号连接。

4.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其特征在于，其中信号采集装置包括激光雷达、毫米波雷达和摄像头中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的车辆控制系统，其特征在于，还包括信号传输组件，所述信号传输组件与所述自动驾驶系统和冗余制动系统相连接，用于向所述冗余制动系统传输自动驾驶系统发出的制动命令，所述冗余制动系统配置成可根据所述自动驾驶系统的状态向所述制动单元发送制动命令。

6.根据权利要求5中所述的车辆控制系统，其特征在于，其中所述信号传输组件还用于向自动驾驶系统传输冗余制动系统发出的制动命令。

7.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，其中自动驾驶系统包括：

感知模块；

规划模块，所述规划模块与感知模块信号连接；和

决策控制模块，所述决策控制模块与规划模块信号连接，决策控制模块还与整车控制模块信号连接。

8.根据权利要求7所述的车辆控制系统，其特征在于，其中感知模块包括激光雷达和/或毫米波雷达。

9.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，还包括车辆载重状态采集装置，所述车辆载重状态采集装置与冗余制动系统信号连接，所述冗余制动系统配置成根据车辆载重状态调节制动力。

10.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，还包括路面状态采集装置，所述路面状态采集装置与冗余制动系统信号连接，所述冗余制动系统配置成根据路面状态调节制动力。

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