一种基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统

本发明公开了一种基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,包括:路侧单元(RSU)网络;交通控制单元(TCU)和交通控制中心(TCC)网络;车辆和能够进行人车交互的车载单元(OBU);交通运营中心(TOC);基于云的信息和计算服务平台;能够实现以下一种或多种功能:传感;交通行为预测与管理;计划和决策制定;车辆控制;由以下部分提供支持:有线和无线的实时通信;电力供应网络;网络安全系统。本发明能够实现智能网联交通系统中自动驾驶货车的控制与运营。

专利类型: 发明专利
申请(专利)号: CN201811454935.1
申请日期: 2018年11月30日
公开(公告)日: 2020年6月9日
公开(公告)号: CN111260946A
主分类号: G08G1/0967,G,G08,G08G,G08G1
分类号: G08G1/0967,G,G08,G08G,G08G1,G08G1/0967
申请(专利权)人: 南京锦和佳鑫信息科技有限公司
发明(设计)人: 冉斌,万红亮,李林超,徐凌慧,顾海燕,祝俪菱,张麟凤,王一飞,李琴,秦严严,黄海南,栾琨,孙东治,赵李萍,余海燕,程阳,沈毅,许世燕,张小丽,高红丽,王少华
主申请人地址: 210018 江苏省南京市玄武区长江后街6号东大科技园1号楼B2201室
专利代理机构: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人: 陈国强
国别省市代码: 江苏;32
主权项: 1.一种基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:该系统包括: (1)路侧单元网络; (2)交通控制单元和交通控制中心网络; (3)能够进行人车交互的车载单元; (4)交通运营中心; (5)基于云的信息和计算服务平台; 所述基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统能够实现以下一种或多种功能: (1)传感; (2)交通行为预测与管理; (3)计划和决策制定; (4)车辆控制; 所述基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统由以下部分提供支持: (1)有线和无线的实时通信; (2)电力供应网络; (3)网络安全系统。 2.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:该系统应用在自动驾驶车道,所述自动驾驶车道为公路的部分车道或所有车道上,所述自动驾驶车道通过隔离方式与普通车道分隔。 3.根据权利要求2所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述隔离方式为以下一种或多种的组合: (1)标线隔离:通过白色实线将自动驾驶车道和普通驾驶车道分离; (2)护栏隔离:通过护栏将自动驾驶车道和普通驾驶车道隔离; (3)路基隔离:通过路基将自动驾驶车道和普通驾驶车道隔离。 4.根据权利要求2所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述自动驾驶车道分为以下类型:(1)客货混合的自动驾驶专用车道;(2)客货分离的自动驾驶专用车道;(3)非专用车道。 5.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述自动驾驶货车为自动驾驶货车重型、中型和轻型货运车辆,包括任何超大、超重、超高、超长的货运车辆。 6.根据权利要求1或5所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述自动驾驶货车处于SAE自动化级别1级或更高级别,其具备或不具备车载和路侧设施间的通信能力。 7.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述路侧单元网络包括: (1)感知模块,用于驾驶环境检测; (2)通信模块,用于车辆、交通控制单元和基于云的信息和计算服务平台之间基于有线或无线媒介的通信; (3)数据处理模块,用于处理、融合和计算感知和通信模块获得的数据; (4)接口模块,用于完成数据处理模块和通信模块之间的信息交互; (5)自适应电力供给模块,用于根据当地有备用冗余度的电网情况调节电力传输。 8.根据权利要求7所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述感知模块为以下一种或多种: (1)雷达传感器,用于结合视觉传感器感知驾驶环境和车辆属性数据,雷达传感器为激光雷达、微波雷达、超声波雷达、毫米波雷达中的一种或多种; (2)视觉传感器,用于结合雷达传感器获取驾驶环境数据,视觉传感器为彩色摄像头、夜间红外摄像头、夜间热感摄像头 (3)卫星导航系统,用于结合惯性导航系统支撑车辆定位,卫星导航系统为DGPS、北斗系统的一种或多种; (4)惯性导航系统,用于结合卫星定位系统支撑车辆定位,惯性导航系统为惯性参考系统; (5)车辆识别设备,为以下的一种或多种:RFID、蓝牙、Wifi、蜂窝网络。 9.根据权利要求1、7或8任一所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述路侧单元网络的布设方式如下: (1)基于道路设施的固定位置,包括:高速公路路侧、高速公路上/下匝道、互通立交、桥、隧道、收费站; (2)移动位置,包括:无人机; (3)对于特殊场景,增加路侧单元的安装位置,所述特殊场景包括:交通拥堵、交通事故、高速公路施工、极端天气; (3)路侧单元间距和布局基于以下因素:道路几何形状、重型车的尺寸、重型车的动力特性、重型车的密度、重型车的盲区范围; (4)路侧单元安装方式为以下的一种或多种:门架式、单臂式、双臂式。 10.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述交通控制单元和交通控制中心网络用于统执行以下功能: (1)交通控制中心用于实现综合交通运输业务优化,数据处理和记忆功能,并为用户提供操作界面; (2)交通控制单元用于实现基于预先安装的算法高度自动化的实时交通车辆控制和数据处理功能。 11.根据权利要求1或10所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述交通控制单元和交通控制中心网络包括: (1)宏观TCC,处理来自区域TCC的信息,并为区域TCC提供控制目标; (2)区域TCC,处理来自道路TCC的信息,并为道路TCC提供控制目标; (3)道路TCC,处理来自宏观和分段TCU的信息,并提供分段TCU提供控制目标; (4)分段TCU,处理来自道路/点TOC的信息,并为点TCU提供控制目标; (5)点TCU,处理来分段TCU和路侧单元的信息并向路侧单元提供基于车辆的控制指令,其中路侧单元提供具有定制的交通信息和控制指令的传输,并接收由自动驾驶货车提供的信息。 12.根据权利要求1、10或11所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述交通控制中心包括以下模块: (1)连接和数据交换模块,提供不同交通控制中心之间的数据连接和交换功能,该模块具有数据处理,数据格式转换,防火墙,加密和解密的功能; (2)传输模块,为不同交通控制中心之间的数据交换提供各种通信方法,包括各种无线和有线硬件和软件,该模块提供云平台内不同传输网络之间的接入功能和数据转换功能; (3)服务管理模块,为应用模块提供数据存储,数据搜索,数据分析,还具有信息安全,隐私保护和网络管理功能; (4)应用模块,提供对整交通控制中心的各种管理和控制,包括车辆和道路的协同控制,监控,紧急服务以及人与设备的交互。 13.根据权利要求1、10或11所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述交通控制单元包括以下模块: (1)传感器和控制模块,提供传感和控制功能; (2)通信模块,为自动驾驶货车和路侧单元之间的数据交换提供各种通信网络功能; (3)服务管理模块,为应用模块提供数据存储,数据搜索,数据分析,具有信息安全,隐私保护和网络管理的功能; (4)应用模块,提供各种管理和控制,包括车辆和道路的本地协同控制,监控和紧急服务。 14.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述交通运营中心通过交互接口进行交通控制中心的控制与数据交互,所述交互接口包括信息共享接口和车辆控制接口,其中信息共享接口由以下组成: (1)能够从网联和所述基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统和其他共享移动系统共享和获取交通数据的接口,交通数据包括公交密度,速度和轨迹; (2)能够从所述基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统和其他共享移动系统共享和获取交通事件的接口,交通事件包括极端天气和路面故障; (3)能够与其他共享移动系统共享和获取乘客需求模式的接口; (4)能够根据所述基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统给出的信息动态调整价格的接口; (5)能够允许特殊部门删除,更改和共享信息的界面; 车辆控制接口由以下组成: (1)允许所述基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统在某些情况下控制车辆的接口; (2)当在同一专用/非专用车道上行驶时,允许相关车辆与其他共享出行服务提供商(SMSP)车辆形成队列运行的接口; (3)允许特殊机构在极端条件下控制车辆的界面,极端条件包括重大事故和自然灾害。 15.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述车载单元包括: (1)通讯模块,用于实现路侧单元与车载单元之间、车载单元与车载单元之间的通讯; (2)数据采集模块,用于收集自动驾驶货车内部与外侧检测器的数据及自动驾驶货车状态监测; (3)车辆控制模块,收取路侧单元传输的控制策略协助路侧设备实现驾驶任务,驾驶任务包括但不局限于:跟驰、换道。 16.根据权利要求1或15所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述车载单元通过以下功能协助路侧设备实现车辆控制: (1)接收路侧单元的数据,包括但不局限于: a.车辆控制策略; b.出行路径与交通信息; c.服务数据; (2)传送数据至路侧单元,包括但不局限于: a.驾驶员输入数据; b.驾驶员状态数据; c.车辆状态数据; d.货物状态数据; (3)采集数据,包括但不局限于: a.货车发动机状态; b.自动驾驶货车的速度; c.运输物品状态; d.车辆周围物品; e.驾驶员状态; (4)接管车辆控制,在某些特殊场景下,包括但不局限于: a.极端天气条件; b.交通事件; c.通讯故障。 17.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述基于云的信息和计算服务平台支持自动驾驶货车的自动驾驶应用服务和大数据处理,包括云平台架构和数据交换标准、云操作系统、数据高效存储及检索模块、大数据关联分析和深度挖掘模块、数据安全体系,其中数据安全体系包括数据存储安全,传输安全和应用安全三个维度,具体体现为: (1)云安全:数据加密、数据混淆、数据脱敏、数据审计的技术应用; (2)管安全:实现通讯加密体系、身份认证体系、证书体系、防重放、防篡改、防伪造的技术应用; (3)端安全:车载安全网关、安全监测系统、车载防火墙、车载入侵检测系统。 18.根据权利要求1或17所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述基于云的信息和计算服务平台为路侧单元网络、交通控制单元和交通控制中心网络提供信息和计算服务,包括但不限于: (1)存储即服务,满足智能道路基础设施系统的额外存储需求; (2)控制即服务,为智能道路基础设施系统提供额外的控制功能; (3)计算即服务,提供需要额外计算资源的智能道路基础设施系统实体或实体组; (4)感知即服务,为智能道路基础设施系统提供额外的感知功能。 19.根据权利要求1或17所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述基于云的信息和计算服务平台通过加权数据融合方法估计交通状态以下方法估计交通状态;基于云的信息和计算服务平台利用所估计的交通状态进行车队维护,车队维护包括远程车辆诊断,智能节省燃料驾驶和智能充电/加油。 20.根据权利要求1或17所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述基于云的信息和计算服务平台通过路侧单元和车载单元的信息采集,实现车辆、云和基础设施之间信息的实时交互和共享,并针对货车的特点,分析计算工况,其中,货车的特点包括:4O特征、超大转弯半径、上下坡、加减速、盲点及可能的危险物品载运。 21.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述车辆控制的功能包括自动驾驶货车驶入和驶出控制, 驶入控制包括:从普通车道驶入、从停车场驶入、匝道驶入; 驶出控制包括:驶出至普通车道、驶出至停车场、驶出至匝道。 22.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述车辆控制的功能包括自动驾驶货车的识别,未授权车辆的拦截,自动驾驶货车和人为驾驶货车的分离以及驾驶模式切换的辅助。 23.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述传感的功能如下: (1)超大型车辆由路侧单元和车载单元上的视觉传感器感知,收集的信息通过计算机视觉方法处理,发送到特定信息中心并通过云平台共享;其中,特定信息中心设置于交通控制中心,或者第三方信息平台,其作用是交通信息采集,处理,存储和发布; (2)压力传感器/动态称重装置检测到超重车辆,信息被发送到特定信息中心并通过云平台共享; (3)通过几何平整方法,GPS高程拟合方法和/或GPS大地水准面精化方法感测到超高车辆,并且将感测到的信息发送到特定信息中心并通过云平台共享; (4)超长车辆感测为尺寸过大的车辆; (5)车辆危险货物使用车辆车载单元识别或通过化学传感器检测,并将检测到的信息发送到特殊化学传感器并通过云平台共享;该系统还将路线规划和调度中心结合起来,规划危险货物车辆的路线和时间表,并传输到其他车辆; (6)手动车辆由入口传感器识别和记录,然后通过其路线进行跟踪,并通知其他车辆。 24.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述交通行为预测与管理的功能如下: (1)微观层面 a.纵向控制,确保自动驾驶专用道的畅通;包括:货车跟驰、通过货车优先交通管理系统,给予重型货车的交通优先权,减少自动驾驶货车的转弯、加速和减速 b.侧向控制,包括:车道保持、换道; c.货车重量配载监控:采用基于人工智能的车辆配载技术,充分考虑不同类型的货物重量和包装体积,以及车辆规格和结构; d.最前和最后一公里的控制,实现有人驾驶和无人驾驶之间的转换; (2)中观层面 a.特殊事件通知:记录运输的危险货物品名、编号、发到站、装卸车地点、托运人、收货人、车号或车厢号、装载数量或重量信息,发生紧急情况,立即采取必要的措施; b.事故排查:排查车辆车身反光标致是否符合规范、是否有安全隐患,排查道路及车辆通讯设备运行状态是否良好; c.天气预报通知:将自动驾驶车辆连接到基于云图分析和机器学习的分钟级天气预报软件上,时时刷新天气情况信息,提高天气预报精度; d.减速带:预先确定减速带的位置,降低行驶速度,以便顺得通过; e.超长超高超宽超重货车的管理:必须采用专门的运输工具和特殊技术措施,对于超限货车预定通过的路线和可能出现的问题,进行详尽地调查研究,做好充分的准备工作; (3)宏观层面 a.行驶路线规划与导航:根据车辆的车牌、长度、高度、荷载重量、轴数、出发地和目的地的信息,为车辆匹配最合适的路线和行驶时间; b.网络需求管理:基于云存储、云计算技术,实现海量图片及视频数据的快速读取和分析,结合视频监控、交通信息控制系统、诱导系统、交通流量预测系统的综合应用,实现网络需求管理。 25.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述计划和决策制定的功能如下: (1)微观层面,包括纵向控制和横向控制; (2)中观层面,包括特殊事件提示、工作区、减速带、事件检测、匝道、天气预报提示;这一层面的规划确保车辆遵循规定的永久或临时规则以提高安全和效率; (3)宏观层面,包括路径规划、诱导和网络需求管理。 26.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:该系统还包括危险运输管理的功能,具体为: (1)运输危险的车辆用特定的电子标签识别,该电子标签包含危险类型,来源和目的地以及运输车辆许可证的信息; (2)车载单元和路侧单元在整个运输过程中跟踪的危险品; (3)运输车辆的路线规划算法,综合了旅行费用和道路交通状况。 27.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述车辆控制功能包括各种道路几何形状和车道配置的车辆控制,道路几何形状包括直线,上坡,下坡和弯道,所获取的操作指令是单独定制的信息和实时控制指令;其中: 对于直线上的车辆控制,用于通过提供所需的行驶路线,行驶速度和加速度来操作下方车辆和附近的车辆; 对于上坡的车辆控制,用于通过提供期望的行驶路线,行驶速度,加速度和坡度来操作下坡车辆和上坡道路附近的车辆; 对于下坡的车辆控制方法,用于通过提供期望的行驶路线,行驶速度,减速度和坡度来操作下坡车辆和上坡道路附近的车辆; 对于弯道的车辆控制方法,用于通过提供速度和转向角来操作车辆以完成转弯。 28.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:该系统还包括应急事件管理子系统,应急事件管理子系统由以下几个模块构成: (1)在交通运营管理中心的技术支持下,通过路上单元和路侧单元来完成应急事件中的重载车辆的自动识别和检测;其中,路上单元是指路面上布设的检测和通讯设备; (2)在交通运营管理中心的技术支持下,由交通计算单元/交通计算中心和基于云平台的信息计算服务中心共同完成事件分析与评估; (3)交通计算中心/交通计算单元和云平台计算服务中心生成的应急事件警告信息会通过路侧单元实时传送给路上车辆; (4)同时,交通计算中心/交通计算单元和云服务平台会生成控制策略和应对方案通过路侧单元反馈给应急事件中的重载车辆。 29.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:针对特定路段,所述基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统对自动驾驶货车进行控制时: (1)在交通运营中心的技术支持下,由路上单元和路侧单元共同完成道路环境信息的自动检测; (2)通过交通计算中心/交通计算单元网络和交通运营中心一起生成特定路段情景的实时警告信息并通过路侧单元提供给路上单元; (3)根据特定地点的道路环境信息交通运营中心会制定相应的重载车辆控制策略; 其中,所述特定路段包括施工区和高事故风险区域。 30.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述自动驾驶货车与小型车辆在专用道与非专用道上交互时,通过IV2通信控制自动驾驶货车的加减速来实现交互行为并满足多种车辆动态特征。 31.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:所述车辆控制包括自动驾驶切换到人工驾驶,并在以下情形下实现: 自动驾驶系统无法实现情形下,转由人工驾驶; 自动驾驶系统功能失效情况下,转由人工驾驶; 其中,驾驶权由自动驾驶切换到人工驾驶模式的单个车辆操作方法为: (1)系统警示人类驾驶员接管方向盘控制车辆; (2)当人类驾驶员收到系统多次警示没有接管方向盘情况下,系统控制车辆进行安全停靠; 驾驶权由自动驾驶切换到人工驾驶模式的结队车辆操作方法为: (1)结队运行过程中头车驾驶员担当引航作用,结队运行过程中,头车由队列中其他车辆定期替代; (2)结队运行中除头车以为其他车辆遇突发情况下,驾驶员将接管方向盘控制车辆,或系统控制车辆安全停靠; (3)结队运行车辆可以根据系统设定方法进行重组。 32.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:该系统在极端天气下对于重型车辆的运行和控制采用的安全和效率措施,包括: (1)无需基于车辆的传感器支持,由本地路侧单元提供高清地图和定位服务,包括车道宽度,车道方向,坡度,弧度和其他几何信息; (2)由交通控制单元和交通控制中心网络和基于云的信息和计算服务平台支持的路侧单元提供特定地点道路天气和路面状况信息服务; (3)针对极端天气条件,在(1)和(2)的服务支持下,根据所运输危险物类型提供重型车辆的控制服务;和 (4)在特定地点的道路天气信息和货物类型支持下提供重型车辆路线和时刻表服务。 33.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:该系统具有以下安全功能: (1)硬件安全:为系统提供安全的工作环境,包括防盗和防盗,防止信息泄露,电源保护和抗电磁干扰; (2)网络和数据安全:为整个系统提供通信和数据安全,包括系统自检和监控,数据接口之间的防火墙,传输中的数据加密,数据恢复和多种传输方法; (3)可靠性和弹性:提供系统恢复和功能冗余,以避免意外的系统故障,包括双启动方式,快速反馈和数据纠错,自动重传。 34.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:该系统具有对货车的盲点检测功能,包括: (1)对于专用道,由路侧单元、车载单元和其他来源收集数据,由路侧单元执行多源异构数据融合任务以得到完全的道路和货车周围环境信息,从而覆盖所有盲点; (2)对于非专用道,路侧单元和车载单元检测所有自动驾驶、非自动驾驶和路边移动实体周围的障碍物,通过数据融合得到无任何盲点的信息,用于控制无人驾驶车辆; (2)当路侧单元和车载单元所搜集的数据相冲突时,运用各数据源的置信度判断和决策最终的输出; (3)将道路和车辆状况的数据融合的结果发送至安装在车上的显示屏上,用于帮助驾驶员观察车辆周围各方向。 35.根据权利要求1所述的基于智能网联系统的自动驾驶货车运营控制系统,其特征在于:该系统能够提供接口和功能的开放平台,包括信息查询,法律和法规服务,协调和辅助,广播和用户管理。
法律状态: 公开,公开