CN116339284A - 一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***及方法，控制***包括安全调度APP端、云控端，以及自动驾驶矿卡***，自动驾驶矿卡***包括TBOX终端、MDC域控制器、交互控制单元，以及CBCU控制器；TBOX终端用于基于MQTT协议进行车辆与云控端通信，将接收到的远程点火和熄火的任务指令下发至MDC域控制器，并进行车辆远程唤醒；MDC域控制器用于接收TBOX终端下发的任务指令，并对车辆进行点火和熄火指令控制，以及车辆的状态自检；交互控制单元用于显示车辆状态告警，以及对车辆进行上电和下电控制；CBCU控制器用于对控制发动机点火、熄火和发动机转速控制。本发明通过基于5G远程通信和MDC控制的矿卡远程点火和熄火功能，实现矿卡车辆的远程自启动和熄火。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶矿车技术领域，特别涉及一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***及方法。
背景技术
随着自动驾驶矿车进入安全员下车阶段，矿车远程点火及熄火控制成为限制安全员下车的一大难点，如何安全和稳定的实现矿车远程点火和熄火控制，成为自动驾驶矿卡安全员下车的关键因素之一。
矿车远程点火及熄火控制方法及***涉及子***多、安全风险较高和工艺要求高等，该***包含云控***、矿卡底盘控制单元和自动驾驶控制单元等，云控***负责远程点火和熄火控制指令下发、***控制状态显示和***应急处理等。为保证车辆点火和熄火过程中人员的安全，通过云控和车辆控制的配置，制定了一系列点检和启动方法，实现了点火前及车辆故障后点检及维修人员进入车辆时的安全性。同时，结合矿山安全生成工艺，设计了完成的远程点火和熄火控制流程，确保矿车远程点火及熄火控制方法及***和现有矿山生成工艺的完全融合和结合。
现有技术的不足之处在于，目前对车辆远程点火及熄火控制方法研究，大多将其定义为车辆远程遥控***，完成功能主要根据遥控技术实现，未能体现远程点火及熄火***对矿山工艺的适配性和车辆控制器自身根据***状态而实现的自动控制策略。虽实现了车辆点火和熄火，但对矿山矿车自动驾驶应用过程中，实现难度较大，不符合实际应用要求。
发明内容
本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，所述控制***包括安全调度APP端、云控端，以及自动驾驶矿卡***，所述自动驾驶矿卡***包括TBOX终端、MDC域控制器、交互控制单元，以及CBCU控制器；
所述TBOX终端用于基于MQTT协议进行车辆与云控端通信，将接收到的远程点火和熄火的任务指令下发至MDC域控制器，并进行车辆远程唤醒；
所述MDC域控制器用于接收TBOX终端下发的任务指令，并对车辆进行点火和熄火指令控制，以及车辆的状态自检；
所述交互控制单元用于显示车辆状态告警，以及对车辆进行上电和下电控制；
所述CBCU控制器用于对控制发动机点火、熄火和发动机转速控制。
作为本发明进一步的技术方案：所述TBOX终端包括用于车辆与云控通信并转发到MDC域控制器的车载通信交互单元，以及用于转换唤醒指令并下发报文的车辆CAN控制单元。
作为本发明进一步的技术方案：所述MDC域控制器包括用于控制车辆点火和熄火、驾驶模式和***状态切换的点火和熄火控制单元、用于车辆底盘控制指令下发的底盘控制单元、用于负责车辆远程控制指令收发和控制报文下发的车辆通信控制单元，以及用于负责休眠和唤醒控制的网络管理单元。
作为本发明进一步的技术方案：所述交互控制单元包括用于声光报警的告警控制单元和用于车辆上电和下电控制的车辆钥匙控制单元。
作为本发明进一步的技术方案：所述CBCU控制器包括用于发动机点火、熄火和发动机转速控制的发动机控制单元、用于负责车辆驾驶模式控制、刹车制动***控制和转向***控制的车辆控制单元、用于负责车辆控制指令的收发及控制报文下发的通信控制单元，以及用于负责车辆安全控制和异常状态时的安全停车的安全控制单元。
另一方面的技术方案：一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制方法，所述控制方法应用于如上述任一项所述的一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，所述控制方法的具体步骤包括：
初始化自动驾驶矿卡***，并进行车辆自检和上电启动操作；
车辆处于启动状态下，实时接收云控端的远程点火指令，并反馈车辆当前车辆状态；
当AUTO键按下且MDC域控制器下发指令切换到自动驾驶模式同时触发时，则CBCU控制器控制车辆切换至自动驾驶模式，开始执行作业任务，否则保持人工驾驶模式；
当车辆发生故障停车，云控端下发故障熄火指令，判断车辆是否熄火，熄火未完成则执行故障策略；
当车辆执行作业任务完成返回，云控端下发远程熄火指令，自动驾驶矿卡***控制熄火，切换人工驾驶模式并反馈车辆状态完成熄火，熄火未完成则执行熄火故障处理。
作为本发明进一步的技术方案：所述切换到自动驾驶模式的具体方法为：
当车辆启动后，若车速为0，且档位处于N挡状态条件下，通过AUTO键切换模式。
作为本发明进一步的技术方案：所述CBCU控制器控制车辆切换至自动驾驶模式，开始执行作业任务的具体步骤包括：
当车辆检测状态并反馈至云控端，则云控端判断是否满足远程启动条件；
若不满足则反馈状态异常，执行启动失效故障策略；
若满足则下发远程点火指令，车辆切换自动驾驶模式并向云控端反馈是否启动成功；
若启动失败，则启动模式切换失败故障处理；
若启动成功，则云控端下发作业任务指令。
作为本发明进一步的技术方案：所述云控端下发远程熄火指令，自动驾驶矿卡***控制熄火的具体步骤包括：
云控端控制车辆完成任务泊入停车场，则上报车辆状态，且发动机熄火；
同时判断车辆是否正常熄火完成；
若熄火故障，则通知安全员处理；
若熄火完成，则通知云控调度员确认，同时记录车辆状态。
作为本发明进一步的技术方案：车辆故障恢复后，云控端重新远程控制车辆点火的具体步骤包括：
当车辆发生故障停车，则上报反馈车辆状态，同时执行远程驾驶；
云控***接收车辆状态，同时下发熄火指令，车辆执行发动机熄火并向云控***反馈车辆状态；
若发生熄火故障，则执行熄火故障处理；
若熄火正常完成，则进行车辆状态检查和车辆状态反馈，同时记录车辆状态。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
通过采用上述的技术方案，本发明不仅实现了根据云控调度指令实现车辆远程点火和熄火，且完全依靠车辆自动驾驶控制器实现车辆启动及熄火状态管理，根据车辆自身任务状态、***状态和车辆底盘控制状态实现车辆远程点火和熄火控制。
本发明针对矿卡自动驾驶露天矿山中的运行场景，分析了现有矿卡自动驾驶***软硬件架构和通信架构，设计了基于5G远程通信和域控制器MDC控制的矿卡远程启动和熄火功能，实现了矿卡全流程作业下车辆的远程自启动和熄火。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1为本申请公开的实施例控制***的模块示意图；
图2为本申请公开的实施例控制***的方法状态流程框图；
图3为本申请公开的实施例控制***的AUTO键切换模式逻辑图；
图4为本申请公开的实施例控制***的的远程启动流程图；
图5为本申请公开的实施例控制***的远程熄火流程图；
图6为本申请公开的实施例控制***的的恢复启动流程图；
图7为本申请公开的实施例控制***的故障停车流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例中，一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，所述控制***包括安全调度APP端、云控端，以及自动驾驶矿卡***；
安全调度APP端，主要负责车辆远程点检任务派发、车辆点检信息上传和车辆基本信息状态查询等功能，完成远程点火和熄火过程中车辆点检相关任务；
云控端，主要负责在车辆点检完成后的点火任务下发、车辆作业任务、车辆停车和车辆熄火等功能指令下发，完成远程点火和熄火过程中车辆远程作业控制等功能。
所述自动驾驶矿卡***包括TBOX终端、MDC域控制器、交互控制单元，以及CBCU控制器；
所述TBOX终端用于基于MQTT协议进行车辆与云控端通信，将接收到的远程点火和熄火的任务指令下发至MDC域控制器，并进行车辆远程唤醒；
本实施例中，所述TBOX终端主要包括车载通信交互单元和车辆CAN控制单元；
车载通信交互单元，基于MQTT协议完成车辆与云控通信，转发接收到的消息到MDC域控制器，完成车辆远程作业任务和控制指令的接收；
车辆CAN控制单元，具有协议转换功能，转换唤醒指令并下发CAN控制报文，完成车辆远程唤醒。
所述MDC域控制器用于接收TBOX终端下发的任务指令，并对车辆进行点火和熄火指令控制，以及车辆的状态自检；
所述MDC域控制器包括点火和熄火控制单元、底盘控制单元、车辆通信控制单元，以及网络管理单元。
点火和熄火控制单元，控制车辆点火和熄火***状态机的运行，当进入点火和熄火状态后完成点火和熄火指令的下发，当车辆正常上线后完成车辆驾驶模式的切换，以及车辆其它作业场景下不同***状态之间的切换；
底盘控制单元，负责车辆底盘控制指令的通信协议转换及控制报文下发；
车辆通信控制单元，负责车辆远程控制指令的收发及控制报文下发，完成车辆上线状态的检测及上报；
网络管理单元，负责MDC域控器的休眠和唤醒控制。
所述交互控制单元用于显示车辆状态告警，以及对车辆进行上电和下电控制；
所述交互控制单元包括告警控制单元和车辆钥匙控制单元，其中，告警控制单元，通过控制车辆声音告警和三色灯显示单元进行提示；车辆钥匙控制单元，控制车辆上、下电控制***。
所述CBCU控制器用于对控制发动机点火、熄火和发动机转速控制。
本实施例中，所述CBCU控制器包括发动机控制单元、车辆控制单元、通信控制单元，以及安全控制单元。
发动机控制单元，控制发动机点火、熄火和发动机转速控制等；
车辆控制单元，负责车辆驾驶模式控制、刹车制动***控制和转向***控制等，完成车辆车身和运动控制等功能；
通信控制单元，负责车辆控制指令的收发及控制报文下发，完成车辆通信控制；
安全控制单元，负责车辆安全控制，检测异常状态时的安全停车功能。
另一方面的技术方案：一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制方法，所述控制方法应用于如上述任一项所述的一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，所述控制方法的具体步骤包括：
如图2所示，图示为控制***的方法状态流程框图；
步骤S1、首先初始化自动驾驶矿卡***，并进行车辆自检和上电启动操作；
步骤S2、车辆处于启动状态下，实时接收云控端的远程点火指令，并反馈车辆当前车辆状态；
步骤S3、当AUTO键按下且MDC域控制器下发指令切换到自动驾驶模式同时触发时，则CBCU控制器控制车辆切换至自动驾驶模式，开始执行作业任务，否则保持人工驾驶模式；
如图3所示，图示为控制***的AUTO键切换模式逻辑图；
所述切换到自动驾驶模式的具体方法为：当车辆启动后，若车速为0，且档位处于N挡状态条件下，通过AUTO键切换模式。具体为，在AUTO键按下且MDC域控制器下发切换到自动驾驶模式同时触发时，CBCU控制器才切换车辆至自动驾驶模式，否则均为人工驾驶模式。
如图4所示，图示为控制***的的远程启动流程图；
所述CBCU控制器控制车辆切换至自动驾驶模式，开始执行作业任务的具体步骤包括：
当车辆检测状态并反馈至云控端，则云控端判断是否满足远程启动条件；
若不满足则反馈状态异常，执行启动失效故障策略；
若满足则下发远程点火指令，车辆切换自动驾驶模式并向云控端反馈是否启动成功；
若启动失败，则启动模式切换失败故障处理；
若启动成功，则云控端下发作业任务指令。
步骤S4、当车辆发生故障停车，云控端下发故障熄火指令，判断车辆是否熄火，熄火未完成则执行故障策略；
如图5所示，图示为控制***的远程熄火流程图；
步骤S4中云控端下发远程熄火指令，自动驾驶矿卡***控制熄火的具体步骤包括：
云控端控制车辆完成任务泊入停车场，则上报车辆状态，且发动机熄火；
同时判断车辆是否正常熄火完成；
若熄火故障，则通知安全员处理；
若熄火完成，则通知云控调度员确认，同时记录车辆状态。
如图6所示，图示为控制***的的恢复启动流程图；
步骤S5、当车辆执行作业任务完成返回，云控端下发远程熄火指令，自动驾驶矿卡***控制熄火，切换人工驾驶模式并反馈车辆状态完成熄火，熄火未完成则执行熄火故障处理。
本实施例中，如图7所示，图示为控制***的故障停车流程图。车辆故障恢复后，云控端重新远程控制车辆点火的具体步骤包括：
当车辆发生故障停车，则上报反馈车辆状态，同时执行远程驾驶；
云控***接收车辆状态，同时下发熄火指令，车辆执行发动机熄火并向云控***反馈车辆状态；
若发生熄火故障，则执行熄火故障处理；
若熄火正常完成，则进行车辆状态检查和车辆状态反馈，同时记录车辆状态。
有益效果：
本发明通过设计了一套包含云控端、矿卡的底盘控制单元和自动驾驶控制单元等，云控***负责远程点火和熄火控制指令下发、***控制状态显示和***应急处理等。为保证车辆点火和熄火过程中人员的安全，通过云控和车辆控制的配置，制定了一系列点检和启动方法，实现了点火前及车辆故障后点检及维修人员进入车辆时的安全性。
同时针对矿车自动驾驶运行场景，设计了一套***远程点火和熄火场景状态机，针对安全员下车全流程测试中各个运行状态间的跳转，增加了满足矿山工艺的切换状态表，确保了自动驾驶***的安全稳定运行。
以及基于tbox、MDC和CBCU的远程点火控制***，实现了车辆控制单元的远程唤醒和发动机控制单元的远程点火，完成了任务调度结束后的车辆远程熄火控制和控制单元休眠。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，其特征在于，所述控制***包括安全调度APP端、云控端，以及自动驾驶矿卡***，所述自动驾驶矿卡***包括TBOX终端、MDC域控制器、交互控制单元，以及CBCU控制器；
所述TBOX终端用于基于MQTT协议进行车辆与云控端通信，将接收到的远程点火和熄火的任务指令下发至MDC域控制器，并进行车辆远程唤醒；
所述MDC域控制器用于接收TBOX终端下发的任务指令，并对车辆进行点火和熄火指令控制，以及车辆的状态自检；
所述交互控制单元用于显示车辆状态告警，以及对车辆进行上电和下电控制；
所述CBCU控制器用于对控制发动机点火、熄火和发动机转速控制。
2.根据权利要求1所述一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，其特征在于，所述TBOX终端包括用于车辆与云控通信并转发到MDC域控制器的车载通信交互单元，以及用于转换唤醒指令并下发报文的车辆CAN控制单元。
3.根据权利要求1所述一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，其特征在于，所述MDC域控制器包括用于控制车辆点火和熄火、驾驶模式和***状态切换的点火和熄火控制单元、用于车辆底盘控制指令下发的底盘控制单元、用于负责车辆远程控制指令收发和控制报文下发的车辆通信控制单元，以及用于负责休眠和唤醒控制的网络管理单元。
4.根据权利要求1所述一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，其特征在于，所述交互控制单元包括用于声光报警的告警控制单元和用于车辆上电和下电控制的车辆钥匙控制单元。
5.根据权利要求1所述一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，其特征在于，所述CBCU控制器包括用于发动机点火、熄火和发动机转速控制的发动机控制单元、用于负责车辆驾驶模式控制、刹车制动***控制和转向***控制的车辆控制单元、用于负责车辆控制指令的收发及控制报文下发的通信控制单元，以及用于负责车辆安全控制和异常状态时的安全停车的安全控制单元。
6.一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于如权利要求1至5任一项所述的一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制***，所述控制方法的具体步骤包括：
初始化自动驾驶矿卡***，并进行车辆自检和上电启动操作；
车辆处于启动状态下，实时接收云控端的远程点火指令，并反馈车辆当前车辆状态；
当AUTO键按下且MDC域控制器下发指令切换到自动驾驶模式同时触发时，则CBCU控制器控制车辆切换至自动驾驶模式，开始执行作业任务，否则保持人工驾驶模式；
当车辆发生故障停车，云控端下发故障熄火指令，判断车辆是否熄火，熄火未完成则执行故障策略；
当车辆执行作业任务完成返回，云控端下发远程熄火指令，自动驾驶矿卡***控制熄火，切换人工驾驶模式并反馈车辆状态完成熄火，熄火未完成则执行熄火故障处理。
7.根据权利要求6所述一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制方法，其特征在于，所述切换到自动驾驶模式的具体方法为：
当车辆启动后，若车速为0，且档位处于N挡状态条件下，通过AUTO键切换模式。
8.根据权利要求6所述一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制方法，其特征在于，所述CBCU控制器控制车辆切换至自动驾驶模式，开始执行作业任务的具体步骤包括：
当车辆检测状态并反馈至云控端，则云控端判断是否满足远程启动条件；
若不满足则反馈状态异常，执行启动失效故障策略；
若满足则下发远程点火指令，车辆切换自动驾驶模式并向云控端反馈是否启动成功；
若启动失败，则启动模式切换失败故障处理；
若启动成功，则云控端下发作业任务指令。
9.根据权利要求6所述一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制方法，其特征在于，所述云控端下发远程熄火指令，自动驾驶矿卡***控制熄火的具体步骤包括：
云控端控制车辆完成任务泊入停车场，则上报车辆状态，且发动机熄火；
同时判断车辆是否正常熄火完成；
若熄火故障，则通知安全员处理；
若熄火完成，则通知云控调度员确认，同时记录车辆状态。
10.根据权利要求6所述一种无人驾驶矿卡远程点火和熄火控制方法，其特征在于，车辆故障恢复后，云控端重新远程控制车辆点火的具体步骤包括：
当车辆发生故障停车，则上报反馈车辆状态，同时执行远程驾驶；
云控***接收车辆状态，同时下发熄火指令，车辆执行发动机熄火并向云控***反馈车辆状态；
若发生熄火故障，则执行熄火故障处理；
若熄火正常完成，则进行车辆状态检查和车辆状态反馈，同时记录车辆状态。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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