CN207264194U - 集装箱卡车自动驾驶*** - Google Patents

Abstract

本公开提供一种集装箱卡车自动驾驶***。所述***包括：远端监控装置，用于利用预设的集装箱运输计划以及集装箱所在港口的地图，生成运输任务以及运输路线；安装在集装箱卡车上的车载自动驾驶装置，用于接收所述远端监控装置下发的所述运输任务和所述运输路线，基于所述运输路线控制所述集装箱卡车行进，完成所述运输任务。如此方案，既不需要对码头地面等基础设施进行大规模改造，又可解决人工驾驶集装箱卡车导致的运输效率低、作业可靠性差的问题。

Description

集装箱卡车自动驾驶***

技术领域

本公开涉及自动驾驶领域，具体地，涉及一种集装箱卡车自动驾驶***。

背景技术

随着全球化经济浪潮的发展，海运承载全球超过60％的贸易，以其低成本、运量大等特点一直占据运输龙头。集装箱作为衔接海运与其他运输方式的重要手段，其吞吐量是衡量港口能力的重要评估指标，所以集装箱的运输效率和运输方式一直倍受国际社会的关注。

传统运输方式主要是通过人工驾驶集装箱卡车在吊桥和堆场之间转运，但由于控制精度要求高、作业条件差以及操作单一乏味等原因，驾驶员容易出现失误，造成运输任务失败甚至出现安全事故，影响整体的运输效率。

为了降低驾驶员劳动强度，减轻人力压力，提高集装箱的装卸效率和作业的可靠稳定性，自动化技术成为各个港口码头关注的重要手段。早在1985年左右，在劳动力成本昂贵且贫乏的地区，就有港口开展了相关研究，1993年Delta Sealand集装箱码头投产了世界上第一个自动化集装箱码头，利用AGV(英文：Automatic Guided Vehicle，中文：自动导引运输车)运输集装箱。这种运输方式的缺点是需要对码头地面等基础设施进行大规模改造，不能用于传统的、人机混合运行的码头；另外，因其定制化程度较高且产量少等原因，售价往往贵达数百万，不如集装箱卡车经济实用。

实用新型内容

本公开的主要目的是提供一种集装箱卡车自动驾驶***，既不需要对码头地面等基础设施进行大规模改造，又可解决人工驾驶集装箱卡车导致的运输效率低、作业可靠性差的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种集装箱卡车自动驾驶***，所述***包括：

远端监控装置，用于利用预设的集装箱运输计划以及集装箱所在港口的地图，生成运输任务以及运输路线；

安装在集装箱卡车上的车载自动驾驶装置，用于接收所述远端监控装置下发的所述运输任务和所述运输路线，基于所述运输路线控制所述集装箱卡车行进，完成所述运输任务。

可选地，所述远端监控装置，还用于向监控人员展示所述运输任务和所述运输路线，并保存所述监控人员针对所述运输任务和/或所述运输路线输入的调整信息，获得修改后的运输任务和运输路线。

可选地，所述车载自动驾驶装置包括：

通信模块，用于接收所述远端监控装置下发的所述运输任务和所述运输路线；

车载总线，用于获取所述集装箱卡车的运行状态；

线控单元，用于结合所述运行状态，通过所述车载总线对所述集装箱卡车进行整车控制，使所述集装箱卡车按照所述运输路线行进，完成所述运输任务。

可选地，所述车载自动驾驶装置还包括：

车载传感器，用于获取所述集装箱卡车所处环境的障碍物信息；

车载定位装置，用于获取所述集装箱卡车的位置信息；

惯性导航装置，用于获取所述集装箱卡车的运行姿态和运行速度；

所述线控单元，用于利用所述障碍物信息、所述位置信息、所述运行姿态和所述运行速度，调整所述运输路线，并通过所述车载总线控制所述集装箱卡车按照调整后的运输路线行进。

可选地，所述车载传感器包括：

摄像装置和/或激光雷达，安装在所述集装箱卡车的车头且朝向行进方向，以及朝向行进方向的左右两侧；

毫米波，安装在所述集装箱卡车的车头且朝向行进方向。

可选地，所述车载定位装置安装在所述集装箱卡车车头的顶部。

可选地，所述惯性导航装置安装在所述集装箱卡车的车头且朝向行进方向的左右两侧之一。

可选地，所述通信模块，还用于向所述远端监控装置上传所述障碍物信息、所述位置信息、所述运行姿态和所述运行速度，供所述远端监控装置进行下一步运输任务分析。

可选地，所述通信模块，还用于在所述线控单元控制所述集装箱卡车调整的速度和/或转角的变化值大于预设阈值时，向所述远端监控装置上报异常。

本公开方案中，远端监控装置可以与车载自动驾驶装置相互配合，实现集装箱卡车的自动驾驶。具体地，远端监控装置利用集装箱运输计划以及集装箱所在港口的地图，生成运输任务和运输路线后，可以下发至车载自动驾驶装置；车载自动驾驶装置安装在集装箱卡车上，可以基于接收到的运输路线控制集装箱卡车行进，以完成运输任务。如此方案，既不需要对码头地面等基础设施进行大规模改造，又可解决人工驾驶集装箱卡车导致的运输效率低、作业可靠性差的问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为本公开集装箱卡车自动驾驶***的结构示意图。

附图标记说明：1、摄像装置，2、毫米波，3、激光雷达，4、车载定位装置，5、通信模块，7、激光雷达，8、惯性导航装置，9、远端监控装置。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

参见图1，示出了本公开实施例集装箱卡车自动驾驶***的结构示意图。该***可以包括：远端监控装置9和车载自动驾驶装置。二者相互配合，可以实现集装箱卡车的自动驾驶，既不需要对码头地面等基础设施进行大规模改造，又可解决人工驾驶集装箱卡车导致的运输效率低、作业可靠性差的问题。

作为一种示例，远端监控装置与车载自动驾驶装置可以一对一通信；或者，也可以一对多通信，即一台远端监控装置可以与多台车载自动驾驶装置通信，控制多辆集装箱卡车实现自动驾驶。本公开方案对此可不做限定，具体可结合实际应用需求设定。

作为一种示例，远端监控装置与车载自动驾驶装置之间可以采用无线方式通信，本公开方案对此亦不做具体限定。

作为一种示例，本公开方案中的远端监控装置可以体现为一台计算机。该计算机可以获取集装箱运输计划、集装箱所在港口的地图，在需要控制集装箱卡车实现自动驾驶时，可以基于集装箱运输计划、集装箱所在港口的地图，生成运输任务以及运输路线。本公开方案对生成运输任务以及运输路线的过程可不做限定，具体可参照路径规划等相关技术实现，此处不做详述。

可以理解地，远端监控装置可以在本地保存多份集装箱运输计划、多份港口地图，在需要时，再根据待控制集装箱卡车，匹配出对应的集装箱运输计划和港口地图，生成运输任务和运输路线。或者，集装箱运输计划、港口地图可以保存在第三方服务器，在需要时，由远端监控装置根据待控制集装箱卡车，从服务器匹配并读取对应的集装箱运输计划和港口地图，生成运输任务和运输路线。本公开方案对远端监控装置获取集装箱运输计划和港口地图的方式可不做具体限定。作为一种示例，港口地图可以为3D数字地图。

在实际应用过程中，远端监控装置可以包括：显示器、人机交互模块、通信模块、计算单元。如此，在计算单元生成运输任务和运输路线后，可以通过显示器展示给监控人员查看，若监控人员发现存在需要优化的地方，则可通过人机交互模块输入调整信息，计算单元可以保存调整信息，获得修改后的运输任务和运输路线，再通过通信模块将修改后的运输任务和运输路线下发至车载自动驾驶装置。反之，如果不存在需要优化的地方，监控人员可以通过人机交互模块输入确认信息，触发通信模块将生成的运输任务和运输路线下发至车载自动驾驶装置。作为一种示例，计算单元可以体现为奥迪的zFas、英伟达的PX2，本公开方案对此可不做具体限定。

本公开方案中的车载自动驾驶装置可以安装在集装箱卡车上，并基于远端监控装置下发的运输路线控制集装箱卡车行进，完成运输任务。

作为一种示例，参见图1所示示意图，车载自动驾驶装置可以包括：通信模块5、车载总线(图中未示出)、线控单元(图中未示出)。如此，通信模块5接收到远端监控装置9下发的运输任务和运输路线后，线控单元便可通过车载总线获取集装箱卡车的运行状态，例如，集装箱卡车的油门、刹车、转向、制动、档位等信息，并将该运行状态作为集装箱卡车的初始状态对整车进行反馈式控制，即，实时通过车载总线获取集装箱卡车的调整后运行状态，若集装箱卡车能按照运输路线行进，则维持该调整后运行状态不变，否则继续通过车载总线进行整车控制，直至集装箱卡车按照运输路线行进为止。

作为一种示例，本公开方案中的线控单元可以体现为整车控制器(英文：VehicleControl Unit，简称：VCU)。线控单元通过车载总线进行整车控制的过程，可参照相关技术实现，此处不做详述。

在实际应用过程中，为了提高集装箱卡车自动驾驶的安全性和可靠性，车载自动驾驶装置还可以实时的结合实际驾驶情况，调整远端监控装置9下发的运输路线，并控制集装箱卡车按照调整后的运输路线行进。对应于此，参见图1所示示意图，车载自动驾驶装置还可以包括：车载传感器、车载定位装置4、惯性导航装置8。

具体地，可以通过车载传感器获取集装箱卡车所处环境的障碍物信息；通过车载定位装置4获取集装箱卡车的位置信息；通过惯性导航装置8获取集装箱卡车的运行姿态和运行速度。如此，线控单元通过障碍物信息、位置信息、运行姿态和运行速度，便可确定出当前集装箱卡车的周边态势，即周边事物的状态以及变化趋势，进而根据周边态势确定出集装箱卡车的下一步运行策略，实现运输路线调整。由实际应用需求可知，本公开方案中的运行策略可以为跟车、超车、变道等。作为一种示例，线控单元获得周边态势后，可以通过A*等搜索算法确定出下一步路线规划，实现运输路线调整。如此方案，在提高集装箱卡车运输效率的同时，还可以提高集装箱卡车的运输安全性和可靠性。

作为一种示例，车载定位装置4可以安装在集装箱卡车的车头或者拖斗上，例如，可参照图1所示优选安装在车头的顶部。作为一种示例，车载定位装置4可以体现为差分GPS基准站和移动站；或者，车载定位装置4可以体现为UWB(英文：Ultra Wideband，中文：超宽带)设备，本公开方案对此可不做具体限定。

作为一种示例，惯性导航装置8可以安装在集装箱卡车的车头或者拖斗上，例如，可优选安装在车头且朝向行进方向的左右两侧之一，如图1所示，惯性导航装置8安装在车头朝向行进方向的左侧。

作为一种示例，车载传感器可以包括：摄像装置和/或激光雷达，安装在所述集装箱卡车的车头且朝向行进方向，以及朝向行进方向的左右两侧；毫米波，安装在所述集装箱卡车的车头且朝向行进方向。也就是说，为了获得集装箱卡车的周边环境，车载传感器应采集集装箱卡车的前方、左右两侧，这三个方向上的障碍物信息。

举例来说，车载传感器可以如图1所示，包括：用于采集集装箱卡车前方的障碍物信息的摄像装置1、毫米波2、激光雷达3；用于采集集装箱卡车左侧的障碍物信息的激光雷达7；用于采集集装箱卡车右侧的障碍物信息的激光雷达(图中未示出)。

作为一种示例，本公开方案中的障碍物信息可以包括障碍物的大小、障碍物相对集装箱卡车的位置、障碍物的运动速度等。

作为一种示例，通过车载定位装置4获得集装箱卡车的位置信息、通过惯性导航装置8获得集装箱卡车的运行姿态和运行速度后，为了进一步提高数据准确性，还可以从激光雷达获取的信息中抽取点云特征点、从摄像装置1获取的信息中抽取图像特征点，再利用特征匹配和卡尔曼滤波等方法，对上述位置信息、运行姿态和运行速度进行修正校验。

作为一种示例，在实际应用过程中，车载自动驾驶装置还可以通过通信模块5将障碍物信息、位置信息、运行姿态和运行速度上传至远端监控装置9，由远端监控装置9基于上述信息进行下一步运输任务分析。

举例来说，下一步运输任务可以是当前运输任务结束后，远端监控装置9基于集装箱卡车的周边态势、集装箱运输计划、港口地图，生成下一个运输任务及对应的运输路线。

举例来说，下一步运输任务可以是当前运输任务未结束时，远端监控装置9向监控人员展示集装箱的周边态势后，根据监控人员输入的驾驶信息，确定是继续由车载自动驾驶装置进行自动驾驶，还是由监控人员进行远端遥控驾驶，还是由集装箱卡车驾驶员进行人工驾驶。例如，周边态势可以表示同车道上有其他车辆，即出现了堵车情况，可由远端监控装置9对其进行冲突消解。如此方案，可以结合实际应用需求，选择合适的驾驶方案，有助于提高本公开方案的驾驶灵活性。

作为一种示例，三种驾驶方式的优先级可以设置为：人工驾驶优先级最高，远端遥控驾驶优先级次之，自动驾驶优先级最低，本公开方案对此可不做具体限定。

作为一种示例，在实际应用过程中，车载自动驾驶装置还可以实时监测集装箱卡车在自动驾驶过程中是否出现异常，如果出现异常，则可通过通信模块5向远端监控装置9上报异常。在出现异常时，可以控制集装箱卡车进行紧急停车；或者，相关人员可以及时通过远端遥控驾驶、人工驾驶等方式接管集装箱卡车，保证集装箱运输作业的安全性。

作为一种示例，如果线控单元控制集装箱卡车调整的速度和/或转角的变化值大于预设阈值，则可判定自动驾驶过程中出现了异常，可以通过通信模块5向远端监控装置9上报异常。

结合上文所做介绍，下面再对本公开方案的优点进行解释说明。

1.由远端监控装置与车载自动驾驶装置配合实现的自动驾驶，在提高运输效率的同时，既不需要对码头地面等基础设施进行大规模改造，又可以与普通的集装箱卡车相兼容，在集装箱卡车上安装车载自动驾驶装置时，改造和加装简单易行、成本低，且不会破坏原车的功能和性能。

2.远端监控装置可以利用集装箱运输计划、集装箱所在港口的地图，生成运输路线，此外，车载自动驾驶装置还可以结合集装箱卡车的周边态势，进行运输路线调整。也就是说，在周边态势未发生变化时，车载自动驾驶装置可以直接按照生成的运输路线控制集装箱卡车行进；在周边态势发生变化时，车载自动驾驶装置可以按照调整后的运输路线控制集装箱卡车行进。可以提高集装箱卡车的运输安全性和可靠性。

3.本公开方案可以设置不同优先级的驾驶方式，可以结合实际应用需求在自动驾驶、远端遥控驾驶、人工驾驶之间切换，提高了驾驶灵活性。

4.本公开方案实现的自动驾驶，不受天气、作业时间等因素的限制，能够不间断的连续进行运输作业，提高了集装箱运输效率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种集装箱卡车自动驾驶***，其特征在于，所述***包括：

远端监控装置，用于利用预设的集装箱运输计划以及集装箱所在港口的地图，生成运输任务以及运输路线；

安装在集装箱卡车上的车载自动驾驶装置，用于接收所述远端监控装置下发的所述运输任务和所述运输路线，基于所述运输路线控制所述集装箱卡车行进，完成所述运输任务。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，

所述远端监控装置，还用于向监控人员展示所述运输任务和所述运输路线，并保存所述监控人员针对所述运输任务和/或所述运输路线输入的调整信息，获得修改后的运输任务和运输路线。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述车载自动驾驶装置包括：

通信模块，用于接收所述远端监控装置下发的所述运输任务和所述运输路线；

车载总线，用于获取所述集装箱卡车的运行状态；

线控单元，用于结合所述运行状态，通过所述车载总线对所述集装箱卡车进行整车控制，使所述集装箱卡车按照所述运输路线行进，完成所述运输任务。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述车载自动驾驶装置还包括：

车载传感器，用于获取所述集装箱卡车所处环境的障碍物信息；

车载定位装置，用于获取所述集装箱卡车的位置信息；

惯性导航装置，用于获取所述集装箱卡车的运行姿态和运行速度；

所述线控单元，用于利用所述障碍物信息、所述位置信息、所述运行姿态和所述运行速度，调整所述运输路线，并通过所述车载总线控制所述集装箱卡车按照调整后的运输路线行进。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述车载传感器包括：

摄像装置和/或激光雷达，安装在所述集装箱卡车的车头且朝向行进方向，以及朝向行进方向的左右两侧；

毫米波，安装在所述集装箱卡车的车头且朝向行进方向。

6.根据权利要求4所述的***，其特征在于，

所述车载定位装置安装在所述集装箱卡车车头的顶部。

7.根据权利要求4所述的***，其特征在于，

所述惯性导航装置安装在所述集装箱卡车的车头且朝向行进方向的左右两侧之一。

8.根据权利要求4所述的***，其特征在于，

所述通信模块，还用于向所述远端监控装置上传所述障碍物信息、所述位置信息、所述运行姿态和所述运行速度，供所述远端监控装置进行下一步运输任务分析。

9.根据权利要求3至8任一项所述的***，其特征在于，

所述通信模块，还用于在所述线控单元控制所述集装箱卡车调整的速度和/或转角的变化值大于预设阈值时，向所述远端监控装置上报异常。