[发明专利]一种矿区无人驾驶车辆的紧急停车系统

权利要求书

1.一种矿区无人驾驶车辆的紧急停车系统，其特征在于，在车辆上安装毫米波雷达、摄像头、无线通信模块和5G通讯模块，所述系统包括车侧自动紧急制动模块、无线遥控制动模块和远程平台制动模块，车辆在矿区行驶运行出现异常或遇到紧急情况，车侧自动紧急制动模块开启，开启失败则切换无线遥控制动模块或远程平台制动模块接管车辆使其紧急停车；其中，

通过毫米波雷达及摄像头对障碍物进行特征提取，探测到障碍物的条件满足车侧自动紧急制动模块的开启条件，则车辆执行控制器通过CAN总线发送制动指令；

所述无线遥控制动模块通过操控遥控器以无线传输的方式对正在运行的车辆进行紧急停车，对遥控器按键输入需操控的车辆ID号，按下紧急停车按键，车辆上安装的无线通信模块接收到信号后发送控制指令给车辆执行控制器，车辆执行控制器做出响应使车辆紧急制动，同时，车辆执行命令时会向遥控器发出应答信号，遥控器中显示车辆已收到控制命令并且正在执行；

所述远程平台制动模块的运行步骤包括：

Step1：数据采集及处理：

Step1-1：通过毫米波雷达和摄像头采集车辆周围环境的图像及点云信息，通过毫米波雷达获取周围障碍物与本车辆的距离，通过车辆的OBD接口即On Board Diagnostics接口获取车辆行驶状态；

Step1-2：对步骤Step1-1获取的数据进行滤波、剔除异常数据、坐标转换，实现时空统一，使毫米波雷达数据投影到摄像头采集的图像上，利用端对端的神经网络SSD算法对图像进行特征提取完成障碍物分类和定位；

Step2：数据融合：对获取的障碍物的图像信息和障碍物的点云信息通过基于马氏距离的最近邻数据关联算法进行数据关联，获取关联成功的障碍物数据；

马氏距离其中，x是障碍物的点云信息投影在摄像头采集的图像上的坐标矩阵，y是端对端的神经网络SSD算法对图像上障碍物的定位中心坐标矩阵，Σ是图像上障碍物定位后的中心坐标的协方差矩阵，d为马氏距离；

Step3：建立数据库：对不同ID的车辆建立车辆运行状态数据库，记录车辆的运行状态实时信息及环境信息；

Step4：设定危险等级机制及制动措施；将车辆运行状态危险等级分为三级：无危险、一级危险、二级危险；设定阈值D₁为15米，D₂为25米；

无危险：车辆运行正常且周围障碍物与本车辆的距离大于阈值D₂；

一级危险：车辆运行正常，同时，周围障碍物与本车辆的距离大于阈值D₁且小于阈值D₂；

二级危险：车辆运行不正常或周围障碍物与本车辆的距离小于阈值D₁；

Step5：紧急制动；

当车辆出现二级危险时，远程平台制动模块弹出该车辆ID及询问是否立即停车，按下停车按钮即能下发制动命令。

2.根据权利要求1所述的一种矿区无人驾驶车辆的紧急停车系统，其特征在于，所述车侧自动紧急制动模块的运行步骤包括：

S1：获取数据；通过车辆上安装的毫米波雷达获取障碍物与本车辆的距离及障碍物速度，通过车辆的OBD接口获取本车辆的行驶速度；

S2：安全状态判断；通过基于时距的判断方法定义时间指标TTC，即Time toCollision，车侧自动紧急制动模块需要在时间指标TTC内完成制动，以避免与障碍物发生碰撞；

v_re＝v₁-v₂，

其中，d_l为车辆与障碍物的纵向距离，v_re为车辆与障碍物的纵向相对速度，v₁为障碍物的纵向速度，v₂为车辆的纵向速度；

S3：设定时间指标TTC阈值；采用分段控制的方式，根据步骤S2的车辆的纵向速度v₂，设定时间指标TTC的阈值：

S4：计算危险制动距离d_S＝TTC×v_re+d₀，其中，d₀＝1m表示车辆安全停车距离；

S5：紧急制动；车辆上安装的毫米波雷达检测车辆与障碍物的纵向距离d_l等于或小于危险制动距离d_S，远程平台制动模块与车辆上安装的5G通讯模块通讯，向车辆发出指令，车辆执行控制器通过CAN总线向发动机管理系统和车身电子稳定系统发送命令停止动力输出，从而停车。