[发明专利]一种基于冗余设计的矿卡无人驾驶控制系统

说明书

本发明属于自动驾驶领域，特别涉及一种基于冗余设计的矿卡无人驾驶控制系统，包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器；第一控制器实现无人驾驶矿卡与外界的通信交互，将来自矿卡外的通信与定位信号数据进行处理并传递给第三控制器，同时接收来自第三控制器的数据并对其进行处理，之后将处理后的数据发送出去；第二控制器对矿卡外环境和道路环境进行感知处理，将感知数据进行融合分析，与第三控制器进行数据交互；第三控制器为控制系统的决策规划单元和各子系统的控制单元；第四控制器实现对矿卡执行机构的控制，以及控制系统的电源管理。本发明提高了无人驾驶矿卡通信的稳定性、车辆行驶的安全性以及矿卡对于矿区道路的感知效果。

技术领域

本发明属于自动驾驶领域，特别涉及一种基于冗余设计的矿卡无人驾驶控制系统，具体涉及无人驾驶矿卡的硬件系统以及无人驾驶系统硬件的冗余设计方法。

背景技术

矿卡，又称翻斗车，常用作矿区中的装卸运输工作，具有载重大、装载车箱可翻斜的优点，同时相比于乘用车辆也有笨重、司机可视区域小的缺点，导致安全系数较低。

目前针对无人驾驶车辆的硬件系统冗余设计内容较少，传统乘用车辆相关研究主要是针对现有车辆的较少电气硬件架构进行冗余设计，且一般只包括一个整车控制器的冗余设计。中国专利CN201620289610.2公开了一一种分布式架构的控制器及供电冗余电动智能汽车电气系统，该技术主要针对单车控制方面的硬件冗余考虑较多，而没有对无人驾驶系统通信组件进行冗余设计，因此不能完全适用于无人驾驶的多控制器情况。中国专利CN201610578625.5虽然提到了无人驾驶车辆和装置的设计方法，但主要是对于乘用车、道路车辆的设计方法，对于行驶缓慢、体积庞大的矿卡来说并不完全适用。

发明内容

为解决矿卡实现无人驾驶应用没有可靠的无人驾驶硬件系统的问题，本发明提供了一种基于冗余设计的矿卡无人驾驶控制系统，实现对无人驾驶矿卡的改造与运行。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于冗余设计的矿卡无人驾驶控制系统，包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器；

所述第一控制器用于实现矿卡与外界的通信交互，将来自矿卡外的通信信号与定位信号数据进行处理并传递给所述第三控制器，同时接收来自所述第三控制器的数据并对其进行处理，之后将处理后的数据发送出去；所述第一控制器采用冗余设计，包括互为冗余的原控制器1A和冗余控制器1B，正常工作时，原控制器1A参与工作，冗余控制器1B不参与工作，若冗余控制器1B发生异常，原控制器1A向人机交互应用层上传冗余控制器1B的故障信息；若原控制器1A发生异常，冗余控制器1B接管原控制器1A开始工作，并向人机交互应用层上传原控制器1A的故障信息；

所述第二控制器用于对矿卡外环境和道路环境进行感知处理，将来自多种雷达的感知数据进行融合分析，与所述第三控制器进行数据交互；

所述第三控制器用作所述控制系统的决策规划单元和矿卡的控制单元；所述第三控制器采用冗余设计，包括互为冗余的原控制器3A和冗余控制器3B，正常工作时，原控制器3A参与工作，冗余控制器3B不参与工作，若冗余控制器3B发生异常，原控制器3A向人机交互应用层上传冗余控制器3B的故障信息；若原控制器3A发生异常，冗余控制器3B接管原控制器3A开始工作，并向人机交互应用层上传原控制器3A的故障信息；

所述第四控制器用于实现对矿卡执行机构的控制，以及所述控制系统的电源管理。

一些实施方式中，所述第一控制器包括V2N通信模块、V2X通信模块、组合导航定位模块和网关CPU；