CN110949377A - 一种低速无人车的判断急停方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了判断急停方法及应用方法的急停保护系统，解决了现阶段的无人驾驶车辆，均未装配比较完善的安全保护系统的问题。本发明包括判断急停方法和应用判断急停方法的系统。本发明使得车辆在行驶过程中，可以人为触发安全保护系统，可以通过多种传感器监控到的系统内部故障产生急停信号来触发安全保护系统，也可以通过中远距离遥控器来触发安全保护系统，提高车辆在各种行车过程中的控制能力及安全性。
Description
技术领域
本发明涉及低速无人车领域，具体涉及判断急停方法及应用方法的急停保护系统。
背景技术
随着人工智能技术的发展，人工智能更多的被用于许多无人值守系统，如无人值守的汽车、高铁、无人机。这些无人值守系统都有安全漏洞的风险，一旦被网络劫持，将带来严重的安全问题。人工智能所依赖的传感器可以被干扰，系统自身也可能被欺骗或入侵。在技术还未得到充分验证的情况下，无人驾驶从个别行业的小范围试验扩展到大规模商用，还有一段路要走。
最近两年，国内外发生多起与无人驾驶相关的安全事故，让公众对于无人驾驶的安全性更增添了一些担忧，没有安全，就不可能有智能汽车时代真正到来。
现阶段的无人驾驶车辆，均未装配比较完善的安全保护系统。
发明内容
考虑到车辆实际行驶过程中环境的复杂性及多变性，行车安全应该放在首位考虑。
本发明所要解决的技术问题是：现阶段的无人驾驶车辆未装配比较完善的安全保护系统。本发明提供了解决上述问题的判断急停方法及应用方法的急停保护系统。
本发明通过下述技术方案实现：
一种低速无人车判断急停方法，包括判断急停状态的循环过程，步骤如下：
第1步：判断急停情况为硬急停状态的三种状态：急停状态、非急停状态、急停等待状态，对三种不同状态分类三种对应情形处理，
情形1：硬急停状态为硬急停状态的非急停状态，跳转至第2步进行处理；
情形2：硬急停状态为硬急停状态的急停状态则直接进行第8步；
情形3：硬急停状态为硬急停状态的急停等待状态则直接进行第9步；
第2步：硬急停状态为硬急停状态的非急停状态，则判断硬急停状态的非急停状态是否硬急停触发，硬急停触发则进行第3步，硬急停未触发则跳过第3步直接进行第4步；
第3步：依次进行流程如下：切断MCU电源、断开48V抱闸继电器、抱闸，软急停状态更新为软急停状态的非急停状态，硬急停打断软急停，硬急停解除不需要软急停触发参与，硬急停状态更新为硬急停状态的急停等待状态；
第4步：判断急停情况为软急停状态的三种状态：软急停状态的急停状态、软急停状态的非急停状态、软急停状态的急停等待状态，软急停状态是软急停状态的非急停状态则进行第5步，软急停状态是软急停状态的急停状态则跳过第5步直接进行第6步，软急停状态是软急停状态的急停等待状态跳过5、6步直接进行第7步；
第5步：软急停状态的非急停状态是软急停触发：CAN信号跳变、断开48V继电器使电机抱闸、软急停状态更新为软急停状态的急停状态，进入第6步6.1：急停完成；
第6步：判断急停是否完成；
6.1：急停完成：抱闸，超过30秒软急停状态更新为软急停状态的急停等待状态，进入第7步；
6.2：急停未完成：超过30秒软急停状态更新为软急停状态的急停等待状态，进入第7步；
第7步：确认收到相应解除指令源后解除急停，软急停状态更新为软急停状态的非急停状态并解除循环；
第8步：判断急停是否完成；
8.1：急停完成：抱闸，超过30秒硬急停状态更新为急停等待状态；
8.2：急停未完成：超过30秒硬急停状态更新为急停等待状态；
第9步：确认收到相应解除指令源后解除急停，硬急停状态更新为非急停状态并解除循环。
应用所述的一种低速无人车判断急停方法的系统，包括应用所述判断急停方法的VCU(整车控制器)、外部CAN和抱闸继电器，底盘安全保护按键触发模块，车辆外壳左、右安全保护按键触发模块，遥控器安全保护拨杆触发模块，无线遥控器安全保护按键触发模块，IPC触发急停模块，Bumper触发急停模块；
触发急停情形时，遥控器安全保护拨杆触发模块、无线遥控器安全保护按键触发模块、底盘安全保护按键触发模块和IPC触发急停模块均通过外部CAN向VCU发送急停信号，VCU解析接收到的急停信号并控制断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
而车辆外壳左、右安全保护按键触发模块和Bumper触发急停模块则通过直接与VCU链接的方式来向VCU发送急停信号，VCU解析接收到的急停信号并控制断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
所述VCU对设备及报文进行检测，发现设备故障或者通讯中断导致报文丢失后立即断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
低速无人车行驶过程中，还可以通过人为触发低速无人车复合触发急停保护系统中的无线遥控器安全保护按键触发模块，急停信号由于无线遥控器安全保护按键触发模块中的多种传感器监控产生使低速无人车复合触发急停保护系统自动监测内部故障触发抱闸操作，遭遇紧急情况通过中远距离无线遥控器触发安全保护系统。
进一步地，还包括电源系统，所述电源系统由组合锂电池、DCDC和直流接触器构成，所述电源系统供电于无人车复合触发急停保护系统，所述直流接触器的闭合和断开受到VCU控制从而控制无人车复合触发急停保护系统通断电。
进一步地，还包括机械抱闸装置，所述机械抱闸装置包括电机、电磁抱闸线圈、衔铁、铁芯、闸瓦和闸轮；断开所述抱闸继电器，电机失电，同时电磁抱闸线圈也失电，衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，所述抱闸继电器采用48V抱闸继电器。
进一步地，还包括安装在低速无人车上的Bumper防撞装置，所述Bumper防撞装置在低速无人车发生碰撞时内部Bumper开关断开，所述Bumper开关直接与VCU连接，VCU通过检测所述Bumper开关的高低电平变化并根据接收到的急停信号处理后控制抱闸继电器断开进行电磁抱闸。
为了无人车的安全考虑，增加了多种触发安全保护控制系统；该系统通过外部左右安全保护按键、底盘安全保护按键、遥控器安全保护拨杆、无线遥控器安全保护按键、IPC(上位机)、Bumper(防撞安全保护装置)、设备报错及报文丢失7种不同的控制方式，实现精准快速响应使车辆在最短的时间停下来，保证车辆及行人的安全。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明使得车辆在行驶过程中，可以人为触发安全保护系统；
本发明可以通过多种传感器监控到的系统内部故障产生急停信号来触发安全保护系统；
本发明遇到紧急情况也可以通过中远距离遥控器来触发安全保护系统；
本发明将多达7种触发安全保护的控制系统融合在一起，提高车辆在各种行车过程中的控制能力及安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的判断急停方法逻辑流程图。
图2为本发明应用判断急停方法的系统模块图。
具体实施方式
在对本发明的任意实施例进行详细的描述之前，应该理解本发明的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本发明可采用其它的实施例，并且可以以各种方式被实施或被执行。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改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
一种低速无人车判断急停方法，如图1所示，包括判断急停状态的循环过程，步骤如下：
第1步：判断急停情况为硬急停状态的三种状态：急停状态、非急停状态、急停等待状态，对三种不同状态分类三种对应情形处理，
情形1：硬急停状态为硬急停状态的非急停状态，跳转至第2步进行处理；
情形2：硬急停状态为硬急停状态的急停状态则直接进行第8步；
情形3：硬急停状态为硬急停状态的急停等待状态则直接进行第9步；
第2步：硬急停状态为硬急停状态的非急停状态，则判断硬急停状态的非急停状态是否硬急停触发，硬急停触发则进行第3步，硬急停未触发则跳过第3步直接进行第4步；
第3步：依次进行流程如下：切断MCU电源、断开48V抱闸继电器、抱闸，软急停状态更新为软急停状态的非急停状态，硬急停打断软急停，硬急停解除不需要软急停触发参与，硬急停状态更新为硬急停状态的急停等待状态；
第4步：判断急停情况为软急停状态的三种状态：软急停状态的急停状态、软急停状态的非急停状态、软急停状态的急停等待状态，软急停状态是软急停状态的非急停状态则进行第5步，软急停状态是软急停状态的急停状态则跳过第5步直接进行第6步，软急停状态是软急停状态的急停等待状态跳过5、6步直接进行第7步；
第5步：软急停状态的非急停状态是软急停触发：CAN信号跳变、断开48V继电器使电机抱闸、软急停状态更新为软急停状态的急停状态，进入第6步6.1：急停完成；
第6步：判断急停是否完成；
6.1：急停完成：抱闸，超过30秒软急停状态更新为软急停状态的急停等待状态，进入第7步；
6.2：急停未完成：超过30秒软急停状态更新为软急停状态的急停等待状态，进入第7步；
第7步：确认收到相应解除指令源后解除急停，软急停状态更新为软急停状态的非急停状态并解除循环；
第8步：判断急停是否完成；
8.1：急停完成：抱闸，超过30秒硬急停状态更新为急停等待状态；
8.2：急停未完成：超过30秒硬急停状态更新为急停等待状态；
第9步：确认收到相应解除指令源后解除急停，硬急停状态更新为非急停状态并解除循环。
应用所述的一种低速无人车判断急停方法的系统，如图2所示，包括应用所述判断急停方法的VCU(整车控制器)、外部CAN和抱闸继电器，底盘安全保护按键触发模块，车辆外壳左、右安全保护按键触发模块，遥控器安全保护拨杆触发模块，无线遥控器安全保护按键触发模块，IPC触发急停模块，Bumper触发急停模块；
触发急停情形时，遥控器安全保护拨杆触发模块、无线遥控器安全保护按键触发模块、底盘安全保护按键触发模块和IPC触发急停模块均通过外部CAN向VCU发送急停信号，VCU解析接收到的急停信号并控制断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
而车辆外壳左、右安全保护按键触发模块和Bumper触发急停模块则通过直接与VCU链接的方式来向VCU发送急停信号，VCU解析接收到的急停信号并控制断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
所述VCU对设备及报文进行检测，发现设备故障或者通讯中断导致报文丢失后立即断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
低速无人车行驶过程中，还可以通过人为触发低速无人车复合触发急停保护系统中的无线遥控器安全保护按键触发模块，急停信号由于无线遥控器安全保护按键触发模块中的多种传感器监控产生使低速无人车复合触发急停保护系统自动监测内部故障触发抱闸操作，遭遇紧急情况通过中远距离无线遥控器触发安全保护系统。
优选的，还包括电源系统，所述电源系统由组合锂电池、DCDC和直流接触器构成，所述电源系统供电于无人车复合触发急停保护系统，所述直流接触器的闭合和断开受到VCU控制从而控制无人车复合触发急停保护系统通断电。
优选的，还包括机械抱闸装置，所述机械抱闸装置包括电机、电磁抱闸线圈、衔铁、铁芯、闸瓦和闸轮；断开所述抱闸继电器，电机失电，同时电磁抱闸线圈也失电，衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，所述抱闸继电器采用48V抱闸继电器。
优选的，还包括安装在低速无人车上的Bumper防撞装置，所述Bumper防撞装置在低速无人车发生碰撞时内部Bumper开关断开，所述Bumper开关直接与VCU连接，VCU通过检测所述Bumper开关的高低电平变化并根据接收到的急停信号处理后控制抱闸继电器断开进行电磁抱闸。
为了无人车的安全考虑，增加了多种触发安全保护控制系统；该系统通过外部左右安全保护按键、底盘安全保护按键、遥控器安全保护拨杆、无线遥控器安全保护按键、IPC(上位机)、Bumper(防撞安全保护装置)、设备报错及报文丢失7种不同的控制方式，实现精准快速响应使车辆在最短的时间停下来，保证车辆及行人的安全。
电源系统：主要由锂电池PACK，DCDC,及直流接触器构成，该系统为整个系统提供电能。VCU通过控制直流接触器的闭合与断开来给系统供电。
信号采集及处理系统：本系统通讯主要是通过CAN总线完成，其标准有CAN2.0A及CANOPEN两种模式。本系统的VCU作为信号系统的核心单元。VCU主要是接收和处理来自外部及锂电池PACK的CAN信号、急停信号的状态。最后，再将上位机需要的部分信号通过CAN总线发送给上位机。
安全保护控制系统：主要由电机抱闸装置、触发器组成。VCU通过接收到CAN总线的急停信号来控制抱闸继电器断开，使制动电机失电，从而抱闸，达到急停的目的。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低速无人车判断急停方法，其特征在于，包括判断急停状态的循环过程，步骤如下：
第1步：判断急停情况为硬急停状态的三种状态：急停状态、非急停状态、急停等待状态，对三种不同状态分类三种对应情形处理，
情形1：硬急停状态为硬急停状态的非急停状态，跳转至第2步进行处理；
情形2：硬急停状态为硬急停状态的急停状态则直接进行第8步；
情形3：硬急停状态为硬急停状态的急停等待状态则直接进行第9步；
第2步：硬急停状态为硬急停状态的非急停状态，则判断硬急停状态的非急停状态是否硬急停触发，硬急停触发则进行第3步，硬急停未触发则跳过第3步直接进行第4步；
第3步：依次进行流程如下：切断MCU电源、断开48V抱闸继电器、抱闸，软急停状态更新为软急停状态的非急停状态，硬急停打断软急停，硬急停解除不需要软急停触发参与，硬急停状态更新为硬急停状态的急停等待状态；
第4步：判断急停情况为软急停状态的三种状态：软急停状态的急停状态、软急停状态的非急停状态、软急停状态的急停等待状态，软急停状态是软急停状态的非急停状态则进行第5步，软急停状态是软急停状态的急停状态则跳过第5步直接进行第6步，软急停状态是软急停状态的急停等待状态跳过5、6步直接进行第7步；
第5步：软急停状态的非急停状态是软急停触发：CAN信号跳变、断开48V继电器使电机抱闸、软急停状态更新为软急停状态的急停状态，进入第6步6.1：急停完成；
第6步：判断急停是否完成；
6.1：急停完成：抱闸，超过30秒软急停状态更新为软急停状态的急停等待状态，进入第7步；
6.2：急停未完成：超过30秒软急停状态更新为软急停状态的急停等待状态，进入第7步；
第7步：确认收到相应解除指令源后解除急停，软急停状态更新为软急停状态的非急停状态并解除循环；
第8步：判断急停是否完成；
8.1：急停完成：抱闸，超过30秒硬急停状态更新为急停等待状态；
8.2：急停未完成：超过30秒硬急停状态更新为急停等待状态；
第9步：确认收到相应解除指令源后解除急停，硬急停状态更新为非急停状态并解除循环。
2.应用权利要求1所述的一种低速无人车判断急停方法的系统，其特征在于，包括应用所述判断急停方法的VCU、外部CAN和抱闸继电器，还包括底盘安全保护按键触发模块，车辆外壳左、右安全保护按键触发模块，遥控器安全保护拨杆触发模块，无线遥控器安全保护按键触发模块，IPC触发急停模块，Bumper触发急停模块；
触发急停情形时，遥控器安全保护拨杆触发模块、无线遥控器安全保护按键触发模块、底盘安全保护按键触发模块和IPC触发急停模块均通过外部CAN向VCU发送急停信号，VCU解析接收到的急停信号并控制断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
而车辆外壳左、右安全保护按键触发模块和Bumper触发急停模块则通过直接与VCU链接的方式来向VCU发送急停信号，VCU解析接收到的急停信号并控制断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
所述VCU对设备及报文进行检测，发现设备故障或者通讯中断导致报文丢失后立即断开抱闸继电器后进行电磁抱闸；
低速无人车行驶过程中，还可以通过人为触发低速无人车复合触发急停保护系统中的无线遥控器安全保护按键触发模块，急停信号由于无线遥控器安全保护按键触发模块中的多种传感器监控产生使低速无人车复合触发急停保护系统自动监测内部故障触发抱闸操作，遭遇紧急情况通过中远距离无线遥控器触发安全保护系统。
3.根据权利要求2所述的一种低速无人车判断急停方法的系统，其特征在于，还包括电源系统，所述电源系统由组合锂电池、DCDC和直流接触器构成，所述电源系统供电于无人车复合触发急停保护系统，所述直流接触器的闭合和断开受到VCU控制从而控制无人车复合触发急停保护系统通断电。
4.根据权利要求2所述的一种低速无人车判断急停方法的系统，其特征在于，还包括机械抱闸装置，所述机械抱闸装置包括电机、电磁抱闸线圈、衔铁、铁芯、闸瓦和闸轮；断开所述抱闸继电器，电机失电，同时电磁抱闸线圈也失电，衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦抱住闸轮，所述抱闸继电器采用48V抱闸继电器。
5.根据权利要求2所述的一种低速无人车判断急停方法的系统，其特征在于，还包括安装在低速无人车上的Bumper防撞装置，所述Bumper防撞装置在低速无人车发生碰撞时内部Bumper开关断开，所述Bumper开关直接与VCU连接，VCU通过检测所述Bumper开关的高低电平变化并根据接收到的急停信号处理后控制抱闸继电器断开进行电磁抱闸。
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