远程自动驾驶车房及其使用方法

技术领域

本发明涉及远程自动驾驶车房领域，尤其是涉及一种远程自动驾驶车房及其使用方法。

背景技术

近年来汽车行业的发展很迅速，很多人都拥有自己的轿车，随着人们生活水平的提高，消费理念与消费需求都发生了巨大变化，人们对汽车上旅游设施及旅游用品的需求也越来越高，现有技术中的汽车空间小、功能单一、设备简单，不能满足人们日益增长的消费需求，所以，房车渐渐走入人们的视眼，其兼具“房”与“车”两大功能，但其属性还是车。

车房属于更大更豪华的房车，因为没有轮子，所以只能用大型的平板车来托运。但是目前大型的平板车并不是标配，并不与车房随着进行搭配。车房需要短距离移动时采用大型的平板车来托运并不方便，在对车房基地进行大规模排整的时候，托运车不具有远程操控的效果，需要人员现场控制配合车房基地进行大规模排整，目前采用的远程驾驶操控系统受驾驶车辆配置影响，存在远程驾驶操控误差较大，且响应时间较长等问题，提出设计基于5G的远程驾驶操控系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种远程自动驾驶车房及其使用方法，解决车房需要短距离移动时采用大型的平板车来托运并不方便的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种远程自动驾驶车房，包括车房，车房底部设置在驾驶底座上，驾驶底座内部设有控制中心、电动转向系统和驱动系统，车房上设置多个摄像头，多个摄像头与控制中心电连接，控制中心通过网络传输系统与基站连接，基站与主服务器连接，主服务器与远程驾驶仓连接，远程驾驶仓用于控制驾驶底座移动。

优选方案中，远程驾驶仓包括方向盘、控制加速踏板和刹车踏板，还设有多个显示屏，多个显示屏显示车房摄像头拍摄的图像形成远程驾驶视图。

优选方案中，车房前方顶部设有主摄像头，两侧设有侧摄像头，车房后方设有后摄像头。

优选方案中，车房顶部设有多个太阳能板，太阳能板与车房内部的蓄电池电连接，车房两侧还设有折叠的翼板，翼板上也设有多个太阳能板。

优选方案中，车房顶部设有无人机底座，无人机设置在无人机底座上，无人机底座上设有充电系统，充电系统与无人机电连接。

优选方案中，车房两侧设有伸缩的侧承重板，还设有千金顶，千金顶设置在侧承重板，侧承重板用于顶起车房。

优选方案中，千金顶为手摇千斤顶，包括固定座，固定座设置在侧承重板上，固定支腿设置在固定座内部，固定支腿与伸缩杆滑动连接，伸缩杆下端设有铰接的支撑脚，固定支腿内部与螺杆转动连接，伸缩杆上方的螺母座与螺杆螺纹连接，固定座一侧设有齿轮箱，齿轮箱与螺杆连接。

优选方案中，螺杆上设有第一锥齿轮，固定支腿上设有第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，齿轮箱内部的三级减速齿轮与第二锥齿轮连接，摇把与三级减速齿轮连接。

优选方案中，车房底部设有多个支撑板，支撑板与驾驶底座上的对接安装板连接，支撑板通过电动升降支腿与车房连接，车房内部还设有平衡系统控制器，平衡系统控制器与电动升降支腿电连接。

该方法包括：

S1、车房运输放置方法：车房两侧的侧承重板抽出，将四个千金顶安装在侧承重板上，手摇千金顶使车房抬起脱离驾驶底座；

S2、将驾驶底座移出，控制千金顶使车房落下，使支撑板抵靠到地面上，完成车房的放置，启动车房内部的平衡系统控制器，平衡系统控制器检测车房的平衡状态，通过控制电动升降支腿升降，自动调节车房的平衡；

S3、车房两侧的车窗外部的翼板升起，翼板和车房顶部的太阳能板开始为车房内部供电；

S4、车房自动驾驶方法：车房通过支撑板固定在驾驶底座上，车房上的主摄像头、侧摄像头和后摄像头分别与驾驶底座内部的传输系统连接，主摄像头、侧摄像头和后摄像头采用鱼眼摄像头；

S5、车辆四周的环境信息通过前后左右四个鱼眼摄像头获取，再通过合理的畸变校正算法对得到的图像进行校正；

然后，通过图像俯投影技术将校正后的四幅图像投影到同意坐标系中，提取相邻图像中重叠区域的特征点并进行匹配，根据配准的结果完成周视俯瞰图的拼接；

根据车道线检测算法和车道线识别算法完成周视鸟瞰图像中车道线信息的感知，通过障碍物感知算法完成周视鸟瞰图中特殊障碍物的感知；

S6、传动装置包括两部分：减速装置，用于降低电机输出转速、提高输出转矩；运动转换机构，用于将旋转运动转化为直线运动；

S7、转向系统的操纵机构主要包括转向盘、转角传感器、转矩传感器、路感电机及其减速器；

转角传感器和转矩传感器将驾驶员的转向意图传递给中央控制单元同时接受中央控制单元向路感电机发送的控制信号，产生转向盘回正力矩，为驾驶员提供路感信息；

转向系统的执行机构主要包括齿轮齿条转向器、转向执行电机、转向阻力传感器和直线位移传感器；

转向阻力传感器和直线位移传感器将信号发送给中央控制单元，同时接收中央控制单元发送的转向信号，驱动执行电机旋转，带动齿轮齿条转向器产生相应前轮转角，实现车辆转向；

S8、远程操控部分由转向操控模型、换挡操控模型、踏板操控模型、显示器*3、5GCPE几部分组成；

首先确定远程控制驾驶员的控制电机与方向盘转角的关系，即：

δ

式中，δ

根据控制电机与方向盘转角关系，得到车辆方向盘转动角速度与电机的角速度之间的关系为：

ω

式中，ω

根据拉格朗日方程，求出远程驾驶转向操控的动力学方程为：

式中，L表示远程驾驶转向操控距离，θ代表驾驶转向操控的角度，将公式(4)代入相关数据，可以得到：

式中，J表示方向盘的等效转动惯量，ω表示方向盘转动角的加速度；

换挡操控模型是将档位机械手分解为三个子机构，以O a为基坐标的开链表示为：

式中，I代表机械手分解运行参量，m代表基坐标数量，v代表档位机械手运行速度；

以O

以O

因此，可以得出档位操控的驱动方程为：

踏板操控建模也采用拉格朗日方程，建立脚踏板的动力学模型，脚踏板的动能和势能可以表示为：

式中，α代表脚踏板的动能修正系数；

式中，g代表脚踏板的重力；

将脚踏板的动能和势能代入到拉格朗日方程，可以得到：

依据转向操控模型、换挡操控模型及踏板操控模型，得到了远程驾驶操控模型为：

通过转向操控、换挡操控及踏板操控的动力学分析，分别建立转向操控模型、换挡操控模型及踏板操控模型，从而完成远程驾驶操控模型的建立。

本发明提供了一种远程自动驾驶车房及其使用方法，实现了车房随时移动，能够实现单个车房配置单个驾驶底座，驾驶底座支持远程驾驶，能够在控制中心移动整个车房，方便对车房进行短距离移动，采用5g传输技术实现了对车房的远程操控，通过5G网络实时传输的优良特性车辆线控系统实现远程操作驾驶车房的功能，改善了驾驶员的工作环境，增加了车房内部的使用空间，使车房的使用效果提高，保证了驾驶员的操作安全，同时也提高了车房的空间的利用率，具有良好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明远程驾驶系统示意图；

图2是本发明车房总体外观结构图；

图3是本发明车房主视结构图；

图4是本发明车房顶起结构图；

图5是本发明车房顶起左视结构图；

图6是本发明车房顶起后移动驾驶底座结构图；

图7是本发明车房顶起后移动驾驶底座左视结构图；

图8是本发明千金顶结构图；

图9是本发明千金顶剖视结构图；

图中：远程驾驶仓1；主服务器2；基站3；车房4；翼板401；太阳能板402；操作仓403；无人机底座404；侧承重板405；驾驶底座5；对接安装板501；侧摄像头6；主摄像头7；无人机8；前激光雷达9；后激光雷达11；后摄像头12；千金顶13；固定座1301；固定支腿1302；伸缩杆1303；支撑脚1304；摇把1305；齿轮箱1306；螺母座1307；第一锥齿轮1308；第二锥齿轮1309；三级减速齿轮1310；支撑板14；电动升降支腿15；平衡系统控制器16。

具体实施方式

实施例1

如图1～9所示，一种远程自动驾驶车房，包括车房4，车房4底部设置在驾驶底座5上，驾驶底座5内部设有控制中心、电动转向系统和驱动系统，车房4上设置多个摄像头，多个摄像头与控制中心电连接，控制中心通过网络传输系统与基站3连接，基站3与主服务器2连接，主服务器2与远程驾驶仓1连接，远程驾驶仓1用于控制驾驶底座5移动。实现了车房随时移动，能够实现单个车房配置单个驾驶底座5，驾驶底座5支持远程驾驶，能够在控制中心移动整个车房，方便对车房进行短距离移动，采用5g传输技术实现了对车房的远程操控，通过5G网络实时传输的优良特性车辆线控系统实现远程操作驾驶车房的功能，改善了驾驶员的工作环境，增加了车房内部的使用空间，使车房的使用效果提高，

优选方案中，远程驾驶仓1包括方向盘、控制加速踏板和刹车踏板，还设有多个显示屏，多个显示屏显示车房4摄像头拍摄的图像形成远程驾驶视图。远程驾驶仓1起到远程驾驶技术效果。

优选方案中，车房4前方顶部设有主摄像头7，两侧设有侧摄像头6，车房4后方设有后摄像头12。车辆四周的环境信息通过前后左右四个鱼眼摄像头获取，再通过合理的畸变校正算法对得到的图像进行校正。

然后，通过图像俯投影技术将校正后的四幅图像投影到同意坐标系中，提取相邻图像中重叠区域的特征点并进行匹配，根据配准的结果完成周视俯瞰图的拼接。

根据车道线检测算法和车道线识别算法完成周视鸟瞰图像中车道线信息的感知，通过障碍物感知算法完成周视鸟瞰图中特殊障碍物的感知。

传动装置包括两部分：减速装置，用于降低电机输出转速、提高输出转矩；运动转换机构，用于将旋转运动转化为直线运动。

优选方案中，车房4顶部设有多个太阳能板402，太阳能板402与车房4内部的蓄电池电连接，车房4两侧还设有折叠的翼板401，翼板401上也设有多个太阳能板402。太阳能板402能够保住车房4内部用电。

优选方案中，车房4顶部设有无人机底座404，无人机8设置在无人机底座404上，无人机底座404上设有充电系统，充电系统与无人机8电连接。无人机8能够起飞后能够辅助驾驶整个车房4。

优选方案中，车房4两侧设有伸缩的侧承重板405，还设有千金顶13，千金顶13设置在侧承重板405，侧承重板405用于顶起车房4。

优选方案中，千金顶13为手摇千斤顶，包括固定座1301，固定座1301设置在侧承重板405上，固定支腿1302设置在固定座1301内部，固定支腿1302与伸缩杆1303滑动连接，伸缩杆1303下端设有铰接的支撑脚1304，固定支腿1302内部与螺杆转动连接，伸缩杆1303上方的螺母座1307与螺杆螺纹连接，固定座1301一侧设有齿轮箱1306，齿轮箱1306与螺杆连接。

优选方案中，螺杆上设有第一锥齿轮1308，固定支腿1302上设有第二锥齿轮1309，第二锥齿轮1309与第一锥齿轮1308啮合，齿轮箱1306内部的三级减速齿轮1310与第二锥齿轮1309连接，摇把1305与三级减速齿轮1310连接。

优选方案中，车房4底部设有多个支撑板14，支撑板14与驾驶底座5上的对接安装板501连接，支撑板14通过电动升降支腿15与车房4连接，车房4内部还设有平衡系统控制器16，平衡系统控制器16与电动升降支腿15电连接。车房4两侧的侧承重板405抽出，将四个千金顶13安装在侧承重板405上，手摇千金顶13使车房4抬起脱离驾驶底座5。

将驾驶底座5移出，控制千金顶13使车房4落下，使支撑板14抵靠到地面上，完成车房4的放置。

实施例2

结合实施例1进一步说明，如图1-9所示结构，车房4运输放置方法：车房4两侧的侧承重板405抽出，将四个千金顶13安装在侧承重板405上，手摇千金顶13使车房4抬起脱离驾驶底座5。

将驾驶底座5移出，控制千金顶13使车房4落下，使支撑板14抵靠到地面上，完成车房4的放置，启动车房4内部的平衡系统控制器16，平衡系统控制器16检测车房4的平衡状态，通过控制电动升降支腿15升降，自动调节车房4的平衡。

车房4两侧的车窗外部的翼板401升起，翼板401和车房4顶部的太阳能板402开始为车房4内部供电。

车房4自动驾驶方法：车房4通过支撑板14固定在驾驶底座5上，车房4上的主摄像头7、侧摄像头6和后摄像头12分别与驾驶底座5内部的传输系统连接，主摄像头7、侧摄像头6和后摄像头12采用鱼眼摄像头。

车辆四周的环境信息通过前后左右四个鱼眼摄像头获取，再通过合理的畸变校正算法对得到的图像进行校正。

然后，通过图像俯投影技术将校正后的四幅图像投影到同意坐标系中，提取相邻图像中重叠区域的特征点并进行匹配，根据配准的结果完成周视俯瞰图的拼接。

根据车道线检测算法和车道线识别算法完成周视鸟瞰图像中车道线信息的感知，通过障碍物感知算法完成周视鸟瞰图中特殊障碍物的感知。

传动装置包括两部分：减速装置，用于降低电机输出转速、提高输出转矩；运动转换机构，用于将旋转运动转化为直线运动。

转向系统的操纵机构主要包括转向盘、转角传感器、转矩传感器、路感电机及其减速器。

转角传感器和转矩传感器将驾驶员的转向意图传递给中央控制单元同时接受中央控制单元向路感电机发送的控制信号，产生转向盘回正力矩，为驾驶员提供路感信息。

转向系统的执行机构主要包括齿轮齿条转向器、转向执行电机、转向阻力传感器和直线位移传感器。

转向阻力传感器和直线位移传感器将信号发送给中央控制单元，同时接收中央控制单元发送的转向信号，驱动执行电机旋转，带动齿轮齿条转向器产生相应前轮转角，实现车辆转向。

实施例3

结合实施例1-2进一步说明，如图1-9所示结构，远程操控部分由转向操控模型、换挡操控模型、踏板操控模型、显示器*3、5GCPE几部分组成；

首先确定远程控制驾驶员的控制电机与方向盘转角的关系，即：

δ

式中，δ

根据控制电机与方向盘转角关系，得到车辆方向盘转动角速度与电机的角速度之间的关系为：

ω

式中，ω

根据拉格朗日方程，求出远程驾驶转向操控的动力学方程为：

式中，L表示远程驾驶转向操控距离，θ代表驾驶转向操控的角度，将公式(4)代入相关数据，可以得到：

式中，J表示方向盘的等效转动惯量，ω表示方向盘转动角的加速度；

换挡操控模型是将档位机械手分解为三个子机构，以O a为基坐标的开链表示为：

式中，I代表机械手分解运行参量，m代表基坐标数量，v代表档位机械手运行速度；

以O

以O

因此，可以得出档位操控的驱动方程为：

踏板操控建模也采用拉格朗日方程，建立脚踏板的动力学模型，脚踏板的动能和势能可以表示为：

式中，α代表脚踏板的动能修正系数；

式中，g代表脚踏板的重力；

将脚踏板的动能和势能代入到拉格朗日方程，可以得到：

依据转向操控模型、换挡操控模型及踏板操控模型，得到了远程驾驶操控模型为：

通过转向操控、换挡操控及踏板操控的动力学分析，分别建立转向操控模型、换挡操控模型及踏板操控模型，从而完成远程驾驶操控模型的建立。

实施例4

结合实施例1-3进一步说明，如图1-9所示结构，基于5G的远程遥控驾驶是利用遥控驾驶管理平台，通过5G网络与被远程遥控车辆的自动驾驶系统以及视频采集设备进行数据交互，实现对遥控车辆的实时监测和管控，实现自动驾驶和远程驾驶平滑切换。伍庆龙基于RCD(车辆的遥控驱动器)介绍了其基本功能，并介绍了实现基本功能所。

需的硬件配置，提出了新能源汽车RCD的系统架构设计方案和控制策略并展望了RCD未来的发展。本文系统是由智能驾驶车辆端、视频采集设备(车端)、5G网络、远程辅助驾驶控制器和驾驶平台等部分组成的协同共驾系统。

系统的控制的基本原理可以理解为将被遥控车房上安装的相关传感器以及视频采集设备采集到的数据通过5G网络技术实时的呈现在远程驾驶室上，驾驶员通过采集到的车房的行驶情况适时地操控车房做出反应。

外场车辆端通过安装鱼眼摄像头，配合高精度定位和车身传感器，将车辆驾驶员前方240°视野图像、车辆位置信息、周边情况等回传到驾驶台上的三块高清显示屏上，辅助驾驶员进行路况判断和驾驶决策。

5G网络作为连接远程驾驶室与被控车辆的桥梁具有高数据速率、低延迟、节约能源、低成本和大规模设备连接的优点。被控车房采集到的数据通过5G网络实时的传递到远程驾驶室，远程驾驶室中驾驶员对于车辆方向盘、油门和刹车的操控信号，可以通过5G网络精准传达到无人驾驶车辆上。

远程驾驶端作为驾驶员作业的平台，拥有方向盘、油门以及制动踏板等控制车房的设施。驾驶员在远程驾驶室操控，驾驶的信息数据通过5G网络传递给无人驾驶的车房，从而达到控制车房的目的。

基于5G网络远程遥控系统，实现对车房的远程操控。说明了远程操控系统的原理以及实现远程操作所需的设备和具体的实现过程。

本文提出了远程操控系统架构的设计方案，实现了对车房的远程操控，并通过对八种典型工况的测试验证了系统的可行性。通过5G网络实时传输的优良特性和基于CAN总线的车辆线控系统实现远程操作驾驶车房的功能，改善了驾驶员的工作环境，增加了车房内部的使用空间，使车房的使用效果提高，保证了驾驶员的操作安全，同时也提高了车房的空间的利用率，具有良好的应用前景。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。