一种重载车辆定位控制方法、装置及系统

技术领域

本发明属于自动驾驶车辆控制技术领域，具体地涉及一种重载车辆定位控制方法、装置及系统。

背景技术

在智慧园区,比如物流港口、物流园区、园区货物运转等，采用自动驾驶技术不仅可以减小人力成本，且可以大大提高工作效率。定位技术作为自动驾驶汽车的关键技术之一，是通过各种定位手段与多种传感器数据融合实现汽车的精确定位，让自动驾驶汽车获得自身确切位置，解决“我在哪儿”的问题。精确定位是自动驾驶汽车必不可少的功能，因其要求定位精度和可靠性更高、对基础地图和环境融合认知能力要求更高而面临更大的挑战，成为自动驾驶领域研究的热点，受到了工业界和学术界的广泛关注。

现有车辆采用PLC定位控制一般采用开环和闭环两种控制方式，开环控制主要是检测停止信号进行停止，但是由于负载的惯性较大特别是重载时会使车辆超越停止位；闭环控制也是检测停止信号开始进行停止，同样负载时的大惯性会使车辆超越停止位。此时，系统又控制车辆往后运行进行往返运动以达到停止位。

采用上述方式，其存在以下问题:采用现有控制方式需要更换具有运动控制功能的PLC控制器，导致系统成本增大、效率低下。

发明内容

为了解决现有方法需依赖具有运动控制功能的PLC控制器才能实现自动驾驶车辆高精度定位控制的问题,本发明提供一种重载车辆定位控制方法、装置及系统,其不需依赖具有运动控制功能的PLC控制器和具有运动控制功能的变频器，简化对控制的性能要求，降低系统成本。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种重载车辆定位控制方法，包括以下步骤:

获取被控车辆的行驶数据，所述行驶数据包括车辆重量M、刹车距离S

被控车辆从行驶路径起点出发运行稳定后按照刹车速度v

响应于检测到被控车辆行驶至刹车定位点且此时刹车定位点与行驶路径终点的距离大于等于所述刹车距离S

本发明第一方面提供的重载车辆定位控制方法,其基于数据集确定刹车距离和刹车速度,被控车辆在行驶路径上按照刹车速度行驶,在行驶至刹车定位点后,先均速行驶一时间段后再进行制动,由于数据集中的数据是由实验测得,被控车辆在到达刹车定位点后均速行驶一时间段t后再控制被控车辆制动,即可实现精准定位,避免被控车辆在定位点来回往复的运动。整个控制方法中不涉及PLC控制器的运动控制功能，对控制的性能要求低，降低系统成本。

在一种可能的设计中，所述获取被控车辆的行驶数据包括：

获取被控车辆的重量M；

根据所述被控车辆的重量M匹配所述数据集中的数据，以确定被控车辆的行驶数据。

在一种可能的设计中，所述获取被控车辆的行驶数据包括：

接收控制端下发的行驶数据，所述控制端通过获取被控车辆的重量M并根据所述重量M匹配数据集中的数据，以确定被控车辆的行驶数据。

本发明第二方面提供一种重载车辆定位控制方法，包括以下步骤:

获取被控车辆的行驶数据，所述行驶数据包括车辆重量M、刹车距离S

控制被控车辆从行驶路径起点出发运行稳定后以大于所述刹车速度v

响应于检测到被控车辆行驶至刹车定位点且此时刹车定位点与行驶路径终点的距离大于等于所述刹车距离S

本发明第二方面所提供的方法，与第一方面不同之处在于，车辆在制动之前有一个降速过程，在兼顾行驶速度的同时，减小刹车速度，减小制动时间，减小被控车辆的刹车片的磨损，提高被控车辆的维护时长。同样，整个控制方法中不涉及PLC控制器的运动控制功能，对控制的性能要求低，降低系统成本。

在一种可能的设计中，所述行驶数据还包括：运行速度v

所述控制被控车辆从行驶路径起点出发运行稳定后以大于所述刹车速度v

所述控制被控车辆降速行驶以使被控车辆行驶至刹车定位点时速度降至刹车速度v

本发明第三方面提供一种重载车辆定位控制装置，包括依次通信连接的存储器和PLC，所述存储器上存储有计算机程序，所述PLC上还连接有位置感应单元，所述位置感应单元用于感知位置数据，所述PLC用于读取所述计算机程序，执行第一方面、第二方面及其任一种可能的设计中所述的一种重载车辆定位控制方法。

本发明第四方面提供一种重载车辆定位控制装置，包括称重装置和第一位置传感器；

所述称重装置用于采集被控车辆重量M；

所述第一位置传感器用于告知被控车辆达到刹车定位点，所述第一位置传感器与车辆行驶路径终点的距离为数据集中所有行驶数据中的刹车距离的最大值，所述数据集中包括至少一条行驶数据，所述行驶数据包括车辆重量M、刹车距离S

在一种可能的设计中，还包括数据存储单元、行驶数据确认单元和通信单元；

所述数据存储单元用于存储所述数据集；

所述行驶数据确认单元用于根据所述被控车辆重量M匹配数据集中的数据，以确定被控车辆的行驶数据，所述数据集中包括车辆的重量、与车辆重量对应的刹车速度、与刹车速度对应的刹车距离；

所述通信单元用于将所述被控车辆的行驶数据发送给对应的被控车辆。

在一种可能的设计中，还包括至于第一位置传感器车辆行驶路径起点之间的第二位置传感器；

所述行驶数据还包括运行速度v

所述第二位置传感器用于告知被控车辆到达降速定位点，所述第二位置传感器与所述第一位置传感器之间的距离大于等于S

本发明第五方面提供一种重载车辆定位控制系统，包括第四方面及其任一种可能的设计中的一种重载车辆定位控制装置和第三方面中所述的一种重载车辆定位控制装置。

本发明与现有技术相比，至少具有以下优点和有益效果：本发明的通过检测被控车辆的质量，以匹配数据集中相应的行驶数据，以实现精准定位，整个方法不涉及PLC控制器和变频器的运动控制功能，对控制的性能要求低，降低系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中第一方面中被控车辆的行驶状态示意图；

图2为本发明实施例中第二方面中被控车辆的行驶状态示意图；

图3为本发明终端设备即被控车辆的结构原理图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在物流港口、物流园区、大型仓库的货物转运过程中，采用自动驾驶不仅可节省人力，也可大大提高转运效率和园区物流的可控性。基于此，本发明提供的方法、系统涉及终端设备和辅助设备两个部分，其中，终端设备即被控车辆，辅助设备即安装在物流港口、物流园区、大型仓库等区域的相关设备。

基于上述背景，本发明实施例第一方面提供一种重载车辆定位控制方法，该方法可以但不限于由现有智能汽车的PLC来执行，也可有外接的控制器来执行。此处的PLC可以是具有运动控制功能的PLC，也可是没有运动控制功能的PLC。具体的，该重载车辆定位控制方法包括以下步骤S101～步骤S103。需要说明的是,本方案中及的步骤S101至步骤S103并不是对各步骤先后顺序的限制，其仅起标示识别作用，各步骤的先后顺序以描述中信号的衔接顺序为主。

步骤S101、获取被控车辆的行驶数据，所述行驶数据包括车辆重量M、刹车距离S

数据集中的行驶数据是本方案中重要的一个因素，也是关系到本方案方法定位准确性的一个重要因素。在任何一个应用场景，需提前做准备，通过试验测试不同车辆重量下，重载货车在某一刹车速度下的刹车距离，当然，该刹车速度的选择可根据园区的限速要求、车辆的性能要求综合考虑，以获得多类型、多载重的自动驾驶被控车辆的最佳刹车距离和刹车速度。

在该步骤中，被控车辆的行驶数据可由被控车辆确定，也可由辅助装置来确定。

当行驶数据由被控车辆确定时，数据集存储在被控车辆端，被控车辆装货完成后进行称重，被控车辆获取称重装置传送的自身重量M数据后，根据重量M匹配所述数据集中的数据，即匹配与自身重量M对应的行驶数据，以确定被控车辆的行驶数据。

当行驶数据由辅助装置确定时，数据集存储在辅助装置端，被控车辆装货完成后进行称重，根据被控车辆的重量M匹配所述数据集中的数据，即匹配与自身重量M对应的行驶数据，以确定被控车辆的行驶数据。辅助装置再将行驶数据下发到对应的被控车辆即可。

步骤S102、被控车辆从行驶路径起点出发运行稳定后按照刹车速度v

步骤S103、响应于检测到被控车辆行驶至刹车定位点且此时刹车定位点与行驶路径终点的距离大于等于所述刹车距离S

针对同一智慧园区，不同载重的被控车辆其行驶速度不同，即确定的最佳行驶速度不同，刹车定位点的检测是需要在智慧园区安装对应的传感器完成的，为了减小传感器的安装数量，刹车定位点的选择是一个问题。本方案将刹车定位点与行驶路径终点的距离为数据集中所有行驶数据中的刹车距离的最大值，以满足某一应用园区所有的载重车辆的需求。当某一载重的被控车辆平稳运行时的行驶速度为数据集中的最大值，其到达该点后直接刹车即可，即直接控制抱闸即可；当某一载重的被控车辆平稳运行时的行驶速度小于数据集中的最大值，其到达该点后继续平稳运行一时间段，达到距离终点的距离与自身行驶数据中的刹车距离相等的点开始控制抱闸即可实现精准定位。基于本实施例第一方面提供的方法，辅助装置对应的有两种结构。

其一，基于行驶数据由被控车辆确定，此时，如图1所示，辅助装置包括称重装置SP、第一位置传感器SQ2和通信单元；所述称重装置用于采集被控车辆重量M,可安装在被控车辆行驶路径的起点；所述第一位置传感器SQ2用于告知被控车辆达到刹车定位点，所述第一位置传感器与车辆行驶路径终点的距离为数据集中所有行驶数据中的刹车距离的最大值S

其二，基于行驶数据由辅助装置端确定，此时，在上述结构的基础上，辅助装置还包括数据存储单元、行驶数据确认单元。所述数据存储单元用于存储所述数据集。所述行驶数据确认单元用于根据所述被控车辆重量M匹配数据集中的数据，以确定被控车辆的行驶数据，所述数据集中包括车辆的重量、与车辆重量对应的刹车速度、与刹车速度对应的刹车距离。在该结构中，通信单元则不是将被控车辆重量M发送给对应被控车辆，而是直接将被控车辆的行驶数据发送给对应的被控车辆。

为了简化被控车辆终端的硬件结构，优选采用上述第二种方式实现控制。对应的，重载车辆定位控制系统的终端设备即被控车辆如图3所示，包括依次通信连接的存储器和PLC，所述存储器上存储有计算机程序，所述PLC上还连接有位置感应单元和通信单元，所述通信单元用于接收辅助装置下发的行驶数据或者接收称重装置上传的自身重量数据，所述位置感应单元用于感知位置数据,所述PLC用于读取所述计算机程序，执行本实施例第一方面中任一个所述的一种重载车辆定位控制方法。位置感应单元主要实现对第一位置传感器感应。所述存储器可以是PLC自带的存储器，也可以是PLC外接的存储器。使用时，PLC的控制端直接与被控车辆的变频器连接，如图3所示。

采用上述第一种方案的方法，为了满足智慧园区中效率的要求，被控车辆稳定运行的速度要高，但是，在较高的运行速度直接刹车，势必会增大刹车距离，对被控车辆的刹车片的磨损也较大。对此，为了兼顾载重车辆运输效率和被控车辆刹车片的磨损的问题，本实施例第二方面提供一种重载车辆定位控制方法，与第一方面相同的，该方法可以但不限于由现有智能汽车的PLC来执行，也可有外接的控制器来执行。此处的PLC可以是具有运动控制功能的PLC，也可是没有运动控制功能的PLC。具体的，该重载车辆定位控制方法包括以下步骤S201～步骤S204。同样的，需要说明的是,本方案中及的步骤S201至步骤S204并不是对各步骤先后顺序的限制，其仅起标示识别作用，各步骤的先后顺序以描述中信号的衔接顺序为主。

步骤S201、获取被控车辆的行驶数据，所述行驶数据包括车辆重量M、刹车距离S

数据集中的行驶数据的确定详见第一方面中详述，与第一方面不同的是，此处的刹车速度的选择并不需要兼顾效率，其优选为能够让被控车辆停止的速度，可由试验决定。

同样的，被控车辆的行驶数据可由被控车辆确定，也可由辅助装置来确定，具体方法详见第一方面，在此不做赘述。

步骤S202、控制被控车辆从行驶路径起点出发运行稳定后以大于所述刹车速度v

在该步骤中，被控车辆从行驶路径起点出发运行稳定后的速度大于刹车速度v

在某一优选的实例中，采用系统设定的方式，在该方式中，较佳的，可在数据集的行驶数据中加入运行速度v

步骤S203、响应于检测到被控车辆行驶至降速定位点，控制被控车辆降速行驶以使被控车辆行驶至刹车定位点时速度降至刹车速度v

与步骤S202中被控车辆从行驶路径起点出发运行稳定后的速度采用系统设定的方式对应的，该步骤S201在检测到被控车辆行驶至降速定位点后控制被控车辆的变频器以加速度a进行减速。控制被控车辆的变速箱的转速为本实施例中一种实现降速的方式。

对应的，在第一方面的辅助装置的结构的基础上，还需增设第二位置传感器。第二位置传感器至于第一位置传感器车辆行驶路径起点之间，且第二位置传感器与所述第一位置传感器之间的距离大于等于S

与第一位置传感器相同的，不同的载重的被控车辆从行驶路径起点出发运行稳定后行驶速度不同，降速定位点的检测是需要在智慧园区安装对应的传感器完成的，为了减小传感器的安装数量，降速定位点的选择是一个问题。本方案将降速定位点的位置至于与所述第一位置传感器之间的距离大于等于S

步骤S204、响应于检测到被控车辆行驶至刹车定位点且此时刹车定位点与行驶路径终点的距离大于等于所述刹车距离S

与步骤S103相同的，当某一载重的被控车辆的刹车距离与刹车定位点与行驶路径终点的距离相等，其到达该刹车定位点后直接刹车即可，即直接控制抱闸即可；当某一载重的被控车辆刹车距离小于刹车定位点与行驶路径终点的距离，其到达该点后继续平稳运行一时间段，达到距离终点的距离与自身行驶数据中的刹车距离相等的点开始控制抱闸即可实现精准定位。基于本实施例第二方面提供的方法，辅助装置对应的同样有两种结构。

其一，基于行驶数据由被控车辆确定，此时，如图2所示，辅助装置包括称重装置SP、第一位置传感器SQ2、第二位置传感器SQ1和通信单元。所述称重装置用于采集被控车辆重量M,可安装在被控车辆行驶路径的起点。第二位置传感器SQ1用于告知被控车辆到达降速定位点，所述第二位置传感器与所述第一位置传感器之间的距离为S

其二，基于行驶数据由辅助装置端确定，此时，在上述结构的基础上，辅助装置还包括数据存储单元、行驶数据确认单元。所述数据存储单元用于存储所述数据集。所述行驶数据确认单元用于根据所述被控车辆重量M匹配数据集中的数据，以确定被控车辆的行驶数据，所述数据集中包括车辆的重量、与车辆重量对应的刹车速度、与刹车速度对应的刹车距离。当行驶数据包括运行速度v

对应的，重载车辆定位控制系统的终端设备即被控车辆如图3所示，包括依次通信连接的存储器和PLC，所述存储器上存储有计算机程序，所述PLC上还连接有位置感应单元和通信单元，所述位置感应单元用于感知位置数据，所述和通信单元用于接收辅助装置下发的行驶数据或者接收称重装置上传的自身重量数据，所述PLC用于读取所述计算机程序，执行本实施例第一方面中任一个所述的一种重载车辆定位控制方法。位置感应单元主要实现对第一位置传感器和第二位置传感器感应。使用时，PLC的控制端直接与被控车辆的变频器连接，如图3所示，该变频器可以具有运动控制功能，也可不具有运动控制功能。所述存储器可以是PLC自带的存储器，也可以是PLC外接的存储器。所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器（Random-AccessMemory，RAM）、只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、闪存（FlashMemory）、先进先出存储器（FirstInputFirstOutput，FIFO）和或先进后出存储器（FirstInputLastOutput，FILO）等等。此外，所述终端设备还可以但不限于包括有电源单元、显示屏和其它必要的部件。

本方案通过通过闭环的控制实现开环的效果，一次性快速实现定位控制，被控车辆及自动驾驶车辆采用一般普通的PLC与变频器就可以满足要求，在货车重量以及刹车速度可变的情况下都可以进行定位控制，且定位精度高。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。