本公開涉及自動駕駛領域，具體地，涉及一種集裝箱卡車自動駕駛系統(tǒng)及方法。

背景技術：

隨著全球化經(jīng)濟浪潮的發(fā)展，海運承載全球超過60％的貿(mào)易，以其低成本、運量大等特點一直占據(jù)運輸龍頭。集裝箱作為銜接海運與其他運輸方式的重要手段，其吞吐量是衡量港口能力的重要評估指標，所以集裝箱的運輸效率和運輸方式一直倍受國際社會的關注。

傳統(tǒng)運輸方式主要是通過人工駕駛集裝箱卡車在吊橋和堆場之間轉運，但由于控制精度要求高、作業(yè)條件差以及操作單一乏味等原因，駕駛員容易出現(xiàn)失誤，造成運輸任務失敗甚至出現(xiàn)安全事故，影響整體的運輸效率。

為了降低駕駛員勞動強度，減輕人力壓力，提高集裝箱的裝卸效率和作業(yè)的可靠穩(wěn)定性，自動化技術成為各個港口碼頭關注的重要手段。早在1985年左右，在勞動力成本昂貴且貧乏的地區(qū)，就有港口開展了相關研究，1993年deltasealand集裝箱碼頭投產(chǎn)了世界上第一個自動化集裝箱碼頭，利用agv(英文：automaticguidedvehicle，中文：自動導引運輸車)運輸集裝箱。這種運輸方式的缺點是需要對碼頭地面等基礎設施進行大規(guī)模改造，不能用于傳統(tǒng)的、人機混合運行的碼頭；另外，因其定制化程度較高且產(chǎn)量少等原因，售價往往貴達數(shù)百萬，不如集裝箱卡車經(jīng)濟實用。

技術實現(xiàn)要素：

本公開的主要目的是提供一種集裝箱卡車自動駕駛系統(tǒng)及方法，既不需要對碼頭地面等基礎設施進行大規(guī)模改造，又可解決人工駕駛集裝箱卡車導致的運輸效率低、作業(yè)可靠性差的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本公開提供一種集裝箱卡車自動駕駛系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

遠端監(jiān)控裝置，用于利用預設的集裝箱運輸計劃以及集裝箱所在港口的地圖，生成運輸任務以及運輸路線；

安裝在集裝箱卡車上的車載自動駕駛裝置，用于接收所述遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的所述運輸任務和所述運輸路線，基于所述運輸路線控制所述集裝箱卡車行進，完成所述運輸任務。

可選地，所述遠端監(jiān)控裝置，還用于向監(jiān)控人員展示所述運輸任務和所述運輸路線，并利用所述監(jiān)控人員輸入的調整信息，修改所述運輸任務和/或所述運輸路線。

可選地，所述車載自動駕駛裝置包括：

通信模塊，用于接收所述遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的所述運輸任務和所述運輸路線；

車載總線，用于獲取所述集裝箱卡車的運行狀態(tài)；

線控單元，用于結合所述運行狀態(tài)，通過所述車載總線對所述集裝箱卡車進行整車控制，使所述集裝箱卡車按照所述運輸路線行進，完成所述運輸任務。

可選地，所述車載自動駕駛裝置還包括：

車載傳感器，用于獲取所述集裝箱卡車所處環(huán)境的障礙物信息；

車載定位裝置，用于獲取所述集裝箱卡車的位置信息；

慣性導航裝置，用于獲取所述集裝箱卡車的運行姿態(tài)和運行速度；

所述線控單元，用于利用所述障礙物信息、所述位置信息、所述運行姿態(tài)和所述運行速度，調整所述運輸路線，并通過所述車載總線控制所述集裝箱卡車按照調整后的運輸路線行進。

可選地，所述車載傳感器包括：

攝像裝置和/或激光雷達，安裝在所述集裝箱卡車的車頭且朝向行進方向，以及朝向行進方向的左右兩側；

毫米波，安裝在所述集裝箱卡車的車頭且朝向行進方向。

可選地，所述通信模塊，還用于向所述遠端監(jiān)控裝置上傳所述障礙物信息、所述位置信息、所述運行姿態(tài)和所述運行速度，供所述遠端監(jiān)控裝置進行下一步運輸任務分析。

可選地，所述通信模塊，還用于在所述線控單元控制所述集裝箱卡車調整的速度和/或轉角的變化值大于預設閾值時，向所述遠端監(jiān)控裝置上報異常。

本公開提供一種集裝箱卡車自動駕駛方法，所述方法包括：

遠端監(jiān)控裝置利用預設的集裝箱運輸計劃以及集裝箱所在港口的地圖，生成運輸任務以及運輸路線；

車載自動駕駛裝置接收所述遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的所述運輸任務和所述運輸路線；

所述車載自動駕駛裝置基于所述運輸路線控制所述集裝箱卡車行進，完成所述運輸任務。

可選地，在所述生成運輸任務以及運輸路線之后，所述方法還包括：

所述遠端監(jiān)控裝置向監(jiān)控人員展示所述運輸任務和所述運輸路線；

所述遠端監(jiān)控裝置接收所述監(jiān)控人員輸入的調整信息，并利用所述調整信息修改所述運輸任務和/或所述運輸路線；

則，所述車載自動駕駛裝置接收所述遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的所述運輸任務和所述運輸路線，包括：

所述車載自動駕駛裝置接收所述遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的修改后的運輸任務和運輸路線。

可選地，在所述車載自動駕駛裝置接收所述運輸任務和所述運輸路線之后，所述方法還包括：

所述車載自動駕駛裝置獲取所述集裝箱卡車所處的障礙物信息、位置信息、運行姿態(tài)和運行速度；

所述車載自動駕駛裝置利用所述障礙物信息、所述位置信息、所述運行姿態(tài)和所述運行速度，調整所述運輸路線，并控制所述集裝箱卡車按照調整后的運輸路線行進。

可選地，所述方法還包括：

所述車載自動駕駛裝置向所述遠端監(jiān)控裝置上傳所述障礙物信息、所述位置信息、所述運行姿態(tài)和所述運行速度，供所述遠端監(jiān)控裝置進行下一步運輸任務分析。

可選地，所述方法還包括：

所述車載自動駕駛裝置獲取所述集裝箱卡車的速度和/或轉角的變化值；

判斷所述變化值是否大于預設閾值；

如果所述變化值大于所述預設閾值，所述車載自動駕駛裝置向所述遠端監(jiān)控裝置上報異常。

本公開方案中，遠端監(jiān)控裝置可以與車載自動駕駛裝置相互配合，實現(xiàn)集裝箱卡車的自動駕駛。具體地，遠端監(jiān)控裝置利用集裝箱運輸計劃以及集裝箱所在港口的地圖，生成運輸任務和運輸路線后，可以下發(fā)至車載自動駕駛裝置；車載自動駕駛裝置安裝在集裝箱卡車上，可以基于接收到的運輸路線控制集裝箱卡車行進，以完成運輸任務。如此方案，既不需要對碼頭地面等基礎設施進行大規(guī)模改造，又可解決人工駕駛集裝箱卡車導致的運輸效率低、作業(yè)可靠性差的問題。

本公開的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本公開的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本公開，但并不構成對本公開的限制。在附圖中：

圖1為本公開集裝箱卡車自動駕駛系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本公開集裝箱卡車自動駕駛方法實施例1的流程示意圖；

圖3為本公開集裝箱卡車自動駕駛方法實施例2的流程示意圖。

附圖標記說明：1、攝像裝置，2、毫米波，3、激光雷達，4、車載定位裝置，5、通信模塊，7、激光雷達，8、慣性導航裝置，9、遠端監(jiān)控裝置。

具體實施方式

以下結合附圖對本公開的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本公開，并不用于限制本公開。

參見圖1，示出了本公開實施例集裝箱卡車自動駕駛系統(tǒng)的結構示意圖。該系統(tǒng)可以包括：遠端監(jiān)控裝置9和車載自動駕駛裝置。二者相互配合，可以實現(xiàn)集裝箱卡車的自動駕駛，既不需要對碼頭地面等基礎設施進行大規(guī)模改造，又可解決人工駕駛集裝箱卡車導致的運輸效率低、作業(yè)可靠性差的問題。

作為一種示例，遠端監(jiān)控裝置與車載自動駕駛裝置可以一對一通信；或者，也可以一對多通信，即一臺遠端監(jiān)控裝置可以與多臺車載自動駕駛裝置通信，控制多輛集裝箱卡車實現(xiàn)自動駕駛。本公開方案對此可不做限定，具體可結合實際應用需求設定。

作為一種示例，遠端監(jiān)控裝置與車載自動駕駛裝置之間可以采用無線方式通信，本公開方案對此亦不做具體限定。

作為一種示例，本公開方案中的遠端監(jiān)控裝置可以體現(xiàn)為一臺計算機。該計算機可以獲取集裝箱運輸計劃、集裝箱所在港口的地圖，在需要控制集裝箱卡車實現(xiàn)自動駕駛時，可以基于集裝箱運輸計劃、集裝箱所在港口的地圖，生成運輸任務以及運輸路線。本公開方案對生成運輸任務以及運輸路線的過程可不做限定，具體可參照路徑規(guī)劃等相關技術實現(xiàn)，此處不做詳述。

可以理解地，遠端監(jiān)控裝置可以在本地保存多份集裝箱運輸計劃、多份港口地圖，在需要時，再根據(jù)待控制集裝箱卡車，匹配出對應的集裝箱運輸計劃和港口地圖，生成運輸任務和運輸路線?；蛘?，集裝箱運輸計劃、港口地圖可以保存在第三方服務器，在需要時，由遠端監(jiān)控裝置根據(jù)待控制集裝箱卡車，從服務器匹配并讀取對應的集裝箱運輸計劃和港口地圖，生成運輸任務和運輸路線。本公開方案對遠端監(jiān)控裝置獲取集裝箱運輸計劃和港口地圖的方式可不做具體限定。作為一種示例，港口地圖可以為3d數(shù)字地圖。

在實際應用過程中，遠端監(jiān)控裝置可以包括：顯示器、人機交互模塊、通信模塊、計算單元。如此，在計算單元生成運輸任務和運輸路線后，可以通過顯示器展示給監(jiān)控人員查看，若監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)存在需要優(yōu)化的地方，則可通過人機交互模塊輸入調整信息，修改運輸任務和/或運輸路線，然后通過通信模塊將修改后的運輸任務和運輸路線下發(fā)至車載自動駕駛裝置。反之，如果不存在需要優(yōu)化的地方，監(jiān)控人員可以通過人機交互模塊輸入確認信息，觸發(fā)通信模塊將生成的運輸任務和運輸路線下發(fā)至車載自動駕駛裝置。

本公開方案中的車載自動駕駛裝置可以安裝在集裝箱卡車上，并基于遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的運輸路線控制集裝箱卡車行進，完成運輸任務。

作為一種示例，參見圖1所示示意圖，車載自動駕駛裝置可以包括：通信模塊5、車載總線(圖中未示出)、線控單元(圖中未示出)。如此，通信模塊5接收到遠端監(jiān)控裝置9下發(fā)的運輸任務和運輸路線后，線控單元便可通過車載總線獲取集裝箱卡車的運行狀態(tài)，例如，集裝箱卡車的油門、剎車、轉向、制動、檔位等信息，并將該運行狀態(tài)作為集裝箱卡車的初始狀態(tài)對整車進行反饋式控制，即，實時通過車載總線獲取集裝箱卡車的調整后運行狀態(tài)，若集裝箱卡車能按照運輸路線行進，則維持該調整后運行狀態(tài)不變，否則繼續(xù)通過車載總線進行整車控制，直至集裝箱卡車按照運輸路線行進為止。

作為一種示例，本公開方案中的線控單元可以體現(xiàn)為整車控制器(英文：vehiclecontrolunit，簡稱：vcu)。線控單元通過車載總線進行整車控制的過程，可參照相關技術實現(xiàn)，此處不做詳述。

在實際應用過程中，為了提高集裝箱卡車自動駕駛的安全性和可靠性，車載自動駕駛裝置還可以實時的結合實際駕駛情況，調整遠端監(jiān)控裝置9下發(fā)的運輸路線，并控制集裝箱卡車按照調整后的運輸路線行進。對應于此，參見圖1所示示意圖，車載自動駕駛裝置還可以包括：車載傳感器、車載定位裝置4、慣性導航裝置8。

具體地，可以通過車載傳感器獲取集裝箱卡車所處環(huán)境的障礙物信息；通過車載定位裝置4獲取集裝箱卡車的位置信息；通過慣性導航裝置8獲取集裝箱卡車的運行姿態(tài)和運行速度。如此，線控單元通過障礙物信息、位置信息、運行姿態(tài)和運行速度，便可確定出當前集裝箱卡車的周邊態(tài)勢，即周邊事物的狀態(tài)以及變化趨勢，進而根據(jù)周邊態(tài)勢確定出集裝箱卡車的下一步運行策略，實現(xiàn)運輸路線調整。由實際應用需求可知，本公開方案中的運行策略可以為跟車、超車、變道等。作為一種示例，線控單元獲得周邊態(tài)勢后，可以通過a*等搜索算法確定出下一步路線規(guī)劃，實現(xiàn)運輸路線調整。如此方案，在提高集裝箱卡車運輸效率的同時，還可以提高集裝箱卡車的運輸安全性和可靠性。

作為一種示例，車載定位裝置4可以安裝在集裝箱卡車的車頭或者拖斗上，例如，可參照圖1所示優(yōu)選安裝在車頭的頂部。作為一種示例，車載定位裝置4可以體現(xiàn)為差分gps基準站和移動站；或者，車載定位裝置4可以體現(xiàn)為uwb(英文：ultrawideband，中文：超寬帶)設備，本公開方案對此可不做具體限定。

作為一種示例，慣性導航裝置8可以安裝在集裝箱卡車的車頭或者拖斗上，例如，可優(yōu)選安裝在車頭且朝向行進方向的左右兩側之一，如圖1所示，慣性導航裝置8安裝在車頭朝向行進方向的左側。

作為一種示例，車載傳感器可以包括：攝像裝置和/或激光雷達，安裝在所述集裝箱卡車的車頭且朝向行進方向，以及朝向行進方向的左右兩側；毫米波，安裝在所述集裝箱卡車的車頭且朝向行進方向。也就是說，為了獲得集裝箱卡車的周邊環(huán)境，車載傳感器應采集集裝箱卡車的前方、左右兩側，這三個方向上的障礙物信息。

舉例來說，車載傳感器可以如圖1所示，包括：用于采集集裝箱卡車前方的障礙物信息的攝像裝置1、毫米波2、激光雷達3；用于采集集裝箱卡車左側的障礙物信息的激光雷達7；用于采集集裝箱卡車右側的障礙物信息的激光雷達(圖中未示出)。

作為一種示例，本公開方案中的障礙物信息可以包括障礙物的大小、障礙物相對集裝箱卡車的位置、障礙物的運動速度等。

作為一種示例，通過車載定位裝置4獲得集裝箱卡車的位置信息、通過慣性導航裝置8獲得集裝箱卡車的運行姿態(tài)和運行速度后，為了進一步提高數(shù)據(jù)準確性，還可以從激光雷達獲取的信息中抽取點云特征點、從攝像裝置1獲取的信息中抽取圖像特征點，再利用特征匹配和卡爾曼濾波等方法，對上述位置信息、運行姿態(tài)和運行速度進行修正校驗。

作為一種示例，在實際應用過程中，車載自動駕駛裝置還可以通過通信模塊5將障礙物信息、位置信息、運行姿態(tài)和運行速度上傳至遠端監(jiān)控裝置9，由遠端監(jiān)控裝置9基于上述信息進行下一步運輸任務分析。

舉例來說，下一步運輸任務可以是當前運輸任務結束后，遠端監(jiān)控裝置9基于集裝箱卡車的周邊態(tài)勢、集裝箱運輸計劃、港口地圖，生成下一個運輸任務及對應的運輸路線。

舉例來說，下一步運輸任務可以是當前運輸任務未結束時，遠端監(jiān)控裝置9向監(jiān)控人員展示集裝箱的周邊態(tài)勢后，根據(jù)監(jiān)控人員輸入的駕駛信息，確定是繼續(xù)由車載自動駕駛裝置進行自動駕駛，還是由監(jiān)控人員進行遠端遙控駕駛，還是由集裝箱卡車駕駛員進行人工駕駛。例如，周邊態(tài)勢可以表示同車道上有其他車輛，即出現(xiàn)了堵車情況，可由遠端監(jiān)控裝置9對其進行沖突消解。如此方案，可以結合實際應用需求，選擇合適的駕駛方案，有助于提高本公開方案的駕駛靈活性。

作為一種示例，三種駕駛方式的優(yōu)先級可以設置為：人工駕駛優(yōu)先級最高，遠端遙控駕駛優(yōu)先級次之，自動駕駛優(yōu)先級最低，本公開方案對此可不做具體限定。

作為一種示例，在實際應用過程中，車載自動駕駛裝置還可以實時監(jiān)測集裝箱卡車在自動駕駛過程中是否出現(xiàn)異常，如果出現(xiàn)異常，則可通過通信模塊5向遠端監(jiān)控裝置9上報異常。在出現(xiàn)異常時，可以控制集裝箱卡車進行緊急停車；或者，相關人員可以及時通過遠端遙控駕駛、人工駕駛等方式接管集裝箱卡車，保證集裝箱運輸作業(yè)的安全性。

作為一種示例，如果線控單元控制集裝箱卡車調整的速度和/或轉角的變化值大于預設閾值，則可判定自動駕駛過程中出現(xiàn)了異常，可以通過通信模塊5向遠端監(jiān)控裝置9上報異常。

參見圖2，示出了本公開集裝箱卡車自動駕駛方法實施例1的流程示意圖，可以包括：

s101，遠端監(jiān)控裝置利用預設的集裝箱運輸計劃以及集裝箱所在港口的地圖，生成運輸任務以及運輸路線。

s102，車載自動駕駛裝置接收所述遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的所述運輸任務和所述運輸路線。

s103，所述車載自動駕駛裝置基于所述運輸路線控制所述集裝箱卡車行進，完成所述運輸任務。

可以在集裝箱卡車上安裝車載自動駕駛裝置，并建立車載自動駕駛裝置與遠端監(jiān)控裝置之間的通信。如此，在需要控制集裝箱卡車自動駕駛時，遠程監(jiān)控裝置可以生成運輸任務和運輸路線，下發(fā)至車載自動駕駛裝置，由車載自動駕駛裝置控制集裝箱卡車按照運輸路線行進，以完成運輸任務。具體實現(xiàn)過程可參見上文所做介紹，此處不再贅述。如此方案，既不需要對碼頭地面等基礎設施進行大規(guī)模改造，又可解決人工駕駛集裝箱卡車導致的運輸效率低、作業(yè)可靠性差的問題。

可選地，在所述生成運輸任務以及運輸路線之后，所述方法還包括：所述遠端監(jiān)控裝置向監(jiān)控人員展示所述運輸任務和所述運輸路線；所述遠端監(jiān)控裝置接收所述監(jiān)控人員輸入的調整信息，并利用所述調整信息修改所述運輸任務和/或所述運輸路線。對應于此，所述車載自動駕駛裝置接收所述遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的所述運輸任務和所述運輸路線，包括：所述車載自動駕駛裝置接收所述遠端監(jiān)控裝置下發(fā)的修改后的運輸任務和運輸路線。

可選地，在所述車載自動駕駛裝置接收所述運輸任務和所述運輸路線之后，所述方法還包括：所述車載自動駕駛裝置獲取所述集裝箱卡車所處的障礙物信息、位置信息、運行姿態(tài)和運行速度；所述車載自動駕駛裝置利用所述障礙物信息、所述位置信息、所述運行姿態(tài)和所述運行速度，調整所述運輸路線，并控制所述集裝箱卡車按照調整后的運輸路線行進。

結合上文所做介紹，本公開方案還提供如下集裝箱卡車自動駕駛方法實施例2。具體可參見圖3所示流程圖，可以包括：

s201，遠端監(jiān)控裝置獲取待控制集裝箱卡車對應的集裝箱運輸計劃、港口地圖，利用二者生成運輸任務以及運輸路線。

s202，遠端監(jiān)控裝置向監(jiān)控人員展示生成的運輸任務和運輸路線。

s203，遠端監(jiān)控裝置接收監(jiān)控人員輸入的信息：如果為調整信息，則可利用調整信息修改運輸任務和/或運輸路線，再執(zhí)行s204；如果為確認信息，則可直接執(zhí)行s204。

s204，遠端監(jiān)控裝置向車載自動駕駛裝置下發(fā)運輸任務和運輸路線?？梢岳斫獾兀鶕?jù)監(jiān)控人員輸入的信息，下發(fā)的可能是修改后的運輸任務和運輸路線，也可能是s201生成的運輸任務和運輸路線，具體可由實際應用情況而定。

s205，車載自動駕駛裝置接收到運輸任務和運輸路線后，可以獲取集裝箱卡車的障礙物信息、位置信息、運行姿態(tài)和運行速度，并基于上述信息實時進行運輸路線調整。

s206，車載自動駕駛裝置控制集裝箱卡車按照調整后的運輸路線行進，完成運輸任務。

作為一種示例，s205獲得障礙物信息、位置信息、運行姿態(tài)和運行速度之后，車載自動駕駛裝置還可以向遠端監(jiān)控裝置上傳上述信息，供遠端監(jiān)控裝置進行下一步運輸任務分析。具體過程可參見上文所做介紹，此處不再贅述。

作為一種示例，在控制集裝箱卡車行進時，車載自動駕駛裝置還可以實時獲取集裝箱卡車的速度和/或轉角的變化值；判斷變化值是否大于預設閾值；如果變化值大于預設閾值，車載自動駕駛裝置則以向遠端監(jiān)控裝置上報異常。具體過程亦可參見上文所做介紹，此處不再贅述。

結合上文所做介紹，下面再對本公開方案的優(yōu)點進行解釋說明。

1.由遠端監(jiān)控裝置與車載自動駕駛裝置配合實現(xiàn)的自動駕駛，在提高運輸效率的同時，既不需要對碼頭地面等基礎設施進行大規(guī)模改造，又可以與普通的集裝箱卡車相兼容，在集裝箱卡車上安裝車載自動駕駛裝置時，改造和加裝簡單易行、成本低，且不會破壞原車的功能和性能。

2.遠端監(jiān)控裝置可以利用集裝箱運輸計劃、集裝箱所在港口的地圖，生成運輸路線，此外，車載自動駕駛裝置還可以結合集裝箱卡車的周邊態(tài)勢，進行運輸路線調整。也就是說，在周邊態(tài)勢未發(fā)生變化時，車載自動駕駛裝置可以直接按照生成的運輸路線控制集裝箱卡車行進；在周邊態(tài)勢發(fā)生變化時，車載自動駕駛裝置可以按照調整后的運輸路線控制集裝箱卡車行進?？梢蕴岣呒b箱卡車的運輸安全性和可靠性。

3.本公開方案可以設置不同優(yōu)先級的駕駛方式，可以結合實際應用需求在自動駕駛、遠端遙控駕駛、人工駕駛之間切換，提高了駕駛靈活性。

4.本公開方案實現(xiàn)的自動駕駛，不受天氣、作業(yè)時間等因素的限制，能夠不間斷的連續(xù)進行運輸作業(yè)，提高了集裝箱運輸效率。

以上結合附圖詳細描述了本公開的優(yōu)選實施方式，但是，本公開并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本公開的技術構思范圍內，可以對本公開的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本公開的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本公開對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本公開的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應當視為本公開所公開的內容。