一种散装货物装载车的爬坡能力监测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种散装货物装载车的爬坡能力监测系统及方法，包括集中控制服务器，散装货物装载设备，多辆散装货物装载车；散装货物装载车包括整车控制器、电驱动组件、图像采集模块、重量采集模块、缓冲连接模块；整车控制器根据图像采集模块采集的前方道路标记线提前判断行驶道路前方预设距离内是否有爬坡，以及判断散装货物装载车是否能直接爬坡、是否能通过调节上坡路线爬坡；集中控制服务器调度待爬坡散装货物装载车附近预设区域范围内的空载车辆协助爬坡，并根据整车控制器反馈的坡度更新修正装货质量。本发明专利技术能够提前检测爬坡路况，保证车辆顺利爬坡，提高爬坡平稳性可靠性。提高爬坡平稳性可靠性。提高爬坡平稳性可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种散装货物装载车的爬坡能力监测系统和方法


[0001]本专利技术涉及车辆监测控制领域，尤其涉及一种散装货物装载车的爬坡能力监测系统和方法。

技术介绍

[0002]散装运输是指将未包装的颗粒状、粉末状和液体货物，运用适当的工具和设备进行运输。现如今，散装运输已经进入了智能车辆装载运输的时代，逐渐开始使用新兴的轨迹自动规划技术、自动驾驶技术。但是在散装货物装载车的自动运输过程中，由于车辆装载的货物是未包装的散装货物，货物容易掉落，所以对车辆的平稳性提出了较高的要求，而车辆在路况较为复杂时，难以在没有人工干预的情况下顺利运输货物。比如遇到爬坡路段时，通常需要自动驾驶车辆增大车辆动力，但是若增大的动力过大则可能导致车辆前冲过猛，平稳性差，货物掉落；若增大的动力不足，则可能导致车辆无法顺利爬坡，导致车辆溜坡，造成安全事故。因此，如何监测散装货物装载车的爬坡性能，如何保证散装货物装载车能够顺利爬坡，是急需解决的技术问题。
[0003]并且，现有技术中对于车辆爬坡性能的监测与控制的对象仅仅针对一辆车，而缺乏多辆车之间的联动控制，也缺乏车辆对爬坡路况的反馈更新。例如，某一个车辆在遇到爬坡困难时，现有技术仅仅聚焦于该辆车如何提高爬坡能力，如何从自身角度来突破困境，但是并没有考虑如何通过控制中心的规划控制，通过与其他车辆的联动来解决问题。也没有将当前的爬坡困难反馈，没有考虑如何给后续的其他车辆提供修正措施，这就导致后续车辆仍然会遇到相同的爬坡困难。
[0004]并且，现有技术通常使用在陀螺仪等传感器实时检测爬坡的坡度，但是传感器采集的时效性是快于电机控制环调整的时效性的，即对于电机力矩的控制具有滞后性，在这种情况下，电机力矩的调整是滞后于坡度的变化的，这就会导致电机输出功率与爬坡路况的不匹配，平稳性降低，容易导致货物掉落、车辆不稳定、甚至导致车辆侧倾。而现有技术中针对车辆上坡的提前控制都依赖于高精地图信息中的坡度信息，即预先已经采集了路线上的所有爬坡的坡度信息。不但需要巨大的工作量来标识高精地图，还需要联网获取大量的地图数据，而且地图数据通常更新较慢、时效性差。
[0005]现有技术中存在一些针对爬坡问题的解决方案，但是都存在需要解决的技术问题，例如专利CN201710414821.3提出了一种轮式工具助力爬坡的控制系统及方法，包括以下步骤；步骤一，上电初始化；步骤二，采集轮式工具的爬坡信号；步骤三，判断爬坡信号是否大于设定值；如果是大于设定值，则进入下步骤，如果不是大于设定值，则返回步骤二；步骤四，提高电机运行力矩，助力推动轮式工具爬坡运行；步骤五，返回步骤二。该专利技术提高轮式工具的爬坡动力，降低了由于轮式工具爬坡动力不足导致的安全隐患。但是，该专利技术仅仅在检测到需要爬坡时增大电机力矩，没有考虑车辆本身的负载情况，也没有考虑具体增加多大数值的电机力矩，对于散装货物装载车而言，在负载较重时，由于电机力矩的增加是有上限的，增大的力矩不足以帮助重载下的装载车顺利爬坡；在负载较轻时，若突然增加行车
动力，还极易导致货物掉落、甚至导致车辆与前车相撞。又例如，专利CN201910836882.8提出一种扭矩控制方法、设备及车辆，该方法包括：在接收到扭矩请求时，获取车辆所在道路的坡度以及获取扭矩请求对应的初始扭矩值，若坡度大于第一预设坡度，则根据坡度和预设车辆重量确定扭矩补偿值，并根据扭矩补偿值对初始扭矩值进行补偿，得到目标扭矩值，若坡度小于或等于第一预设坡度，则将初始扭矩值作为目标扭矩值，控制车辆的电机输出目标扭矩值。该专利虽然声称根据坡度和预设车辆重量确定扭矩补偿值，但是在其实际方案中计算扭矩补偿值时仅考虑了重力加速度、预设转动惯量、坡度、摩擦系数、减速箱的速比、预设半径，而计算公式中并未采取车辆重量进行计算。此外，上述两项专利技术专利的监测与控制的对象仅仅针对一辆车，而缺乏多辆车之间的联动控制，也缺乏车辆对爬坡路况的反馈更新；上述两项专利技术专利也都是实时获取当前爬坡的坡度信息，也并未解决电机力矩控制环的时效性滞后于坡度变化的技术问题。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种散装货物装载车的爬坡能力监测系统和方法。
技术方案
[0007]第一方面，本专利技术提出一种散装货物装载车的爬坡能力监测系统，包括，集中控制服务器，散装货物装载设备，多辆散装货物装载车，散装货物装载车包括整车控制器、电驱动组件、图像采集模块、重量采集模块、缓冲连接模块；优选地，集中控制服务器发送装货质量至散装货物装载设备，发送自动行驶轨迹至散装货物装载车；散装货物装载设备用于向散装货物装载车装载散装货物；散装货物装载车在装货完毕后按照自动驾驶轨迹运输行驶；整车控制器根据图像采集模块采集的前方道路标记线提前判断行驶道路前方预设距离内是否有爬坡；整车控制器还用于判断散装货物装载车是否能直接爬坡以及是否能通过调节上坡路线爬坡；集中控制服务器还用于调度待爬坡散装货物装载车附近预设区域范围内的空载车辆协助爬坡，并根据整车控制器反馈的坡度更新修正装货质量。
[0008]优选地，在散装货物装载车的运输路线上预先设置有道路标记线；通过散装货物装载车安装的图像采集模块获取行驶道路前方的道路标记线图像，根据道路标记线图像提前判断车辆行驶方向前方预设距离内是否有爬坡。
[0009]优选地，散装货物装载车上还设置有倾角传感器，用于检测爬坡的坡度；整车控制器根据坡度、装货质量、车身质量以及散装货物装载车的最大驱动力，判断散装货物装载车是否能够直接爬坡。
[0010]优选地，通过图像采集模块获取爬坡图像，整车控制器通过分析图像获取爬坡的路面宽度W以及爬坡的垂直高度H，整车控制器根据坡度、W、H、装货质量、车身质量以及散装货物装载车的最大驱动力，判断是否能够通过调节上坡路线爬坡。
[0011]优选地，散装货物装载车的爬坡能力监测系统还包括便携控制终端，与集中控制服务器通信连接，用于实现远程监控。
[0012]优选地，散装货物装载车的前端和后端均设置有缓冲连接模块，包括缓冲垫和磁吸连接装置，用于空载车辆与装货车辆之间的缓冲连接。
[0013]第二方面，本专利技术还提供了一种散装货物装载车的爬坡能力监测方法，包括：步骤S1、集中控制服务器发送装货控制参数至散装货物装载设备，发送运输控制参数至散装货物装载车；装货控制参数包括装货质量m，运输控制参数包括自动行驶轨迹；步骤S2、散装货物装载车在装货完毕后按照自动驾驶轨迹运输行驶，判断行驶道路前方预设距离内是否有爬坡；若是则进入步骤S3，若否则继续按照自动驾驶轨迹运输行驶；优选地，所述步骤S2包括：步骤S21、通过散装货物装载车安装的图像采集模块获取行驶道路前方的道路标记线图像；步骤S22、获取道路标记线图像中预设竖直距离L的图像；其中，预设竖直距离L=系数r*车速v；步骤S23、对步骤S22中的获取的图像进行分析，获取道路标记线与水平方向的夹角θ；步骤S24、沿垂直向上方向判断夹角θ是否增大，若增大则计算夹角θ的增量Δθ；步骤S25、判断夹角θ的增量Δθ是否超出预设值，若超出预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种散装货物装载车的爬坡能力监测系统，包括，集中控制服务器，散装货物装载设备，多辆散装货物装载车，散装货物装载车包括整车控制器、电驱动组件、图像采集模块、重量采集模块、缓冲连接模块；其特征在于，集中控制服务器发送装货质量至散装货物装载设备，发送自动行驶轨迹至散装货物装载车；散装货物装载设备用于向散装货物装载车装载散装货物；散装货物装载车在装货完毕后按照自动驾驶轨迹运输行驶；整车控制器根据图像采集模块采集的前方道路标记线提前判断行驶道路前方预设距离内是否有爬坡；整车控制器还用于判断散装货物装载车是否能直接爬坡以及是否能通过调节上坡路线爬坡；集中控制服务器还用于调度待爬坡散装货物装载车附近预设区域范围内的空载车辆协助爬坡，并根据整车控制器反馈的坡度更新修正装货质量。2.根据权利要求1所述的散装货物装载车的爬坡能力监测系统，其特征在于，在散装货物装载车的运输路线上预先设置有道路标记线；通过散装货物装载车安装的图像采集模块获取行驶道路前方的道路标记线图像，根据道路标记线图像提前判断车辆行驶方向前方预设距离内是否有爬坡。3.根据权利要求2所述的散装货物装载车的爬坡能力监测系统，其特征在于，散装货物装载车上还设置有倾角传感器，用于检测爬坡的坡度；整车控制器根据坡度、装货质量、车身质量以及散装货物装载车的最大驱动力，判断散装货物装载车是否能够直接爬坡。4.根据权利要求3所述的散装货物装载车的爬坡能力监测系统，其特征在于，通过图像采集模块获取爬坡图像，整车控制器通过分析图像获取爬坡的路面宽度W以及爬坡的垂直高度H，整车控制器根据坡度、W、H、装货质量、车身质量以及散装货物装载车的最大驱动力，判断是否能够通过调节上坡路线爬坡。5.一种应用于权利要求1
‑
4中任一项所述散装货物装载车的爬坡能力监测系统的散装货物装载车的爬坡能力监测方法，其特征在于，该方法包括：步骤S1、集中控制服务器发送装货控制参数至散装货物装载设备，发送运输控制参数至散装货物装载车；装货控制参数包括装货质量m，运输控制参数包括自动行驶轨迹；步骤S2、散装货物装载车在装货完毕后按照自动驾驶轨迹运输行驶，判断行驶道路前方预设距离内是否有爬坡；若是则进入步骤S3，若否则继续按照自动驾驶轨迹运输行驶；步骤S3、整车控制器发送减速指令，控制散装货物装载车以预设加速度降低车辆行驶速度至第一速度；整车控制器获取爬坡坡度β，判断车辆是否能够直接爬坡；若否则进入步骤S4，若是则进入步骤S7；步骤S4、判断是否能够通过调节上坡路线顺利爬坡，若否则依次进入步骤S5和步骤S6，若是则进入步骤S7；步骤S5、整车控制器发送联动指令至集中控制服务器，集中控制服务器调度待爬坡散装货物装载车附近预设区域范围内的空载车辆前往协助爬坡；步骤S6、整车控制器将爬坡坡度β反馈至集中控制服务器，集中控制服务器调节并更新装货控制参数中的装货质量m，发送至散装货...

【专利技术属性】
技术研发人员：马琼琼，单萍，沈亮，马列，
申请(专利权)人：江苏天一航空工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：