CN110857111A - 车辆控制器、车辆控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种车辆控制器、车辆控制方法及车辆，其中，车辆控制器包括：通信连接的主控模块及接口控制模块；接口控制模块，用于获取各车辆传感器采集的数据，并对所述各车辆传感器采集的数据进行预处理，以及将预处理后的数据发送给所述主控模块；主控模块，用于对接口控制模块发送的数据进行解析，以生成对应的控制命令，并通过接口控制模块发送给车辆执行机构，以使车辆执行机构根据主控模块的控制命令进行状态调整。提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性，另外，设备连接方式简单，节省了处理资源，缩短了数据传输路径，减少了车辆控制器的处理时间，加快了响应速度。

Description

车辆控制器、车辆控制方法及车辆

技术领域

本申请涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种车辆控制器、车辆控制方法及车辆。

背景技术

城市轨道交通在缓解城市交通拥堵和节能减排方面发挥着越来越重要的作用，极大的促进了经济和社会发展。

而随着电子技术的发展及轨道交通用户对产品越来越高的要求，如何在保证轨道交通高度安全的同时，建立更加自动化、智能化的轨道交通控制系统，成为轨道交通发展的目标。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请提出一种车辆控制器，可以实现对车辆的智能控制，提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性，另外，设备连接方式简单，节省了处理资源，缩短了数据传输路径，减少了车辆控制器的处理时间，加快了响应速度。

本申请还提出一种车辆控制方法。

本申请还提出一种车辆。

本申请第一方面实施例提出的车辆控制器，包括：通信连接的主控模块及接口控制模块；

所述接口控制模块，用于获取各车辆传感器采集的数据，并对所述各车辆传感器采集的数据进行预处理，以及将预处理后的数据发送给所述主控模块，其中，所述接口控制模块通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据；所述主控模块，用于对所述接口控制模块发送的数据进行解析，以生成对应的控制命令，并通过所述接口控制模块发送给车辆执行机构，以使所述车辆执行机构根据所述主控模块的控制命令进行状态调整。

可选地，所述主控模块，包括：互为冗余、且结构相同的第一子模块及第二子模块；

所述第一子模块及第二子模块均分别包括图形处理器及中央处理器；

所述图形处理器与车辆图像传感器和/或车辆雷达连接，用于对通过图像传感器获取的车辆周围的图像数据，和/或，对通过车辆雷达获取的雷达数据进行识别处理，并将识别处理结果发送给所述中央处理器；

所述中央处理器，用于对所述图形处理器的识别处理结果及从所述接口控制模块获取的数据进行解析，以生成对应的控制命令。

可选地，所述中央处理器，具体用于根据所述图形处理器的识别处理结果，判断所述车辆前方路况是否正常，并在确定车辆前方路况异常时，生成紧急制动命令，并通过所述接口控制模块发送给车辆制动系统。

可选地，所述中央处理器，还用于根据所述图形处理器的识别处理结果，确定所述车辆与前方车辆间的距离，并在确定所述车辆与前方车辆间的距离异常时，生成速度调整指令，并通过所述接口控制模块发送给车辆牵引系统和/或车辆制动系统。

可选地，所述接口控制模块，还包括：主控电路；

所述主控电路，用于将由所述各车辆传感器采集的数据进行预处理；

所述主控电路，还用于判断从所述第一子模块获取的控制命令与从所述第二子模块获取的控制命令是否一致，如果一致，将所述控制命令发送给所述车辆执行机构。

可选地，所述主控电路，还用于：

按照预设的周期，控制所述第一子模块及第二子模块同步，并在确定从所述第一子模块获取的控制命令与从所述第二子模块获取的控制命令不一致时，断开所述主控模块与所述车辆执行机构的连接。

可选地，所述接口控制模块，具体用于通过与车辆载荷传感器连接的接口，获取车辆载荷传感器采集的车辆载荷；

所述主控模块，具体用于根据所述车辆载荷，生成牵引系统控制指令，并通过所述接口控制模块发送给所述车辆牵引系统。

可选地，所述接口控制模块，包括：电源电路；

所述电源电路，用于将从车辆系统接入的电压转换为所述主控模块及所述接口控制模块的工作电压。

可选地，所述接口控制模块，还包括：看门狗电路；

所述看门狗电路，用于对所述主控电路的安全进行监控，并且产生用于控制所述主控电路输出的安全电源，以在确定所述主控电路异常时，切断所述安全电源。

本申请提出的车辆控制器，可以实现对车辆的智能控制，提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性，另外，设备连接方式简单，节省了处理资源，缩短了数据传输路径，减少了车辆控制器的处理时间，加快了响应速度。

本申请第二方面实施例提出一种车辆控制方法，包括：通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据；对所述各车辆传感器采集的数据进行处理，以生成与所述车辆对应的控制命令；对与所述控制命令对应的车辆执行机构进行控制，以使所述车辆执行机构根据所述控制命令进行状态调整。

可选地，所述获取各车辆传感器采集的数据，包括：

获取车辆雷达采集的雷达数据和/或车辆图像传感器采集的图像数据；

所述对所述各车辆传感器采集的数据进行处理，以生成与所述车辆对应的控制命令，包括：

对所述雷达数据和/或所述图像数据进行处理，以确定所述车辆当前的行驶方向的路况；

根据所述行驶方向的路况，生成对应的控制命令。

可选地，所述车辆执行机构，包括车辆牵引系统及车辆制动系统。

本申请实施例的车辆控制方法，实现了根据各传感器采集的数据，对车辆进行智能控制，提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性，另外，节省了处理资源，缩短了数据传输路径，减少了数据处理时间，加快了响应速度。

本申请第三方面实施例提出的车辆，包括如第一方面所述的车辆控制器。

本申请实施例的车辆中的车辆控制器，可以实现对车辆的智能控制，提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性，另外，设备连接方式简单，节省了处理资源，缩短了数据传输路径，减少了车辆控制器的处理时间，加快了响应速度。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例的车辆控制器的一个结构示意图；

图2是本申请实施例的主控模块的一个结构示意图；

图3是本申请实施例的接口控制模块的一个结构示意图；

图4是本申请实施例的接口控制模块的又一个结构示意图；

图5是本申请实施例的车辆控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

为了在保证轨道交通高度安全的同时，建立更加自动化、智能化的轨道交通控制系统，本申请实施例提出一种车辆控制器。

本申请实施例提供的车辆控制器，包括通信连接的主控模块及接口控制模块，接口控制模块可以通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据，并对各车辆传感器采集的数据进行预处理，以及将预处理后的数据发送给主控模块，从而主控模块可以对接口控制模块发送的数据进行解析，以生成对应的控制命令，并通过接口控制模块发送给车辆执行机构，以使车辆执行机构根据主控模块的控制命令进行状态调整。由此，实现了对车辆的智能控制，提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性，另外，设备连接方式简单，节省了处理资源，缩短了数据传输路径，减少了车辆控制器的处理时间，加快了响应速度。

下面参考附图描述本申请实施例的车辆控制器。

图1是本申请一个实施例的车辆控制器的结构示意图。

如图1所示，该车辆控制器包括：通信连接的主控模块及接口控制模块；

接口控制模块，用于获取各车辆传感器采集的数据，并对所述各车辆传感器采集的数据进行预处理，以及将预处理后的数据发送给所述主控模块，其中，所述接口控制模块通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据；

主控模块，用于对接口控制模块发送的数据进行解析，以生成对应的控制命令，并通过接口控制模块发送给车辆执行机构，以使车辆执行机构根据主控模块的控制命令进行状态调整。

其中，车辆传感器可以是如速度传感器、车辆载荷传感器等任意可以采集与车辆有关的数据的传感器。

车辆执行机构，可以是空调控制器、车辆制动系统、车辆冷却系统、车辆胎压系统及车辆牵引系统等各车辆系统。

具体的，接口控制模块分别与各车辆传感器连接，从而接口控制模块可以通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的与车辆有关的数据，另外，接口控制模块还可以对各车辆传感器采集的数据进行预处理，并将预处理后的数据发送给主控模块。

其中，接口控制模块对各车辆传感器采集的数据进行预处理，可以包括接口控制模块对各传感器采集的数据按照相关性进行归类，或者，接口控制模块将各车辆传感器采集的数据格式转换为主控模块对应的格式等等。

进一步的，接口控制模块还分别与主控模块、车辆执行机构连接，从而主控模块可以获取接口控制模块发送的数据，并对接口控制模块发送的数据进行解析，以生成对应的控制命令，然后通过接口控制模块发送给车辆执行机构，以使车辆执行机构根据主控模块的控制命令进行状态调整，从而实现车辆控制器对车辆的控制。

下面结合具体实例，对车辆控制器根据各车辆传感器采集的数据，对车辆进行的控制过程进行说明。

实例一

可以理解的是，车辆中通常包括图像传感器及激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等车辆雷达，以获取车辆周围的图像数据及雷达数据。在本申请实施例中，车辆控制器可以根据车辆周围的图像数据或雷达数据，或根据图像数据及雷达数据，对车辆前方路况是否正常进行判断，进而根据判断结果，生成相应的控制命令，以对车辆进行控制。以激光雷达为例，激光雷达可以通过发射和接受激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出目标对象与车辆的相对距离，并利用此过程中采集的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等数据，快速复建出目标对象的三维模型及线、面、体等各种图像数据，建立三维点云图，绘制出环境地图。在本申请实施例中，车辆控制器根据激光雷达绘制的环境地图等雷达数据，即可对车辆前方路况是否正常进行判断，进而根据判断结果，生成相应的控制命令，以对车辆进行控制。

具体的，图像传感器或车辆雷达可以与车辆控制器的接口控制模块连接，从而接口控制模块可以通过与车辆图像传感器或车辆雷达连接的接口，获取图像传感器采集的车辆周围的图像数据或车辆雷达采集的雷达数据，然后将车辆周围的图像数据或雷达数据发送给主控模块。或者，图像传感器及车辆雷达可以同时与车辆控制器的接口控制模块连接，从而接口控制模块可以通过与车辆图像传感器及车辆雷达连接的接口，获取图像传感器采集的车辆周围的图像数据及车辆雷达采集的雷达数据，然后将车辆周围的图像数据及雷达数据发送给主控模块。

主控模块获取到车辆周围的图像数据或雷达数据，或图像数据及雷达数据后，即可对车辆周围的图像数据或雷达数据，或图像数据及雷达数据进行解析，以判断车辆前方路况是否正常。比如主控模块通过对接口控制模块发送的激光雷达绘制的环境地图进行解析，可以判断车辆前方是否出现行人，在车辆前方出现行人时，主控模块根据激光雷达计算出的行人与车辆的相对距离，即可确定行人与车辆的距离远近，从而判断车辆前方路况是否正常。

若异常，比如主控模块通过对激光雷达绘制的环境地图进行解析，确定车辆前方出现行人，且根据激光雷达计算出的行人与车辆的相对距离，确定行人与车辆的距离很近。则主控模块可以生成紧急制动命令，并通过接口控制模块发送给车辆制动系统，以使车辆制动系统根据主控模块发送的紧急制动命令，进行状态调整，从而控制车辆进行紧急制动。若正常，则主控模块可以忽略此次与接口控制模块的通信，不向各车辆执行机构发送控制命令，或者，可以通过接口控制模块向各车辆执行机构发送保持当前状态命令，以使各车辆执行机构保持当前的状态，从而使车辆保持当前状态正常行驶。

即，在本发明实施例中，主控模块，具体用于对获取的车辆周围的图像数据和/或雷达数据进行解析，以判断车辆前方路况是否正常，并在确定车辆前方路况异常时，生成紧急制动命令，并通过接口控制模块发送给车辆制动系统。

实例二

接口控制模块获取图像传感器采集的车辆周围的图像数据或车辆雷达采集的雷达数据，或图像数据及雷达数据，并将车辆周围的图像数据或雷达数据，或图像数据及雷达数据发送给主控模块后，主控模块还可以对车辆周围的图像数据或雷达数据，或图像数据及雷达数据进行解析，以确定车辆与前方车辆间的距离。比如主控模块通过对接口控制模块发送的激光雷达绘制的环境地图进行解析，确定车辆前方存在车辆时，根据激光雷达计算出的车辆与前方车辆的相对距离，即可确定车辆与前方车辆的距离远近。

若车辆与前方车辆间的距离异常，比如预先设置了车辆与前方车辆间的距离小于10米时，则确定车辆与前方车辆间的距离过短，存在追尾风险，而主控模块通过对激光雷达绘制的环境地图进行解析，确定车辆前方存在车辆，且根据激光雷达计算出的车辆与前方车辆的相对距离，确定车辆与前方车辆间的距离小于10米。则主控模块可以生成速度调整指令，并通过接口控制模块发送给车辆牵引系统或车辆制动系统，以使车辆牵引系统根据主控模块发送的速度调整指令调整牵引力大小，或使车辆制动系统调整制动力大小，从而减小车辆的行驶速度，防止追尾。或者，主控模块也可以将速度调整指令通过接口控制模块同时发送给车辆牵引系统或车辆制动系统，以使车辆牵引系统及车辆制动系统根据主控模块发送的速度调整指令，分别调整牵引力大小及制动力大小，从而减小车辆的行驶速度，防止追尾。

若车辆与前方车辆间的距离正常，则主控模块可以忽略此次与接口控制模块的通信，不向各车辆执行机构发送控制命令，或者，可以通过接口控制模块向各车辆执行机构发送保持当前状态命令，以使各车辆执行机构保持当前的状态，从而使车辆保持当前状态行驶。

即，在本发明实施例中，主控模块，还用于对获取的车辆周围的图像数据和/或雷达数据进行解析，以确定车辆与前方车辆间的距离，并在确定车辆与前方车辆间的距离异常时，生成速度调整指令，并通过接口控制模块发送给车辆牵引系统和/或车辆制动系统。

实例三

接口控制模块可以通过与车辆载荷传感器连接的接口，获取车辆载荷传感器采集的车辆载荷，然后将车辆载荷发送给主控模块。主控模块获取到车辆载荷后，即可对车辆载荷进行解析，从而根据车辆载荷，计算车辆正常行驶时所需的牵引力，并生成牵引系统控制指令，然后通过接口控制模块发送给车辆牵引系统，以使车辆牵引系统根据牵引系统控制指令，调整牵引力大小，从而使车辆正常行驶。

即，接口控制模块，具体用于通过与车辆载荷传感器连接的接口，获取车辆载荷传感器采集的车辆载荷；

主控模块，具体用于根据车辆载荷，生成牵引系统控制指令，并通过接口控制模块发送给车辆牵引系统。

举例来说，假设车辆运行到本站后，有10个行人上车，则车辆载荷传感器可以采集该10个行人上车后的车辆载荷，接口控制模块通过与车辆载荷传感器连接的接口，获取车辆载荷后，即可将车辆载荷发送给主控模块。主控模块即可对车辆载荷进行解析，计算出车辆正常启动所需的牵引力，并生成牵引系统控制指令，然后通过接口控制模块发送给车辆牵引系统，以使车辆牵引系统根据牵引系统控制指令，调整牵引力大小，从而使车辆正常行驶。

进一步的，为了提高对车辆控制的准确性和可靠性，主控模块还可以根据车辆载荷、路况信息及车辆当前车速，生成牵引系统控制指令，并通过接口控制模块发送给车辆牵引系统，以使车辆牵引系统根据主控模块发送的牵引系统控制指令，进行状态调整。

举例来说，假设车辆正要拐弯，则接口控制模块通过与车辆载荷传感器、左右车轮车速传感器、方向盘转角传感器连接的接口，获取车辆载荷、车辆左右车轮速度及方向盘转角，并将这些信息发送给主控模块后，主控模块可以根据这些信息，确定车辆载荷、车辆左右车轮速度差及司机转向意图，并通过车辆载荷、车辆左右车轮速度差及司机转向意图，判断车辆转向程度是否和司机的转向意图一致。如果确定车辆转向不足(或过度转向)，则主控模块可以确定驱动轮的牵引力过大，从而可以生成牵引系统控制指令，并通过接口控制模块发送给车辆牵引系统，以使车辆牵引系统根据牵引系统控制指令，降低驱动轮的牵引力，从而实现司机的转向意图。

可以理解的是，通过本发明实施例提供的车辆控制器的主控模块，可以实现整车自动驾驶、速度距离安全防护计算、列车管理的逻辑计算等功能，同时可以实现对接口控制模块上传的车辆数据进行分析，判断车辆潜在的故障。通过接口控制模块，可以实现对车辆执行机构的监控和故障诊断，并根据主控模块的控制命令，对车辆执行机构输出控制命令，以使车辆执行机构根据主控模块的控制命令进行状态调整，从而实现对车辆的智能控制。且本申请实施例提供的车辆控制器，是由车辆图像传感器、车辆雷达及其它各车辆传感器采集与车辆有关的数据，在对车辆进行控制时，根据的是对图像传感器、车辆雷达及其它各车辆传感器采集的数据进行解析生成的控制命令，因此，安全性和可靠性高。

本申请实施例提供的车辆控制器，通过通信连接的主控模块及接口控制模块即可实现对车辆的智能控制，提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性。

另外，相关技术中，多是通过在车辆中安装各种功能的控制系统，来对车辆进行安全控制，比如安装车载控制器(vehicle on-board controller，简称VOBC)、列车控制管理系统(TrainControl and Management System，简称TCMS)等。在实际使用时，各控制系统分别与各车辆传感器连接，以获取各车辆传感器采集的数据，进而根据各传感器采集的数据对车辆的控制。

由于每个控制系统均与各车辆传感器连接，从而导致各控制系统的接口较多，设备连接方式复杂，且由于各控制系统获取各车辆传感器采集的数据后，均需要对采集的数据进行处理，而在实际运用中，不同控制系统所需的数据可能是相同的，这就会导致利用上述方式对车辆进行控制时，各控制系统需要对同一车辆传感器采集的数据进行重复处理，从而造成了处理资源的浪费。另外，通常在对车辆进行控制时，各控制系统之间的部分信息需要共享，这就需要各控制系统之间互相连接，从而导致设备的连接方式更加复杂，且控制系统之间进行传输数据存在延时，从而导致数据传输时间长，响应速度慢。

而本申请实施例提供的车辆控制器，主控模块通过接口控制模块获取各车辆传感器采集的数据，并根据各车辆传感器采集的数据，对各车辆执行机构进行控制，以实现对整车的安全控制。即在对整车进行安全控制时，各车辆传感器只需与接口控制模块连接，设备连接方式简单，且仅需将各车辆传感器采集的数据进行一次处理，即可实现对整车的安全控制，节省了处理资源，另外，车辆控制器中的所有信息可以直接共享，从而缩短了数据传输路径，减少了车辆控制器的处理时间，加快了响应速度。

而且，本发明实施例提出的车辆控制器，只需包括通信连接的主控模块及接口控制模块，接口控制模块与各车辆传感器及车辆执行机构连接，车辆控制器的接口少、结构简单，成本低，且尺寸小，方便现场维护、安装。

下面结合图2，对本发明实施例的车辆控制器的主控模块的结构进行说明。

如图2所示，主控模块，包括：互为冗余、且结构相同的第一子模块Module1及第二子模块Module2；第一子模块Module1及第二子模块Module2均分别包括图形处理器(Graphics Processing Unit，简称GPU)及中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。

可以理解的是，图形处理器在处理计算机设备中与图形计算有关的工作方面，具有很好的效果。在本申请实施例中，为了能够更好的利用车辆图像传感器获取的图像数据及车辆雷达获取的雷达数据，对车辆进行控制，车辆图像传感器或车辆雷达可以与车辆控制器的主控模块中的图形处理器连接，从而在图像传感器采集车辆周围的图像数据或车辆雷达采集雷达数据后，可以通过图形处理器对车辆周围的图像数据或雷达数据进行处理，以提高对图像数据或雷达数据的处理效果，从而更好的利用图像数据或雷达数据对车辆进行控制。或者，图像传感器和车辆雷达也可以同时与车辆控制器的主控模块中的图形处理器连接，从而通过图形处理器对图像传感器采集的车辆周围的图像数据和车辆雷达采集的雷达数据进行处理，以提高对图像数据和雷达数据的处理效果，从而更好的利用图像数据和雷达数据对车辆进行控制。

即，在本申请实施例中，图形处理器与车辆图像传感器和/或车辆雷达连接，用于对通过图像传感器获取的车辆周围的图像数据，和/或，对通过车辆雷达获取的雷达数据进行识别处理，并将识别处理结果发送给中央处理器；

中央处理器用于对图形处理器的识别结果及从接口控制模块获取的数据进行解析，以生成对应的控制命令。

具体的，如图2所示，第一子模块Module1包括GPU1及CPU1，第二子模块Module2包括GPU2及CPU2。GPU1可以与车辆图像传感器或车辆雷达，或与图像传感器和车辆雷达同时连接，以对通过图像传感器获取的车辆周围的图像数据进行识别处理，或对通过车辆雷达获取的雷达数据进行识别处理，或对通过图像传感器获取的车辆周围的图像数据及车辆雷达获取的雷达数据进行识别处理，并将识别处理结果发送给CPU1，从而CPU1可以对GPU1的识别处理结果及从接口控制模块获取的数据进行解析，以生成对应的控制命令，并将控制命令发送给接口控制模块。同样的，GPU2也可以与车辆图像传感器或车辆雷达，或与图像传感器和车辆雷达同时连接，以对通过图像传感器获取的车辆周围的图像数据进行识别处理，或对通过车辆雷达获取的雷达数据进行识别处理，或对通过图像传感器获取的车辆周围的图像数据及车辆雷达获取的雷达数据进行识别处理，并将识别处理结果发送给CPU2，从而CPU2可以对GPU2的识别处理结果及从接口控制模块获取的数据进行解析，以生成对应的控制命令，并将控制命令发送给接口控制模块。

需要说明的是，主控模块的GPU在对车辆周围的图像数据或雷达数据，或车辆周围的图像数据及雷达数据进行识别处理之前，还可以对图像数据或雷达数据，或图像数据及雷达数据进行预处理。其中，预处理可以包括GPU对图像传感器采集的车辆周围的图像数据中，模糊或不完整的低质量图像进行过滤，或者，对车辆周围的图像数据或雷达数据按照相关性进行归类，等等。然后，GPU再对预处理后的图像数据或雷达数据，或图像数据及雷达数据进行识别处理，并将识别处理结果发送给主控模块的CPU，以使主控模块的CPU根据识别处理结果及从接口控制模块获取的数据进行解析，生成对应的控制命令，并将控制命令通过接口控制模块发送给车辆执行机构，以对车辆进行控制的过程进行说明。

需要说明的是，在具体实现时，主控模块的中央处理器可以仅根据主控模块的图形处理器的识别处理结果，生成对应的控制命令，以对车辆进行控制。下面结合具体实例，对主控模块的中央处理器接收到主控模块的图形处理器的识别处理结果后，根据图形处理器的识别处理结果，生成对应的控制命令，以对车辆进行控制的过程进行说明。

实例四

主控模块的中央处理器获取图形处理器发送的识别处理结果后，可以根据主控模块的图形处理器的识别处理结果，判断车辆前方路况是否正常。

若异常，比如主控模块的图形处理器通过对激光雷达绘制的环境地图进行识别处理，确定车辆前方出现行人，而主控模块的中央处理器获取主控模块的图形处理器发送的识别处理结果后，根据激光雷达计算出的行人与车辆的相对距离，确定行人与车辆的距离很近。则主控模块的中央处理器可以生成紧急制动命令，并通过接口控制模块发送给车辆制动系统，以使车辆制动系统根据中央处理器发送的紧急制动命令，进行状态调整，从而控制车辆进行紧急制动。

若正常，则主控模块的中央处理器可以忽略此次与接口控制模块的通信，不向各车辆执行机构发送控制命令，或者，可以通过接口控制模块向各车辆执行机构发送保持当前状态命令，以使各车辆执行机构保持当前的状态，从而使车辆保持当前状态正常行驶。

即，在本发明实施例中，中央处理器，具体用于根据图形处理器的识别处理结果，判断车辆前方路况是否正常，并在确定车辆前方路况异常时，生成紧急制动命令，并通过接口控制模块发送给车辆制动系统。

实例五

主控模块的中央处理器获取主控模块的图形处理器发送的识别处理结果后，可以根据图形处理器的识别处理结果，确定车辆与前方车辆间的距离。

若车辆与前方车辆间的距离异常，比如预先设置了车辆与前方车辆间的距离小于10米时，则确定车辆与前方车辆间的距离过短，存在追尾风险，而主控模块的图形处理器通过对激光雷达绘制的环境地图进行识别处理，确定车辆前方存在车辆，且主控模块的中央处理器获取主控模块的图形处理器发送的识别处理结果后，根据激光雷达计算出的车辆与前方车辆的相对距离，确定车辆与前方车辆间的距离小于10米。则主控模块的中央处理器可以生成速度调整指令，并通过接口控制模块发送给车辆牵引系统或车辆制动系统，以使车辆牵引系统根据中央处理器发送的速度调整指令调整牵引力大小，或使车辆制动系统调整制动力大小，从而减小车辆的行驶速度，防止追尾。或者，中央处理器也可以将速度调整指令通过接口控制模块同时发送给车辆牵引系统或车辆制动系统，以使车辆牵引系统及车辆制动系统根据中央处理器发送的速度调整指令，分别调整牵引力大小及制动力大小，从而减小车辆的行驶速度，防止追尾。

若车辆与前方车辆间的距离正常，则主控模块的中央处理器可以忽略此次与接口控制模块的通信，不向各车辆执行机构发送控制命令，或者，可以通过接口控制模块向各车辆执行机构发送保持当前状态命令，以使各车辆执行机构保持当前的状态，从而使车辆保持当前状态行驶。

即，在本发明实施例中，中央处理器，还用于根据图形处理器的识别处理结果，确定车辆与前方车辆间的距离，并在确定车辆与前方车辆间的距离异常时，生成速度调整指令，并通过接口控制模块发送给车辆牵引系统和/或车辆制动系统。

在某些实施例中，GPU1和GPU2可以通过局域网(Local Area Network，简称LAN)通信，从而GPU1和GPU2可以在两者的识别处理结果相同时，再分别向CPU1和CPU2发送识别处理结果，由CPU1和CPU2进行表决，从而可靠性更高。

另外，CPU1和CPU2可以实现通信、安全协议等功能，同时，GPU1和GPU2还可以采用深度神经网络算法功能，融合传感技术，从而实现车辆的智能控制和诊断功能。

CPU1可以配合电源时钟监控芯片Power&Monitoring Chip1，CPU2配合Power&Monitoring Chip2，使主控模块符合安全等级要求。CPU1和CPU2分别通过PCIE接口获取GPU1和GPU2的数据，通过接口控制模块得到车辆的相关数据，以对数据进行分析处理，实现车辆自动驾驶及速度防护功能。

下面结合图3和图4，对本发明实施例的车辆控制器的接口控制模块的结构进行说明。

如图3所示，接口控制模块可以包括电源电路，用于将从车辆系统接入的电压转换为主控模块及接口控制模块的工作电压。

其中，从车辆系统接入的电压，可以为24V直流电压或110V直流电压，此处不作限制。

具体的，如图3所示，电源电路可以包括电源接入板及电源板，电源接入板可以将车辆电源接入车辆控制器内部，从而电源板可以实现对接入的电压的转换，并为主控模块及接口控制模块供电。

需要说明的是，由于主控模块及接口控制模块的工作电压可能不同，在本发明实施例中，还可以根据主控模块及接口控制模块的工作电压等级，设置多路电源，从而通过各路电源，为对应等级的模块供电。

进一步的，接口控制模块，还可以包括主控电路，用于将由各车辆传感器采集的数据进行预处理。需要说明的是，主控电路对各车辆传感器采集的数据进行预处理时，可以按照预设的周期进行，也可以按照各车辆传感器采集的数据所占内存大小进行，此处不作限制。其中，预设的周期，可以根据需要设置。

另外，主控电路还可以用于判断从第一子模块Module1获取的控制命令与从第二子模块Module2获取的控制命令是否一致，如果一致，则将控制命令发送给车辆执行机构，以确保车辆执行机构根据正确的控制命令，进行状态调整，从而保证车辆控制的安全性和可靠性。

并且，主控电路还可以按照预设的周期，控制第一子模块Module1及第二子模块Module2同步，并在确定从第一子模块Module1获取的控制命令及第二子模块Module2获取的控制命令不一致时，断开主控模块与车辆执行机构的连接，从而避免了主控模块的第一子模块Module1或第二子模块Module2故障时，将控制命令发送给车辆执行机构，进一步保证了车辆控制的安全性和可靠性。

另外，主控电路还可以实现车辆控制管理功能，车辆故障诊断功能，并且实现安全计算机平台层软件调度算法，基于嵌入式实时操作系统及数据的安全协议封装和解析等等。

进一步的，接口控制模块还可以包括看门狗电路，用于对主控电路的安全进行监控，并且产生用于控制主控电路输出的安全电源，以在确定主控电路异常时，切断安全电源。由此，实现了接口控制模块的自诊断，从而提高了接口控制模块的安全性和可靠性，进而提高了车辆控制器的整体安全性和可靠性。

另外，为了实现车辆控制器与车辆执行机构、车辆网络通信等通信功能，在接口控制模块中，如图4所示，还可以包括控制器局域网络(CAN)通信板、以太网通信板及全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)通信板等通信板。

其中，CAN通信板连接车厢内部CAN网络，以实现与电源系统、牵引制动系统、门控系统、照明系统、胎压系统等通信。以太网通信板与主控模块及车辆连接，以实现主控模块与车辆的网络通信。GPS通信板与GPS天线连接，用于实现GPS定位功能。CAN通信板、以太网通信板、GPS通信板与主控电路之间均采用并行总线连接，从而实现大容量、高实时性的数据收发。且CAN通信板、以太网通信板、GPS通信板受看门狗电路产生的安全电源控制，当CAN通信板、以太网通信板或GPS通信板出现故障时，看门狗电路可以切断安全电源，从而实现故障安全。

另外，接口控制模块中，还可以包括测速板，测速板与速度传感器连接，且测速板与主控板之间采用高速串行总线连接，从而实现输入输出节点的扩展。另外，测速板受看门狗电路产生的安全电源控制，当测速板出现故障时，看门狗电路可以切断安全电源，从而实现故障安全。

另外，由于各传感器采集的数据可能既包括模拟数据，也包括进行安全监控等所需的与安全有关的数据和一般数据等，那么，在本发明实施例中，接口控制模块还可以包括安全输入板、安全输出板、一般输入输出板、模拟输入板、继电器输出板。

其中，安全输入板或安全输出板可以实现各种输入输出接口，如继电器驱动采集、速度传感器采集等。安全输入板或安全输出板与主控板之间采用高速串行总线连接，从而实现输入输出节点的扩展。且安全输入板或安全输出板的输出电路部分受看门狗电路产生的安全电源控制，当安全输入板或安全输出板出现故障时，看门狗电路可以切断对应的安全电源，从而实现故障安全。

一般输入输出板可以实现各种输入输出接口，且兼容110V和24V信号的输入输出。另外，一般输入输出板与主控板之间采用高速串行总线连接，且每个输入输出通道具有故障诊断功能。

模拟输入板可以实现车辆的模拟信号采集，且支持电压(-10V～10V)采集、电流(4～20mA)采集、脉冲调制信号采集功能。另外，模拟输入板与主控板之间采用高速串行总线连接，且每个输入输出通道具有故障诊断功能。

继电器输出板可以实现车辆的继电器接口，且支持常闭、常开两种节点方式输出，继电器接口电源可配置支持0～137.5V。另外，继电器输出板与主控板之间采用高速串行总线连接，且采用安全继电器，每个继电器输出通道具有回检诊断功能。

基于上述实施例中的车辆控制器，本申请实施例还提出一种车辆控制方法。

图5是本申请实施例的车辆控制方法的流程示意图。

如图5所示，本申请实施例的车辆控制方法，包括如下步骤：

步骤101，通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据。

具体的，本申请实施例的车辆控制方法，可以由本申请实施例提供的车辆控制器执行，该车辆控制器可以被配置在任意车辆中，以对车辆进行智能控制。

其中，车辆传感器，可以是如速度传感器、车辆载荷传感器等任意可以采集与车辆有关的数据的传感器。

车辆行驶状态数据，可以包括车辆的行驶速度、车辆行驶时的载荷等数据。

步骤102，对各车辆传感器采集的数据进行处理，以生成与车辆对应的控制命令。

步骤103，对与控制命令对应的车辆执行机构进行控制，以使车辆执行机构根据控制命令进行状态调整。

其中，车辆执行机构，可以包括车辆牵引系统及车辆制动系统。

具体的，车辆控制器可以与各车辆传感器及车辆执行机构连接，从而车辆控制器可以通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据，并在对各车辆传感器采集的数据进行处理，生成与车辆对应的控制命令后，将控制命令发送给与控制命令对应的车辆执行机构，以使车辆执行机构根据控制命令进行状态调整，从而实现对与控制命令对应的车辆执行机构的控制。

需要说明的是，车辆控制器在获取各车辆传感器采集的数据后，也可以先对车辆传感器采集的数据进行预处理，然后再根据预处理后的数据，生成与车辆对应的控制命令。其中，预处理，可以包括对各传感器采集的各数据按照相关性进行归类，或者，将各车辆传感器采集的各数据的格式转换为车辆控制器能够处理的格式，等等。

可以理解的是，车辆中通常包括车辆图像传感器及激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等车辆雷达，以获取车辆周围的图像数据及雷达数据。在本申请实施例中，车辆控制器可以根据车辆周围的图像数据或雷达数据，或根据图像数据及雷达数据，确定车辆当前的行驶方向的路况，进而根据行驶方向的路况，生成相应的控制命令，以对车辆进行控制。即，步骤101具体可以包括：

获取车辆雷达采集的雷达数据和/或车辆图像传感器采集的图像数据。

相应的，步骤102可以包括：

对雷达数据和/或图像数据进行处理，以确定车辆当前的行驶方向的路况；

根据行驶方向的路况，生成对应的控制命令。

具体的，车辆控制器在通过与车辆雷达或车辆图像传感器连接的接口，获取车辆雷达采集的雷达数据或车辆图像传感器采集的图像数据，或通过与车辆雷达及车辆图像传感器连接的接口，获取车辆雷达采集的雷达数据及车辆图像传感器采集的图像数据后，即可对雷达数据或图像数据，或雷达数据及图像数据进行处理，以确定车辆当前的行驶方向的路况。比如以车辆雷达为激光雷达为例，车辆控制器可以获取激光雷达绘制的环境地图，并对激光雷达绘制的环境地图进行处理，从而判断车辆前方是否出现行人，在车辆前方出现行人时，车辆控制器根据激光雷达计算出的行人与车辆的相对距离，即可确定行人与车辆的距离远近，从而确定车辆当前的行驶方向的路况是否正常。

若车辆控制器确定行驶方向的路况异常，比如车辆前方出现行人，且行人与车辆的距离很近，而根据车辆中的速度传感器采集的数据，确定车辆当前的行驶速度过快，则车辆控制器可以生成紧急制动命令，并将紧急制动命令发送给车辆制动系统，以使车辆制动系统根据车辆控制器发送的紧急制动命令，进行状态调整，从而控制车辆进行紧急制动。若确定行驶方向的路况正常，则车辆控制器可以生成保持当前状态命令，并将保持当前状态命令发送给各车辆执行机构，以使各车辆执行机构保持当前的状态，从而使车辆保持当前状态正常行驶。或者，车辆控制器在确定行驶方向的路况正常时，也可以不生成控制命令，从而使各车辆执行机构保持之前行驶方向的路况正常时的状态，从而使车辆保持当前状态正常行驶。

需要说明的是，由前述实施例可知，执行本申请实施例的车辆控制方法的车辆控制器，可以包括通信连接的主控模块及接口控制模块，车辆控制器的主控模块及接口控制模块分别通过执行何种操作，实现对车辆的控制的过程可以参照前述实施例中对车辆控制器的说明，此处不再赘述。

本申请实施例的车辆控制方法，首先通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据，然后对各车辆传感器采集的数据进行处理，以生成与车辆对应的控制命令，最后对与控制命令对应的车辆执行机构进行控制，以使车辆执行机构根据控制命令进行状态调整。由此，实现了根据各传感器采集的数据，对车辆进行智能控制，提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性，另外，节省了处理资源，缩短了数据传输路径，减少了数据处理时间，加快了响应速度。

本申请实施例还提出一种车辆，包括如上述实施例所述的车辆控制器。

本申请实施例提供的车辆中的车辆控制器，包括通信连接的主控模块及接口控制模块，可以实现对车辆的自动控制，提高了轨道交通的自动化和智能化，且控制方式安全、可靠，保障了轨道交通的安全性和可靠性，另外，设备连接方式简单，节省了处理资源，缩短了数据传输路径，减少了车辆控制器的处理时间，加快了响应速度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个第一处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种车辆控制器，其特征在于，包括：通信连接的主控模块及接口控制模块；

所述接口控制模块，用于获取各车辆传感器采集的数据，并对所述各车辆传感器采集的数据进行预处理，以及将预处理后的数据发送给所述主控模块，其中，所述接口控制模块通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据；

所述主控模块，用于对所述接口控制模块发送的数据进行解析，以生成对应的控制命令，并通过所述接口控制模块将控制命令发送给车辆执行机构，以使所述车辆执行机构根据所述控制命令进行状态调整。

2.如权利要求1所述的车辆控制器，其特征在于，所述主控模块，包括：互为冗余、且结构相同的第一子模块及第二子模块；

所述第一子模块及第二子模块均分别包括图形处理器及中央处理器；

所述图形处理器与车辆图像传感器和/或车辆雷达连接，用于对通过图像传感器获取的车辆周围的图像数据，和/或，对通过车辆雷达获取的雷达数据进行识别处理，并将识别处理结果发送给所述中央处理器；

所述中央处理器，用于对所述图形处理器的识别处理结果及从所述接口控制模块获取的数据进行解析，以生成对应的控制命令。

3.如权利要求2所述的车辆控制器，其特征在于，所述中央处理器，具体用于根据所述图形处理器的识别处理结果，判断所述车辆前方路况是否正常，并在确定车辆前方路况异常时，生成紧急制动命令，并通过所述接口控制模块发送给车辆制动系统。

4.如权利要求2所述的车辆控制器，其特征在于，所述中央处理器，还用于根据所述图形处理器的识别处理结果，确定所述车辆与前方车辆间的距离，并在确定所述车辆与前方车辆间的距离异常时，生成速度调整指令，并通过所述接口控制模块发送给车辆牵引系统和/或车辆制动系统。

5.如权利要求2所述的车辆控制器，其特征在于，所述接口控制模块，还包括：主控电路；

所述主控电路，用于将由所述各车辆传感器采集的数据进行预处理；

所述主控电路，还用于判断从所述第一子模块获取的控制命令与从所述第二子模块获取的控制命令是否一致，如果一致，将所述控制命令发送给所述车辆执行机构。

6.如权利要求5所述的车辆控制器，其特征在于，所述主控电路，还用于：

按照预设的周期，控制所述第一子模块及第二子模块同步，并在确定从所述第一子模块获取的控制命令与从所述第二子模块获取的控制命令不一致时，断开所述主控模块与所述车辆执行机构的连接。

7.如权利要求1所述的车辆控制器，其特征在于，所述接口控制模块，具体用于通过与车辆载荷传感器连接的接口，获取车辆载荷传感器采集的车辆载荷；

所述主控模块，具体用于根据所述车辆载荷，生成牵引系统控制指令，并通过所述接口控制模块发送给所述车辆牵引系统。

8.如权利要求1-7任一所述的车辆控制器，其特征在于，所述接口控制模块，包括：电源电路；

所述电源电路，用于将从车辆系统接入的电压转换为所述主控模块及所述接口控制模块的工作电压。

9.如权利要求8所述的车辆控制器，其特征在于，所述接口控制模块，还包括：看门狗电路；

所述看门狗电路，用于对所述主控电路的安全进行监控，并且产生用于控制所述主控电路输出的安全电源，以在确定所述主控电路异常时，切断所述安全电源。

10.一种车辆控制方法，其特征在于，包括：

通过与各车辆传感器连接的接口，获取各车辆传感器采集的数据；

对所述各车辆传感器采集的数据进行处理，以生成与所述车辆对应的控制命令；

对与所述控制命令对应的车辆执行机构进行控制，以使所述车辆执行机构根据所述控制命令进行状态调整。

11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述获取各车辆传感器采集的数据，包括：

获取车辆雷达采集的雷达数据和/或车辆图像传感器采集的图像数据；

所述对所述各车辆传感器采集的数据进行处理，以生成与所述车辆对应的控制命令，包括：

对所述雷达数据和/或所述图像数据进行处理，以确定所述车辆当前的行驶方向的路况；

根据所述行驶方向的路况，生成对应的控制命令。

12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述车辆执行机构，包括车辆牵引系统及车辆制动系统。

13.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的车辆控制器。

Images