一种智能车载网关、汽车远程辅助驾驶系统及方法与流程

1.本发明涉及一种汽车驾驶控制技术，特别地，涉及一种智能车载网关、汽车远程辅助驾驶系统及方法。


背景技术：

2.长途驾驶时司机难免会出现疲劳，特别在高速行驶时，行车有很大的安全隐患；在生活中因为公务或是朋友聚会难免会饮酒，随着禁酒驾令的退出，司机不能酒后驾车，带来一定的不便。因此，一般车主都会呼叫代驾，但是代驾人员需要自备便携的电动车，或者在到达一些偏远的位置时，需要自费打车回到原地，非常地费时费力。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种智能车载网关，其能够协助远程辅助驾驶。
4.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种智能车载网关，安装于智能汽车内；包括can接口、无线通讯模块、控制模块和移动通讯模块；所述can接口用于与车控系统及车载电子设备通讯；所述无线通讯模块用于与第一用户子系统和无人机通讯；所述移动通讯模块用于与平台管理子系统通讯；所述智能车载网关被配置为：与第一用户子系统建立关联信息，所述关联信息包括第一用户子系统所对应的第一用户的身份信息、车辆信息；通过所述关联信息从平台管理子系统获取第一凭证，并利用第一凭证与拥有第二凭证的模拟驾驶舱和无人机建立通讯；所述第一凭证和第二凭证均由平台管理子系统生成且相互匹配；其中，所述无人机上安装有摄像头；利用第一凭证与携带第二凭证的无人机进行身份确认，并在成功确认后，引导所述无人机对接至智能汽车内的预定位置；从模拟驾驶舱获取驾驶控制指令，并将驾驶控制指令传输至车控系统；以及将车控系统及车载电子设备产生的行驶数据传输至模拟驾驶舱；所述无人机在飞行和对接至所述预定位置时将拍摄的视频画面传输至模拟驾驶舱。
5.优选地,所述智能车载网关还被配置为将无线通讯网络的接入密钥发送至无人机，所述无人机在靠近智能汽车时，利用所述密钥自动接入到无线通讯网络中。
6.优选地,所述智能车载网关还被配置为在检测到无人机靠近时，通过can接口获取车门或车窗的状态信息，若发现相应的车门或车窗未开启，则通知车控系统开启车门或车窗，直到无人机成功对接后关闭。
7.优选地,所述智能车载网关还被配置为在从平台管理子系统接收到订单结束指令后，引导无人机飞离智能汽车。
8.优选地,所述移动通讯模块为5g模块。
9.本发明的第二个目的是提供一种汽车远程辅助驾驶系统，其能够方便代驾人员远程驾驶需要代驾的车辆，而不必亲自到现场。
10.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种汽车远程辅助驾驶系统，包括平台管理子系统、第一用户子系统、第二用户子系统、智能汽车；所述智能汽车配置有上述的智能车载网关；所述平台管理子系统用于进行用户管理、智能汽车管理、订单处理、订单计费、模拟驾驶舱使用管理和无人机调度管理；所述平台管理子系统在第二用户通过第二用户子系统激活模拟驾驶舱后对其进行相应的计费；所述第一用户子系统用于供第一用户进行注册登陆、与智能车载网关建立关联、发起订单请求以及通过第三方支付平台支付订单费用；其中，第一用户在注册登陆时至少输入身份信息、车辆信息；所述订单请求中至少包含有第一用户的身份信息、车辆信息及位置信息；所述第二用户子系统于供第二用户进行注册登陆、接单、订单费用结算、以及使用模拟驾驶舱；所述辅助驾驶子系统包括若干模拟驾驶舱和若干无人机；所述无人机上安装有摄像头，所述摄像头通过小型机械臂安装在无人机本体上；所述无人机通过定位探测装置探测智能汽车内预设的定位标签的方式确定自身在智能汽车内的位置并根据从模拟驾驶舱接收到的调整指令调整位置；所述无人机通过智能车载网关获取智能汽车的行驶数据，并根据行驶数据和探测装置的探测结果保持自身在智能汽车内的位置，直到订单结束；所述无人机在飞行和悬停至所述预定位置时将拍摄的视频画面传输至模拟驾驶舱；所述头戴式设备还配置有姿态运动检测模块，姿态运动检测模块用于检测第二用户的头部动作并生成动作数据；所述模拟驾驶舱将动作数据传输至无人机，所述无人机根据动作数据控制小型机械臂工作，以使得所述摄像头的姿态与第二用户的头部姿态和动作同步所述模拟驾驶舱根据第二用户的操作生成驾驶控制指令和调整控制指令并发送至智能车载网关，以及从驾驶系统接收行驶数据并根据行驶数据控制预配置的头戴式设备及体感姿态模拟设备工作；所述头戴式设备配置有显示模块和耳麦模块。
11.优选地,还包括公安管理子系统，所述公安管理子系统用于从平台管理子系统接收第二用户的用户数据档案、对第二用户子系统发起的考核申请进行处理以及在相应的第二用户考核通过后向平台管理子系统返回考核通过数据；所述平台管理子系统根据从公安管理子系统接收的考核通过数据为相应的第二用户开放接单权限。
12.本发明的第三个目的是提供一种汽车远程辅助驾驶方法，其能够方便代驾人员远程驾驶需要代驾的车辆，而不必亲自到现场。
13.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种汽车远程辅助驾驶方法，包括：第二用户操作第二用户子系统激活并使用一个模拟驾驶舱；平台管理子系统对第二用户的使用行为进行计费，直到结束使用；第一用户操作第一用户子系统与智能车载网关建立关联信息，所述关联信息包括
对应第一用户的身份信息、车辆信息；第一用户操作第一用户子系统发起订单请求；平台管理子系统接收到订单请求后，查询是否有空闲的模拟驾驶舱；若有，则继续查询距离第一用户预设范围内是否存在空闲的无人机；若有，则将该订单请求分配于该模拟驾驶舱的当前使用者，并调度一台无人机与该模拟驾驶舱进行关联；同时，平台管理子系统根据订单请求内的信息向对应的智能车载网关分配第一凭证，以及向调度的无人机和模拟驾驶舱分别第二凭证；智能车载网关利用第一凭证与拥有第二凭证的模拟驾驶舱和无人机建立通讯；无人机获取第一用户的位置信息并自动导航飞行至智能汽车所在位置；当无人机靠近智能汽车时，智能汽车内的智能车载网关利用第一凭证与携带第二凭证的无人机进行身份确认，并在成功确认后，引导所述无人机对接至智能汽车内的预定位置；其中，无人机通过定位探测装置探测智能汽车内预设的定位标签的方式确定自身在智能汽车内的位置；第二用户通过模拟驾驶舱向无人机发送调整指令，无人机根据从模拟驾驶舱接收到的调整指令调整位置；无人机通过智能车载网关获取智能汽车的行驶数据，并根据行驶数据和探测装置的探测结果保持自身在智能汽车内的位置，直到订单结束；无人机在飞行和悬停至预定位置时将拍摄的视频画面传输至模拟驾驶舱；头戴式设备检测第二用户头部的运动数据和姿态数据并传输至无人机，无人机根据姿态数据和运动数据控制小型机械臂工作，以使得摄像头的姿态与第二用户的头部姿态和动作同步；智能车载网关从模拟驾驶舱获取驾驶控制指令，并将驾驶控制指令传输至车控系统，以及将车控系统及车载电子设备产生的行驶数据传输至模拟驾驶舱。智能车载网关还被配置为将无线通讯网络的接入密钥发送至无人机，无人机在靠近智能汽车时，利用密钥自动接入到无线通讯网络中。
14.本发明技术效果主要体现在以下方面：1、利用智能车载网关协调模拟驾驶舱与无人机，通过5g网络做到低延时的实时数据传输，从而能够实现第二用户在模拟驾驶舱中实时地远程驾驶智能汽车；2、利用无人机代替第二用户到达现场，并且通过控制无人机的飞行以及相应摄像头的姿态和动作，来使得第二用户第一人称视角所看到的画面能够更加真实。
附图说明
15.图1为实施例中汽车远程辅助驾驶系统的示意图；图2为实施例中智能车载网关的模块原理图；图3为实施例中模拟驾驶舱的示意图；图4为实施例中无人机的示意图；图5为实施例中电动位移底座的结构图；图6为实施例中夹持套的结构图。
16.附图标记说明：1、六自由度运动平台；2、头戴式设备；3、虚拟驾驶舱；4、无人机本体；51、环形轨道；52、支撑架；521、限位条；522、第二导电部；53、电动位移底座；54、夹持套；
55、支杆；61、主控制模块；62、驱动器；63、电动导轮组件；64、第一伸缩杆；641、第一压板；65、导电触头；66、导电环；71、副控制模块；72、第一驱动电机；74、第二伸缩杆；741、第二压板；75、第二位置传感器；76、第一导电部；77、齿轮；78、齿条。
具体实施方式
17.以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
18.实施例一、参照图1，本实施例提供了一种汽车远程辅助驾驶系统，包括平台管理子系统、第一用户子系统、第二用户子系统、公安管理子系统和智能汽车；智能汽车配置有智能车载网关。其中，第一用户子系统、第二用户子系统均以app的形式承载于移动终端上，例如手机;平台管理子系统承载于服务器。
19.辅助驾驶子系统包括若干模拟驾驶舱和若干无人机；无人机上安装有摄像头，摄像头通过小型机械臂（未示出）安装在无人机本体4上，无人机通过控制小型机械臂动作，可多角度地调整摄像头的动作和姿态。模拟驾驶舱和无人机可集群设置在城市的各个规划地点，在规划地点设置封闭式场所，将无人机和模拟舱安装在其内部。
20.模拟驾驶舱包含了汽车驾驶需要的各项装置，例如电动座椅、刹车、方向盘、操作杆等。无人机统一停放在智能机场中，智能机场为每一个无人机配置停机位，且停机位上安装有无线充电装置，为待命的无人机进行充电。无人机与智能机场的控制系统远程通讯(例如5g通讯)，当无人机返回时，智能机场引导无人机回归到其中一个停机位上。值得说明的是，在无人机完全任务返航时，无人机采用就近原则，与距离最近的智能机场进行通讯查询是否有空余的停机位。
21.模拟驾驶舱上还安装有头戴式设备2和体感姿态模拟设备，头戴式设备2配置显示屏、耳麦等模块。无人机在飞行和悬停至智能汽车内的预定位置后将拍摄的视频画面传输至模拟驾驶舱，模拟驾驶舱将数据传输至头戴式设备2中并通过显示屏显示出来，显示屏上显示的信息包括车速、转速、各类指示类等等。同时，智能汽车现场的各项声音，也通过录音设备获取后传输到模拟驾驶舱，并通过耳机反馈给第二用户。体感姿态模拟设备则是为了尽可能地模拟智能汽车在行驶过程中给驾驶员带来的身体感受，其主体是六自由度运动平台1，整个驾驶舱安装在六自由度运动平台1上,当智能汽车转弯、减速带、坑洼路面时，可通过控制平台的动作输出反馈。
22.平台管理子系统用于进行用户管理、智能汽车管理、订单处理、订单计费、模拟驾驶舱使用管理和无人机调度管理。具体地，第一用户和第二用户分别通过第一用户子系统和第二用户子系统注册账号时，将相关数据提交给平台管理子系统，平台管理子系统通过设置自动审核程序完成对相关数据的审核，并将相应的用户信息存入到数据库中。
23.第二用户子系统用于供第二用户进行注册登陆、接单、订单费用结算、以及使用模拟驾驶舱。平台管理子系统在第二用户通过第二用户子系统激活模拟驾驶舱后对其进行相应的计费。具体地，模拟驾驶舱上设置有二维码，第二用户操作第二用户子系统进行扫码识别相应的信息，并根据识别的信息向平台管理子系统发送激活使用请求，平台管理子系统查验该第二用户的相应权限，若符合，则通过该激活使用请求，并开始计费。
24.第一用户子系统用于供第一用户进行注册登陆、与智能车载网关建立关联、发起订单请求以及通过第三方支付平台支付订单费用。
25.其中，第一用户在注册登陆时至少输入身份信息、车辆信息。订单请求中至少包含有第一用户的身份信息、车辆信息及位置信息。另外，与智能车载网关建立关联信息包括第一用户子系统所对应的第一用户的身份信息、车辆信息,具体流程包括：第一用户使用移动终端连接到智能车载网关的无线通信网络中，然后操作第一用户子系统搜索智能车载网关并确认；之后，第一用户子系统收集智能车载网关的信息，并连同订单请求一同打包发送至平台管理子系统，平台管理子系统收到数据后，将该智能车载网关与对应的第一用户的信息数据进行绑定关联。
26.无人机通过定位探测装置探测智能汽车内预设的定位标签的方式确定自身在智能汽车内的位置并根据从模拟驾驶舱接收到的调整指令调整位置。具体地，该定位探测装置可以是rfid识别器，定位标签可以是rfid标签，因此，当无人机通过位置信息判断已经接近智能汽车时，识别智能汽车内的标签，通过标签返回的数据来确定无人机与智能汽车的相对位置；由于rfid定位技术属于现有技术，因此本申请不再赘述其具体原理。然后无人机通过智能车载网关获取智能汽车的车形，从而判断车窗位置，并以此制定飞行轨迹，然后沿着飞行轨迹进入到智能汽车内，直至到达预设位置。
27.无人机通过智能车载网关获取智能汽车的行驶数据，并根据行驶数据和探测装置的探测结果保持自身在智能汽车内的位置，直到订单结束。具体地，当智能汽车开始行驶后，无人机需要保持在相对的位置，因此，无人机通过获取智能汽车的行驶数据，获取汽车的速度、转向等参数，并结合探测装置的数据，从而调整自身的飞行速度和转向，最终达到与智能汽车的移动同步。
28.头戴式设备2还配置有姿态运动检测模块，姿态运动检测模块用于检测第二用户的头部动作并生成动作数据；模拟驾驶舱将动作数据传输至无人机，无人机根据动作数据控制小型机械臂工作，以使得摄像头的姿态与第二用户的头部姿态和动作同步。
29.模拟驾驶舱根据第二用户的操作生成驾驶控制指令和调整控制指令并发送至智能车载网关，以及从驾驶系统接收行驶数据并根据行驶数据控制预配置的头戴式设备2及体感姿态模拟设备工作；头戴式设备2配置有显示模块和耳麦模块。
30.公安管理子系统用于从平台管理子系统接收第二用户的用户数据档案、对第二用户子系统发起的考核申请进行处理以及在相应的第二用户考核通过后向平台管理子系统返回考核通过数据；平台管理子系统根据从公安管理子系统接收的考核通过数据为相应的第二用户开放接单权限。
31.参照图2，智能车载网关包括can接口、无线通讯模块、控制模块和移动通讯模块；can接口用于与车控系统及车载电子设备通讯；无线通讯模块用于与第一用户子系统和无人机通讯；移动通讯模块用于与平台管理子系统通讯。其中，移动通讯模块为5g模块。
32.平台管理子系统成功处理订单请求后，查询是否有空闲的模拟驾驶舱；若有，则继续查询距离第一用户预设范围内是否存在空闲的无人机；若有，则将该订单请求分配于该模拟驾驶舱的当前使用者，并调度一台无人机与该模拟驾驶舱进行关联。同时，平台管理子系统根据订单请求内的信息向对应的智能车载网关分配第一凭证，以及向调度的无人机和模拟驾驶舱分别第二凭证。
33.智能车载网关通过关联信息从平台管理子系统获取第一凭证，并利用第一凭证与拥有第二凭证的模拟驾驶舱和无人机建立通讯；第一凭证和第二凭证均由平台管理子系统生成且相互匹配。
34.当无人机靠近时，智能车载网关利用第一凭证与携带第二凭证的无人机进行身份确认，并在成功确认后，引导无人机对接至智能汽车内的预定位置。
35.智能车载网关从模拟驾驶舱获取驾驶控制指令，并将驾驶控制指令传输至车控系统，以及智能车载网关将车控系统及车载电子设备产生的行驶数据传输至模拟驾驶舱。
36.另外，智能车载网关还被配置为在检测到无人机靠近时，通过can接口获取车门或车窗的状态信息，若发现相应的车门或车窗未开启，则通知车控系统开启车门或车窗，直到无人机成功进入后关闭。
37.智能车载网关还被配置为在从平台管理子系统接收到订单结束指令后，引导无人机飞离智能汽车。具体是，智能车载网关通知车控系统打开车窗，同时告知无人机车窗已开启，无人机收到通知后立即从车窗飞出智能汽车并返航。
38.参照图3
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图6，上述的无人机包括无人机本体4和环形轨道51，无人机本体4固定于环形轨道51的内侧。环形轨道51上安装有可沿环形轨道51移动的电动位移底座53。
39.电动位移底座53的内部安装有电动导轮组件63，电动导轮组件63由驱动器62驱动；电动导轮组件63夹持于环形轨道51上，当电动导轮组件63转动时，整个电动位移底座53可沿着环形轨道51位移。电动位移底座53上还设置有第一定位组件，用于防止电动位移底座53与环形轨道51发生相对位移。第一定位组件包括第一伸缩杆64和第一压板641，当电动位移底座53不需要移动时，主控制模块61驱动第一伸缩杆64推出，利用第一压板641压紧于环形轨道51上，从而防止电动位移底座53活动。
40.环形轨道51相对于无人机本体4的底部、顶部的一侧均设置有第一位置传感器(未示出)，电动位移底座53上设置有可被该第一位置传感器识别的第一位置标签。上述的驱动器62、第一电动夹持组件、第一位置传感器均与主控制模块61电连接。当电动位移底座53分别移动到环形导轨的顶部和底部时，主控制模块61可通过第一位置传感器确认位置。
41.环形轨道51内同心设置有导电环66，电动位移底座53上设置有与导电环66始终保持接触的导电触头65；导电环66与无人机本体4的主电源模块电连接。导电触头65还与主控制模块61电连接。
42.电动位移底座53的外侧通过支杆55设置有夹持套54，夹持套54上套设有呈半圆形的支撑架52，夹持套54上设置有用于驱动支撑架52周向转动的驱动组件，以及用于锁定支撑架52的锁定组件；驱动组件与夹持套54内的副控制模块71连接。驱动组件包括第一驱动电机72和齿轮77组件，齿轮77组件的一部分伸入至该套口内；支撑架52的外侧壁上沿周向设置有与齿轮77配合的齿条78。当第一驱动电机72转动时，可通过齿轮77与齿条78的啮合关系驱动支撑架52转动。
43.支撑架52的内部设置有若干锂电池模组，支撑架52的外部中部设置有第一导电部76，夹持套54上设置有第二导电部522；第一导电部76与锂电池模组电连接，第二导电部522与导电触头65电连接。副控制模块71配置有副电源模块，副电源模块与第二导电部522电连接。
44.夹持套54的一侧形成有与支撑架52适配的弧形套口，弧形套口的内壁上形成有限
位条521；支撑架52的外侧壁上沿周向形成有与限位条521适配的限位槽。
45.支撑架52的外侧壁的中间位置设置有第二位置标签，套座上对应的位置设置有可识别该第二位置标签的第二位置传感器75；第二位置传感器75与副控制模块71电连接。副控制模块71通过第二位置传感器75的信号判断支撑架52是否已经转动180度。
46.支撑架52的其中一个端部安装有第一连接头，另一个端部安装有第一连接座,第一连接头与第一连接部插接配合。具体地，第一连接座的端部具有供第一连接头伸入的插接口，插接口内设置有磁铁；第一连接头的端部设置有铁块。
47.无人机本体4的主控系统与、主控制模块61、副控制模块71通过无线信号进行数据交互。
48.夹持套54的内部还设置有第二定位组件，第二定位组件与副控制模块71电连接。第二定位组件包括第二伸缩杆74，第二伸缩杆74的端部安装有第二压板741。当支撑架52不需要转动时，副控制模块71控制第二伸缩杆74推出，利用第二压板741将支撑架52压紧，避免其活动。
49.因此，上述无人机的工作原理是：当某一无人机因剩余电量不足而不足以返航时，该无人机向附近的智能机场呼叫，智能机场立即派出一台专用于换电的辅助无人机（辅助无人机的结构与该无人机基本相同，区别在于辅助无人机还额外配置有电源）出发至该无人机片处，该无人机与辅助无人机互相接近后，调整相对位置为一上一下。然后下面一台的无人机的飞控系统通知相应的主控制模块61，主控制模块61立即解除第一定位组件，然后控制驱动器62工作，使得电动位移底座53沿着环形轨道51转动180度，最终使得支撑架52朝上。完成后，两台无人机慢慢靠近，直到各自的支撑架52通过第一连接头与第一连接座对接。当然，为了增加对接的效率，可在无人机的底部和顶部安装红外传感器，方便检测两台无人机是否上下对准。当对接完成后，副控制模块71立即解除第二定位组件，然后控制第一驱动电机72工作，以驱动支撑架52转动180度。如此，两台无人机的支撑架52实现了互换。完成后，两台无人机的副控制模块71控制第二定位组件复位，并逐渐分开，同时，下面一台的无人机的主控制模块61控制电动位移底座53回到原位。
50.实施例二、在实施例一的基础上，本实施例提供了一种汽车远程辅助驾驶方法，包括：第二用户操作第二用户子系统激活并使用一个模拟驾驶舱；平台管理子系统对第二用户的使用行为进行计费，直到结束使用；第一用户操作第一用户子系统与智能车载网关建立关联信息，关联信息包括对应第一用户的身份信息、车辆信息；第一用户操作第一用户子系统发起订单请求；平台管理子系统接收到订单请求后，查询是否有空闲的模拟驾驶舱；若有，则继续查询距离第一用户预设范围内是否存在空闲的无人机；若有，则将该订单请求分配于该模拟驾驶舱的当前使用者，并调度一台无人机与该模拟驾驶舱进行关联；同时，平台管理子系统根据订单请求内的信息向对应的智能车载网关分配第一凭证，以及向调度的无人机和模拟驾驶舱分别第二凭证；智能车载网关利用第一凭证与拥有第二凭证的模拟驾驶舱和无人机建立通讯；无人机获取第一用户的位置信息并自动导航飞行至智能汽车所在位置；当无人机
靠近智能汽车时，智能汽车内的智能车载网关利用第一凭证与携带第二凭证的无人机进行身份确认，并在成功确认后，引导无人机对接至智能汽车内的预定位置；其中，无人机通过定位探测装置探测智能汽车内预设的定位标签的方式确定自身在智能汽车内的位置；第二用户通过模拟驾驶舱向无人机发送调整指令，无人机根据从模拟驾驶舱接收到的调整指令调整位置；无人机通过智能车载网关获取智能汽车的行驶数据，并根据行驶数据和探测装置的探测结果保持自身在智能汽车内的位置，直到订单结束；无人机在飞行和悬停至预定位置时将拍摄的视频画面传输至模拟驾驶舱；头戴式设备2检测第二用户头部的运动数据和姿态数据并传输至无人机，无人机根据姿态数据和运动数据控制小型机械臂工作，以使得摄像头的姿态与第二用户的头部姿态和动作同步；智能车载网关从模拟驾驶舱获取驾驶控制指令，并将驾驶控制指令传输至车控系统，以及将车控系统及车载电子设备产生的行驶数据传输至模拟驾驶舱。
51.当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。