[0001] 本发明涉及运载系统领域，特别是关于智能运载系统。

[0002] 运载系统是利用陆、水、空等各类载具实现人员与货物运输及作业的系统。传统的运载系统由于信息化、自动化、智能化水平低，往往存在着生产效率低下、资源消耗过多、人力成本和安全隐患较高等问题，严重制约了经济的发展。近年来，云计算、大数据、移动互联、自动驾驶技术快速发展，为运载系统的转型发展提供了新的契机。

[0003] 目前，已有部分技术可实现运载系统性能的提升。专利“智能轨道运输系统”(专利号：CN108227601A)公开了一种由智能控制系统控制的智能运输车在智能轨道上运输作业的技术。专利“一种智能轨道运输装置、系统和方法”(专利号：CN105511330A)公开了一种通过云控制技术对所有智能轨道运载装置并行管理以实现自动化、智能化运载的技术。专利“基于智能移动装备的仓储智能调度监控管理方法及系统”(专利号：CN106447256A)公开了一种基于智能移动装备的仓储智能调度监控管理系统。然而，上述各项技术只针对某一种特定的运载作业任务，缺乏对各类运载作业任务的普适性，因此需针对不同的运载作业任务开发不同的运载系统，极大地增加了开发成本。与此同时，上述各项技术仅专注于运载系统的某一特定组成(如调度平台、载具)，无法提供完整的系统方案，集成度低、系统性差，导致运载系统整体性能难以得到最佳发挥。

[0004] 为解决上述问题，本发明设计了一种智能运载系统，可有效提升运载系统的自动化与智能化水平，提升系统性和集成度，有效提升运载作业安全性、高效性和经济性。

[0032] 下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

[0033] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构及技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。下面结合附图对本发明进行详细的描述。

[0034] 见下方图1为本发明的智能运载系统初始启动流程图及结构框架。如图1 所示，智能运载系统包括：

[0035] 101、智能调度子系统，其负责载具的作业任务调度、作业信息管理、作业状态监控、作业异常处理；

[0036] 102、智能互联子系统，其负责为智能调度子系统和智能驾驶子系统提供子系统内和子系统间的双向数据传输及运载作业环境监控服务；

[0037] 103、智能驾驶子系统，其接收由智能调度子系统下发、由智能互联子系统传输的作业任务分配和调度指令，控制载具完成运载作业。

[0038] 在本发明的进一步实施例中，智能调度子系统启动包括3个步骤，即1)智能调度子系统硬件上电，2)初始化与自检，3)子系统软件启动；若启动成功则开始启动智能互联子系统，否则进行预警提示。智能互联子系统启动包括3 个步骤，即1)智能互联子系统硬件上电，2)初始化与自检过程，3)子系统软件启动；若启动成功开始启动智能驾驶子系统，否则进行预警提示。智能驾驶子系统启动包括4个步骤，即1)智能驾驶子系统硬件上电，2)载具启动，3) 初始化与自检过程，4)子系统软件启动。其中，自检过程包括对子系统自身状态、载具状态、载具传感器执行器状态进行检查，并通过智能互联子系统反馈给智能调度子系统。

[0039] 需要说明的是，所述智能调度子系统既可部署于固定位置或云端，亦可部署于具有移动功能的载具上。

[0040] 需要说明的是，智能互联子系统是实现智能调度子系统和智能驾驶子系统的双向数据传输，可以采用有线光纤、CAN、5G、5.9HzDSRC、WiFi、ZigBee等通信方式，且可根据实际的通信带宽、容量、时延等需求进行多种通信方式的灵活选择、切换和协同工作。

[0041] 需要说明的是，智能驾驶子系统不限于道路车辆、轨道车辆、水运载具、空运载具等形式，凡具备运输性质的载具均可作为本发明的智能驾驶子系统。

[0042] 在本发明的进一步实施例中，图2给出智能运载系统在道路载客车辆运输系统中的实施方式。智能运载系统在道路载客车辆运输系统中的应用包括：智能调度子系统21、智能互联子系统22、智能驾驶子系统23。

[0043] 需要说明的是，智能互联子系统22的互联通信单元221和223分别布置在智能调度子系统21和智能驾驶子系统23，但从功能上划分属于智能互联子系统。

[0044] 进一步，智能调度子系统21包括：作业信息管理单元211、作业状态监控单元212、作业任务调度单元213、作业异常处理单元214。布置于智能调度子系统的互联通信单元221，采用5G/4G通信技术与布置于智能互联子系统的互联通信单元222传输数据，利用现有基础设施，可以实现远程无线通信。互联通信单元221一方面接收各个载客车辆的运行状态和道路环境信息，包括载客数量、驾驶员工作时长和疲劳程度、车辆位置、车辆速度、油/电余量、故障监测、道路交通拥堵状况、天气等；另一方面将任务调度信息经智能互联子系统发送至载客车辆。另外，互联通信单元221还可以发送来自管理人员的最高优先级干预指令，以应对紧急交通要求。作业信息管理单元211将互联通信单元221 接收的各项数据信息储存至本地服务器，同时，对数据进行管理和分析，供作业状态监控单元和作业任务调度单元查询和使用。作业状态监控单元212能够根据作业信息管理单元储存和分析的数据进行状态监控，其中监控对象包括：(1) 载客车辆状态，包含车辆是否超载和超速、驾驶员是否疲劳驾驶、油/电余量是否满足运输需求等；(2)作业状态信息，包含运输作业是否完成、作业能力是否满足待接送乘客任务量等；(3)作业道路环境，包含道路交通是否拥堵、是否有救护车或消防车等紧急通行车辆、天气是否满足行驶条件等。作业任务调度单元213，根据各个乘员候车区的人数、时间、前往的目的地等信息对载客任务实时解析；然后根据前述各个载客车辆的运行状态信息，将载客任务分配给各个车辆；对各个车辆从待乘候车区到目的地进行全局路径规划，并对车辆的合流、跟驰、超车等工况进行多车协同控制。作业状态监控单元如果出现了异常状况，则向作业异常处理单元214发送指令，由作业异常处理单元选择车辆急停或系统中止，并由互联通信单元221将异常处理信息发送至载客车辆。

[0045] 进一步，智能互联子系统22包括互联通信单元221、222、223和道路环境监测单元224。互联通信单元221与222通过5G/4G基站、基于TCP/IP协议实现远程无线通信，一方面将来自智能调度子系统发送来的任务调度信息发送给载客车辆，另一方面，将载客车辆的行驶状态信息和道路环境监测信息发送至智能调度子系统。智能互联子系统连通智能调度子系统和智能驾驶子系统，是信息传输的桥梁。

[0046] 进一步，智能驾驶子系统23包括感知定位231、决策规划单元232、运动控制单元233、故障诊断单元234。需要说明的是，图2给出智能运载系统在道路载客车辆运输系统中的实施方式，可以是城市公交车、机场摆渡车、景区观光车、矿山货运车、物流运输车等，运输对象可以是乘员、货物等；但本专利不限于以上所列出的具体形式，凡具有运输功能的道路行驶车辆或具备本发明专利所述属性的，均在保护范围之内。进一步，互联通信单元222与223通过短程无线通信，可以采用DRSC、WiFi、Zigbee等方式；其接收智能调度子系统经智能互联子系统发送的任务调度信息：到某目的地接送若干名乘员或者配送若干货物等。更进一步，感知定位单元231通过GPS获取车辆地理位置信息，通过摄像头、激光雷达等传感器获取周围环境信息，并将信息融合传输至决策规划单元。决策规划单元232根据环境感知信息和调度任务信息，作出综合决策，进而将决策信息传输至运动控制单元233使车辆进行相应的执行动作。故障诊断系统234实时监测车辆行驶状态，对车辆异常状态：传感器失效、车辆超载、执行器故障等，及时发送至智能调度子系统。

[0047] 在本发明的进一步实施例中，图3给出智能运载系统在水下运输系统中的实施方式。水下智能运载系统可以应用于海洋石油、天然气勘测，海上打捞救援，水下钻井，铺设管道、挖渠等各种水下作业。本文以水下机器人铺设管道为具体实施方式进行说明。需要说明的是，本专利不限于铺设管道一种作业方式。该水下作业系统包括：智能调度子系统31、智能互联子系统32、水下机器人33。

[0048] 需要说明的是，智能互联子系统32的互联通信单元321和323分别布置在智能调度子系统31和水下机器人系统33，但从功能上划分属于智能互联子系统 32。

[0049] 进一步，智能调度子系统31包括：作业信息管理单元311、作业状态监控单元312、作业任务调度单元313、作业异常处理单元314。布置于智能调度子系统的互联通信单元321，采用水下激光通信技术与布置于智能互联子系统的互联通信单元322传输数据，即调度信息从发射系统，经水下信道到达接收系统。互联通信单元321一方面接收各个水下机器人的作业状态和水底环境信息，包括铺设管道长度和深度、机器人各传感设备的工作状况、水下温度和压强、水流速度和流向、水下生态系统条件、故障监测等；另一方面将任务调度信息经智能互联子系统32发送至水下机器人33。另外，互联通信单元321还可以发送来自管理人员的最高优先级干预指令，以应对水下突发暗流、大型水下生物侵袭等突发状况。作业信息管理单元311将互联通信单元321接收的各项数据信息储存至本地服务器；同时，对数据进行管理和分析，供作业状态监控单元和作业任务调度单元查询和使用。作业状态监控单元312能够根据作业信息管理单元储存和分析的数据进行状态监控，其中监控对象包括：
(1)水下机器人状态，包含机器人是否达到定期检修极限、连续工作时长、当前能胜任的管道铺设任务，对于自主式水下机器人(AUV)的能源余量等；(2)作业状态信息，包含管道铺设作业是否完成、作业能力是否满足管道铺设任务等；(3)水下作业环境，包含是否出现水底暗流、水下生物密集程度、作业空间大小以及水床疏软程度等。作业任务调度单元313，根据各个任务区铺设管道的任务量、难易程度、水下作业环境以及各个机器人的本身属性和作业状况等信息对管道铺设任务实时解析；然后根据前述各个机器人的运行状态信息，将管道铺设任务分配给各个水下机器人；对各个机器人从当前作业区到目的作业区进行全局路径规划，并对机器人的编队、合作作业进行多机协同控制。作业状态监控单元如果出现了异常状况，则向作业异常处理单元314发送指令，由作业异常处理单元选择机器人急停或系统中止，并由互联通信单元321经322将异常处理信息发送至水下作业的机器人。

[0050] 进一步，智能互联子系统32包括：互联通信单元321、322、323和水下环境监测单元324。互联通信单元321布置于智能调度子系统，322布置于智能互联子系统，323布置于水下机器人。其中，322通过水下激光与321实现水下通信，一方面将来自智能调度子系统31发送来的任务调度信息发送给水下机器人 33；另一方面，322与323通过声波通信，将水下机器人33的作业状态信息和水下作业环境监测信息发送至智能调度子系统31。智能互联子系统连通智能调度子系统和水下机器人系统，是信息传输的桥梁。

[0051] 进一步，水下机器人33包括：感知定位331、决策规划单元332、运动控制单元333、故障诊断单元334。需要说明的是，图3给出智能运载系统在水下机器人作业系统的实施方式，可以是海中救援、打捞、电缆敷设、海洋石油及其他生产系统的操作维修等水下作业，也可以是观察海底地形、地貌、作业状态等水下观测工作；但本专利不限于以上所列出的具体形式，凡具备本发明专利所述属性的，均在保护范围之内。进一步，互联通信单元331与332采用水声通信；其接收智能调度子系统31经智能互联子系统32发送的任务调度信息：到某目的地铺设管道或者到某目的地领取开沟和掩盖工具、管道材料等。更进一步，感知定位单元331利用声纳和摄像机相结合的方式对周围环境观测分析，以应对成像过程中水体对光散射和吸收效应等带来的水下成像环境复杂的问题；采用惯性导航系统作为水下机器人的核心导航设备，并采用多普勒测速仪DVL、水下声学导航、地球物理导航及地形匹配对惯性导航系统进行定期修正。将环境和位置信息融合传输至决策规划单元332。决策规划单元332根据环境感知信息和调度任务信息，作出综合决策，进而将决策信息传输至运动控制单元333 使机器人进行相应动作，执行作业任务。故障诊断系统334实时监测机器人的作业状态，对于异常状态：传感器失效、突发环境变化、作业超标、执行器故障等，及时发送至智能调度子系统。

[0052] 进一步，智能运载系统还可以应用于其他各个方面。比如，智能运载系统应用在轨道车辆运输领域：智能调度子系统根据作业信息、作业环境信息、智能驾驶子系统的状态信息综合决策，发布调度任务；智能互联系统负责作业环境监测和数据传输；智能驾驶子系统即是在专用轨道上行驶的载客列车或载货列车。再如，智能运载系统应用在工程机械运输领域：智能调度子系统根据工程机械设备的作业任务、作业环境信息等综合决策，发布调度任务；智能互联系统负责作业环境监测和数据传输；智能驾驶子系统即是进行挖掘、搬运、开采等作业任务的工程机械。总之，智能调度子系统应用在不同领域只是分析的数据不同、发布的调度任务不同；智能互联子系统采用的通信方式和环境监测手段不同；智能驾驶子系统针对不同的工作环境和需求采用不同的形式。智能运载系统可以应用于许多场景，本文不再赘述。

[0053] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。