[0001] 本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种以安全数据条件下的自动无人行驶载客车。

[0002] 随着科技的飞速发展，智能交通领域取得了显著进展。自动驾驶技术作为其中的关键部分，近年来备受关注并不断取得突破；早期的自动驾驶技术研究主要集中在基础的环境感知和车辆控制算法上，例如利用简单的雷达和摄像头实现车辆的自适应巡航控制和简单障碍物避让；随着时间推移，技术逐渐向更高级别的自动驾驶发展，融合了多种传感器技术，如激光雷达、毫米波雷达、摄像头等，以提高环境感知的准确性和可靠性；同时，大数据、人工智能和云计算等技术的快速发展，也为自动驾驶技术提供了强大的数据处理和决策支持能力，使得车辆能够在更复杂的交通场景下实现自主行驶；然而，现有技术仍存在诸多问题；在数据采集方面，虽然能够获取一些车辆运行数据，但数据的多样性和准确性仍有待提高，部分传感器存在精度不足、易受干扰等问题，无法全面且精准地反映车辆真实状态和周围环境信息，这可能导致车辆在行驶过程中对环境变化响应不及时或不准确；环境感知方面，对于复杂场景下的物体识别和分类能力还不够完善，例如在恶劣天气条件下或遇到异形障碍物时，识别准确率可能大幅下降，影响车辆行驶安全；安全保障体系虽然有一定发展，但在面对黑客攻击和系统故障时的应对能力仍显薄弱，一旦主控制系统出现问题，备用系统的切换可能不够及时或稳定，给乘客安全带来潜在风险；自动行驶决策模型往往没有充分考虑车辆载客量对行驶速度和避障距离的影响，导致在不同载客情况下车辆性能无法达到最优，既可能影响乘客舒适度，也可能增加能源消耗和安全隐患；能源管理方面，充电效率和能源回收利用率还有提升空间，太阳能充电板的发电效率受限于安装位置和角度调整不够精准，有线充电模式的兼容性和充电速度也有待进一步优化；智能交互功能相对简单，无法满足乘客多样化和个性化的需求，且远程服务的稳定性和功能扩展性不足；在车辆维护管理方面，缺乏有效的故障预测和智能维护计划生成机制，大多依赖定期检修，难以提前发现潜在故障，同时零部件库存管理不够精准，容易造成库存积压或缺货现象，影响车辆的正常运营和维护成本控制；
因此，本领域亟需一种以安全数据条件下的自动无人行驶载客车，用以解决上述问题。

[0017] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例

[0018] 本发明实施例提供一种以安全数据条件下的自动无人行驶载客车，请参阅图1，包括车体结构与智能控制系统；所述车体结构包含车底盘和车身，所述车底盘上设有用于支撑和驱动车辆运行的基础部件，所述车身内布置有多个供乘客乘坐的人体座椅；所述智能控制系统包括：驱动模块，用于驱动车体行驶；
数据采集分析模块，用于收集车辆运行相关的多源数据，包括通过传感器单元采集载客车的车厢内温湿度信息、人体座椅载客状态信息、油量与电量信息、车辆胎压信息、发动机运行参数信息、火灾隐患信息、危险品探测信息，并将这些数据传输至云计算系统，同时依据数据进行综合分析与运算处理，根据分析结果控制空调系统调节车厢环境、指挥车辆前往服务区进行能源补充或维修操作以及在危险状况下发出报警信号并上传至云计算系统；
环境感知模块，通过设于载客车门口的高清联网摄像头、红外扫描仪以及云计算系统中的图像对比库，利用高清联网摄像头内的人像识别技术智能识别并拍照记录上下车乘客的面部图像及身形动作图像，判断是否与预先上传至云计算系统的乘客信息吻合，判断是否有暴力事件发生以及相应乘客是否在预定车站上车或下车，同时扫描识别乘客携带的行李信息进行违禁物品安检并上传至云计算系统形成数据库，人体座椅上设置安全带报警器与探测装置，安全带报警器在乘车人未扣紧安全带时提示报警，探测装置探测乘客是否安全入座或离开座位，车身设置行李架或行李仓以及紧急报警按钮，紧急报警按钮通过云计算系统就近连通当地公安报警系统并优选设置于每一个人体座椅旁边，监控系统对车厢内和车辆四周环境进行实时监控并上传至云计算系统；
安全保障模块，其用于识别障碍物位置以及车辆自身速度；当在判断车辆将会撞击障碍物时通过驱动模块中的ECU控制车辆，同时将判断结果发送至云计算系统并接收云计算系统反馈命令指令再次通过驱动模块控制车辆，图像、声纹及指纹处理器使摄像头模组摄取的图像信息经数据滤波上传至数据处理模块，麦克风阵列采集的声纹信息经声音数据处理传输至数据模块，经数据分析下达指令给执行终端，驱动模块启动、停止或避障，电子锁具开锁或闭合，无人载客车辆还设有智能机械手臂用于自动搬运行李或向智慧式小型无人运输车辆自动进行货物的分拣和搬运以及SOS紧急电路模块，监测和检测系统与传感器模块和智能识别系统配合对车辆信息进行全面监测和检测，保障车辆安全运行，车辆还设有定位装置用于实时定位。

[0019] 自动行驶决策模块，其与所述环境感知模块和所述安全保障模块连接，用于根据车辆载客量确定车辆理想行驶速度与理想避障距离，以保障行车安全与运行效率，通过预设的线路实现导航行驶功能，同时一同将理想行驶速度与理想避障距离发送至所述安全保障模块调整车辆行驶速度以及避障策略；能源管理模块，其由电池组、充电单元、充放电芯片和电量检测芯片组成，充电单元包含太阳能充电模块和有线充电模块，太阳能充电单元具有可伸缩的太阳能充电板设置在车身周测及上端面，电量检测芯片包含CPU、电压监测子单元、电流监测子单元、电池状态检测子单元和总线通讯子单元，车身上端还设有光能发电单元或风能发电单元连接电池组为其充电，以及设置扫码识别区方便乘客扫码下单和支付。

[0020] 其中，所述自动行驶决策模块中，理想行驶速度和理想避障距离的计算过程包括：获取车辆空载质量M0；
基于所述环境感知模块中确定的上下车数量，确定载客人数n；
预先设定单个乘客的理想平均质量m；
计算载客车当前总质量M,M=M0+nm;
通过理想速度模型计算理想行驶速度v,所述理想速度模型为:
,
其中，P为车辆发动机的最大功率，ur为车辆受到的滚动阻力系数，Cd为空气阻力系数，A为车辆迎风面积，p为空气密度，g为重力加速度；
通过理想距离模型计算理想避障距离d，所述理想距离模型为：
,
其中，d为理想避障距离，代表当前载客状态下的最小制动距离；v为理想行驶速度，M为载客车当前总质量，Fb为车辆制动时的最大制动力；
输出当前载客状态下，载客车的理想行驶速度v和理想避障距离d。

[0021] 述数据采集分析模块包括：温湿度采集单元，采用高精度温湿度传感器，安装于车厢内多个关键位置，确保能够精准采集车厢内不同区域的温湿度数据，为空调系统的智能调控提供准确依据；
座椅状态监测单元，由分布于每个人体座椅内部的压力传感器阵列构成，能够精确感知座椅上的压力分布与变化，从而准确判断是否有乘客入座以及乘客的坐姿状态变化；
车辆能源监测单元，包含油量传感器和电量传感器，油量传感器采用超声波测量原理，能够实时监测油箱内燃油液位高度，电量传感器基于库仑计数法，对电池组的电量进行精确计量；
车辆健康监测单元，由多个传感器组成，包括胎压传感器、发动机温度传感器、发动机管路流量传感器等，胎压传感器采用无线传输技术，实时将轮胎气压数据传输至数据采集分析模块，发动机温度传感器采用热敏电阻式传感器，可快速准确地测量发动机的实时温度，发动机管路流量传感器运用电磁感应原理，监测发动机管路内液体流量；
安全隐患探测单元，包含烟雾传感器和多种气体传感器，烟雾传感器采用光电式检测原理，对车厢内烟雾浓度变化极为敏感，能在烟雾浓度达到0.1%obs/m时及时发出警报，气体传感器检测多种危险气体，对危险气体的检测下限低至1ppm，确保及时发现火灾隐患与危险品泄漏情况。

[0022] 所述环境感知模块包括：乘客识别单元，由高清联网摄像头与红外扫描仪以及云计算系统中的图像对比库协同工作，高清联网摄像头分辨率不低于1080P，帧率为30fps，能够清晰捕捉乘客的面部特征与身形动作，人像识别技术采用深度学习算法，红外扫描仪可在低光照或黑暗环境下辅助检测乘客轮廓与动作，确保乘客识别的准确性与全面性；
行李安检单元，利用X射线扫描技术与图像识别算法，对乘客携带的行李进行安检，X射线扫描设备的穿透能力可满足检测常见金属与非金属违禁物品的需求，图像识别算法能够快速准确地识别出行李中的可疑物品；
车厢监控单元，通过分布于车厢内多个角落的高清摄像头实现对车厢内环境的全方位实时监控，摄像头具备夜视功能，可在低光照条件下清晰成像，视频数据采用H.265编码格式进行压缩传输，以减少数据流量并保证视频质量，同时监控系统具备视频存储功能；
车身周边监测单元，由多个安装于车身四周的毫米波雷达与高清摄像头组成，毫米波雷达能够精确探测车身周围物体的距离、速度与角度信息，探测距离范围达200米，角度分辨率为1°，高清摄像头用于辅助识别周围物体的类型，两者协同工作为车辆的避障与行驶安全提供全面的环境感知信息。

[0023] 需要说明的是，在运输过程中的涉及到的如：防盗、防水、防火、防倾覆、防漏、防雷、防电等安全问题，可以参考[中国发明]CN201120389056.2；所公开的一种防盗报警系统及应用该防盗报警系统的汽车；还可以参考[中国发明专利]专利号:201510883169.0，所公开的一种新型防倾覆反滚轮装置。本技术方案所述的通讯模块可以采用4G通讯的方式进行，不仅技术成熟而且传输速度快。同时通过给每一个自动运输车一个4G卡，就相当于给每个自动运输车都有一个独立的身份，这样就可以更好的让云计算系统和终端设备对无人载客车辆进行控制。本技术方案所述的数据处理模块优选地是一种可编程控制器，优选地采用单片机编程控制也可以采用S3C2440芯片控制。

[0024] 所述安全保障模块包括：障碍物识别与预警单元，利用激光雷达、毫米波雷达与摄像头融合技术识别障碍物位置与速度信息，激光雷达用于构建高精度的车辆周边环境三维模型，毫米波雷达实时监测障碍物的动态信息，摄像头对障碍物进行图像识别与分类，当检测到潜在碰撞风险时，提前向车辆控制系统发出预警信号；
通过在车底盘安装摄像装置，拍摄前方道路画面，识别画面中的交通信号灯和斑马线，根据画面像素值分析计算得出车辆距离前方斑马线的实时空间距离，以及识别出交通信号灯的状态，并将空间距离值和交通信号灯的状态信息发送至主机；随着车辆不断向前行驶，该车辆距离前方斑马线距离也越来越近，主机不断获得连续变化的实时空间距离值，同时对车辆是否会闯红灯进行判断，若会闯红灯，则通过ECU对车辆进行限速或锁车，对自动运输车闯红灯的行为进行预防和制止，有利于维护交通秩序。本技术方案所述的摄像装置，可以通过使用镜头和电荷耦合元件(CCD)获取所述导航图案信息和路况实时信息，或者使用镜头和互补性氧化金属半导体(CMOS)获取所述导航图案信息。

[0025] 需要说明的是本实施例的无人载客车辆也使用于在高速公路上行驶，进行车道辨识，车速匹配，交通标识辨认并准守，如在高速公路行驶时，本实施例的智慧式无人载客车辆的行驶道路均会保持在最外侧行驶，最大行驶速度按照道路限速控制在80km/h或者是100km/h。

[0026] 还可以通过两种不同方式获取导航图案信息，例如通过镜头和电荷耦合元件(CCD，Charge‑coupledDevice)，再如可选的可以通过镜头和互补性氧化金属半导体(CMOS，ComplementaryMetal‑OxideSemiconductor)。通过这些传感器，车辆导航设备可以拍摄导航图案信息。

[0027] 优选地，所述数据处理模块还连接ECU，所述数据处理模块若判断出车辆将会闯红灯，则通过ECU对车辆进行控制；所述数据处理模块还连接云计算系统，所述数据处理模块可将车辆是否会闯红灯的判断结果发送至云计算系统，所述云计算系统可向数据处理模块反馈命令指令，通过数据处理模块连接ECU对车辆进行控制。

[0028] 本技术方案具体的公开了一种ECU在避障过程中的作用。本技术方案所述的ECU是指，ECU(ElectronicControlUnit)电子控制单元，又称"行车电脑"、"车载电脑"等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器。它和普通的电脑一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。用一句简单的话来形容就是"ECU就是汽车的大脑"。

[0029] 障碍物识别功能的技术方案，用于识别在行驶过程中的行人或其他车辆或其他障碍物。通过探测装置反馈回来的信息与路障信息存储装置之间信息的抓取的，再通过比较器，根据事先设定好的参数值判定避障的方式和避障后行进的线路。本技术方案所述的比较器是通过比较两个输入端的电流或电压的大小，在输出端输出不同电压结果的电子元件。本技术方案所述的比较器可以参考[中国发明]CN201521020832.6，所公开的车辆动态限速系统及车辆。至于本技术方案所述的超声波发射元件、触发电路、超声波接收元件和前端放大电路均属于现有技术，这里不多做赘述。

[0030] 数据加密与传输单元，采用AES加密算法对车辆与云计算系统之间传输的数据进行加密处理，加密密钥长度为256位，确保数据在传输过程中的安全性与完整性，同时采用4G/5G网络通信技术与云计算系统进行高速稳定的数据传输；
应急响应单元，当车辆发生紧急情况时，能够迅速启动相应的应急措施，包括但不限于自动拨打紧急救援电话、启动灭火系统、解锁车门；
车辆控制保护单元，在车辆控制系统遭受黑客攻击或出现故障时，能够自动切换至备用控制系统，确保车辆的基本行驶与安全功能不受影响，备用控制系统具备与主控制系统相同的核心功能，且切换过程无缝衔接，不影响车辆行驶。

[0031] 所述能源管理模块包括：电池管理单元，由充放电芯片和电量检测芯片组成，充放电芯片采用智能控制技术，根据电池的温度、电量等状态信息自动调整充放电电流与电压，防止电池过充、过放，延长电池使用寿命，电池状态检测子单元能够实时监测电池的健康状态，包括但不限于内阻、容量衰减信息；
本电池检测芯片可以采用型号为：BQ27510的芯片。本技术方案所述的总线通讯单元，可以参考[中国发明]CN201220020977.6所述公开的电动汽车用锂电池电源管理系统。
本技术方案所述的电池状态检测单元可以参考[中国发明]CN201020199399.8所公开的一种电池智能管理系统。

[0032] 充电控制单元，负责管理太阳能充电模块和有线充电模块的充电过程，太阳能充电模块中的太阳能跟踪装置采用双轴跟踪技术，根据太阳位置实时调整太阳能充电板的角度，使太阳能充电板始终保持最佳采光角度，有线充电模块支持快充与慢充两种模式；能源回收单元，在车辆减速或制动过程中，通过电机的再生制动功能将车辆的动能转化为电能并存储于电池组中。

[0033] 还包括智能交互模块：乘客信息显示单元，设置于车厢内的多个显示屏上，可显示车辆行驶路线、到站信息、车厢内温湿度等信息，显示屏采用触摸式操作，乘客可通过触摸屏幕查询更多详细信息，包括但不限于周边景点推荐、换乘信息；
语音交互单元，乘客可通过语音指令与车辆控制系统进行交互，包括但不限于查询目的地、调节空调温度、播放音乐，语音识别系统采用先进的语音识别引擎，支持多种语言识别，语音合成系统能够将系统回复信息以自然流畅的语音播放给乘客；
远程服务单元，乘客可通过手机应用程序与车辆进行远程连接，在乘车前可提前预约座位、查询车辆实时位置与预计到达时间，乘车后可对车辆服务进行评价与反馈，远程服务平台采用云计算架构，具备高并发处理能力，可同时处理大量乘客的请求。

[0034] 为了进一步优化上述实施例，还包括乘车服务模块：乘客定位单元，车辆通过定位装置实时获取自身位置信息，并将该信息上传至云计算系统；乘客通过手机应用程序查看附近可用的自动无人行驶载客车的位置信息，同时手机应用程序利用手机自身的定位功能确定乘客当前位置，从而实现乘客与车辆之间的位置定位与匹配；
查找乘客单元，当乘客通过手机应用程序发出乘车请求后，云计算系统根据乘客的位置信息和周围车辆的分布情况，筛选出距离乘客最近且符合乘车条件的自动无人行驶载客车；乘车条件包括车辆有空余座位、车辆状态正常；然后，云计算系统将乘客的相关信息发送至选定车辆的智能控制系统，相关信息包括乘车起点、目的地、外貌特征；车辆通过在指定地点查找并识别乘客；
乘客录车单元，乘客在手机应用程序上完成注册和登录后，可进行个人信息录入，包括但不限于姓名、身份证号码、联系方式；以及面部图像信息，用于人脸识别上车；在乘车前，乘客能够选择乘车起点、目的地、乘车时间进行预约录车；同时，乘客还能够在应用程序中设置个人偏好，包括但不限于空调温度偏好、座位偏好，这些信息将与乘客的乘车记录一起存储在云计算系统中，方便后续乘车时提供个性化服务；
车辆寻客单元，车辆在接收到云计算系统发送的乘客乘车请求和相关信息后，根据规划的最优路径前往乘客所在位置；在行驶过程中，车辆通过车身周边监测设备实时感知周围环境，避开障碍物，安全、高效地到达乘客指定的上车地点；车辆到达上车地点后，通过语音交互方式提示乘客上车，并再次核对乘客身份信息，确保乘车安全与准确性。

[0035] 需要说明的是，在实际运营中，当乘客打开手机应用程序，应用程序自动获取乘客当前位置并显示附近的自动无人行驶载客车。乘客选择合适的车辆并提交乘车请求后，云计算系统迅速处理请求，选定车辆并发送指令。车辆收到指令后，按照规划路径前往乘客位置，途中不断通过各种传感器和模块感知环境、调整行驶状态。

[0036] 乘客上车时，高清联网摄像头和红外扫描仪对乘客进行识别和安检，安全带报警器提醒乘客系好安全带，探测装置确认乘客安全入座。车辆行驶过程中，数据采集分析模块持续监测车辆各项数据，环境感知模块实时监控车厢内外环境，安全保障模块保障行车安全，智能交互模块为乘客提供信息和服务，车辆维护管理模块随时准备应对可能的故障情况。

[0037] 到达目的地后，乘客下车，车辆继续等待下一次乘车任务或根据云计算系统的调度前往其他需求区域。整个过程实现了高度自动化、智能化和安全化的运营模式，为乘客提供便捷、舒适、安全的出行体验，同时也提高了交通运输的效率和管理水平。

[0038] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。