本發(fā)明涉及車輛的自動控制系統(tǒng)，特別是一種無人駕駛公交車的自動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的無人駕駛公交車自動控制系統(tǒng)僅對無人駕駛公交車的啟動、運(yùn)行、停車和開關(guān)門等進(jìn)行自動控制，依靠車內(nèi)的駕駛儀來實(shí)現(xiàn)無人駕駛，僅能滿足無人駕駛公交車的基本控制要求?，F(xiàn)有無人駕駛公交車缺乏對路旁交通及周圍環(huán)境識別情況的辨別能力，導(dǎo)致現(xiàn)有無人駕駛公交車的控制系統(tǒng)自動化程度不高，不能適應(yīng)現(xiàn)代交通的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種無人駕駛公交車的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、操作方便，具備環(huán)境路況感知功能，通過導(dǎo)航系統(tǒng)等獲取車輛在行駛過程中的實(shí)時(shí)位置信息，然后根據(jù)該信息驅(qū)動車輛，達(dá)到車輛無人操作、自動駕駛的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種無人駕駛公交車的自動控制系統(tǒng)包括主控室、PLC控制系統(tǒng)、車載電腦、導(dǎo)航系統(tǒng)、避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)和整車控制器。所述主控室與PLC控制系統(tǒng)無線連接，所述PLC控制系統(tǒng)接收主控室控制中心的指令并執(zhí)行相應(yīng)的指令，同時(shí)將本身的狀態(tài)及時(shí)反饋給主控室的控制中心。所述車載電腦、導(dǎo)航系統(tǒng)、避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)和整車控制器均與PLC控制系統(tǒng)電連接。所述整車控制器接收PLC控制系統(tǒng)的指令并對無人駕駛公交車進(jìn)行控制。所述導(dǎo)航系統(tǒng)信號連接有地面基站、接收天線、RTK模塊、陀螺儀、RFID讀卡系統(tǒng)和RFID標(biāo)簽，其中陀螺儀安裝于無人駕駛公交車本體上，RFID讀卡系統(tǒng)安裝于無人駕駛公交車的兩側(cè)，RFID標(biāo)簽布置于所述車輛行駛沿線的位置。所述接收天線用于接收所述導(dǎo)航系統(tǒng)的定位信息。所述RTK模塊采用的RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。

其中的RFID讀卡系統(tǒng)用于閱讀所述車輛行駛沿線布置的RFID標(biāo)簽。所述RFID讀卡系統(tǒng)和RFID標(biāo)簽組成的RFID設(shè)備的工作原理是：當(dāng)RFID標(biāo)簽在距離0～10米范圍內(nèi)接近無人駕駛公交車上的RFID讀卡系統(tǒng)時(shí)，RFID讀卡系統(tǒng)受控發(fā)出微波查詢信號；RFID標(biāo)簽收到查詢信號后，將此信號與標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息合成一體反射回RFID讀卡系統(tǒng)，反射回的微波合成信息已攜帶有RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息；RFID讀卡系統(tǒng)接收到RFID標(biāo)簽發(fā)射回的微波合成信號后，經(jīng)內(nèi)部微處理器處理后即可將RFID標(biāo)簽貯存的識別代碼等信息分別讀取出，以獲得無人駕駛公交車的實(shí)時(shí)位置信息。

其中的避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)信號連接有超聲波、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和若干個(gè)視覺傳感器。所述避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)獲取視覺傳感器等的信號，可實(shí)時(shí)監(jiān)測無人駕駛公交車在行駛道路上與其他車輛的距離信號，并將距離信號傳送至PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)通過與整車控制器之間的信號傳輸來控制車速，以實(shí)現(xiàn)避險(xiǎn)防撞。通過導(dǎo)航系統(tǒng)與RFID設(shè)備的信號采集，能夠準(zhǔn)確確定無人駕駛公交車車體的位置與方向，進(jìn)而通過PLC控制系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)角糾偏量和車速信號，使得無人駕駛公交車按照規(guī)劃的路線行駛。

為了進(jìn)一步保證無人駕駛公交車行駛的安全性，前述的視覺傳感器分別安裝在車輛的前端、后端和車身兩側(cè)，進(jìn)行更全面的路障探測以及倒車的安全性。

前述的整車控制器電連接有BMS系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測裝置和無線充電系統(tǒng)。所述BMS系統(tǒng)用于管理無人駕駛公交車的動力電池，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確估測SOC，對動力電池的動態(tài)監(jiān)測以及維持電池間的均衡。所述胎壓監(jiān)測裝置在無人駕駛公交車行駛過程中對輪胎氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)自動監(jiān)測，并對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以確保行車安全。整車控制器接收PLC控制系統(tǒng)發(fā)送的工作任務(wù)數(shù)據(jù)信息、路徑規(guī)劃信息和工作狀態(tài)信息，同時(shí)通過與行走系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與制動系統(tǒng)之間的信息傳輸，實(shí)現(xiàn)無人駕駛公交車的啟停和轉(zhuǎn)彎減速的控制，并實(shí)時(shí)接收導(dǎo)航信息經(jīng)PLC控制系統(tǒng)傳遞的位置糾偏信號，使得無人駕駛公交車以一定的轉(zhuǎn)角和車速實(shí)現(xiàn)在設(shè)定軌道上的行駛。

前述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括電控單元、電機(jī)、扭矩傳感器、減速器和轉(zhuǎn)角編碼器，所述電控單元、電機(jī)、扭矩傳感器、減速器和轉(zhuǎn)角編碼器均連接于整車控制器。所述轉(zhuǎn)角編碼器設(shè)于轉(zhuǎn)向柱和無人駕駛公交車的兩側(cè)車輪，通過對轉(zhuǎn)向扭矩大小和方向的精確感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)向的精準(zhǔn)控制。

前述的制動系統(tǒng)包括減速電機(jī)、剎車裝置和轉(zhuǎn)速編碼器，所述減速電機(jī)、剎車裝置和轉(zhuǎn)速編碼器均連接于整車控制器。通過減速電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)行車制動；整車斷電后，減速電機(jī)自動抱死實(shí)現(xiàn)駐車制動；通過剎車裝置實(shí)現(xiàn)主動制動，多種制動方式保障了無人駕駛公交車的制動安全。

前述的整車控制器還電連接有遙控駕駛系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、車燈控制系統(tǒng)和喇叭控制系統(tǒng)，通過CAN通訊交換信息，以實(shí)現(xiàn)整車的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

前述的整車控制器采用PLC控制器。

前述的車載電腦電連接有顯示器和車載音響,負(fù)責(zé)動畫顯示及語音播報(bào)，方便對車內(nèi)乘客發(fā)送各種信息。

前述的視覺傳感器為4～6個(gè)。在車身前端的視覺傳感器用于探測正前方安全距離上是否有障礙物以及障礙物與車輛的實(shí)際距離。在車身兩側(cè)分別布置有視覺傳感器，用于確保車輛在通過狹窄道路時(shí)，留有足夠的安全距離。在車身后端設(shè)置的視覺傳感器保證了倒車的安全性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、操作方便，通過導(dǎo)航系統(tǒng)、RFID設(shè)備以及視覺感知器等裝置實(shí)時(shí)獲得車輛在行駛過程中的位置信息，根據(jù)該信息驅(qū)動車輛的行駛以及對行駛路線進(jìn)行校正，達(dá)到車輛無人操作、自動駕駛的目的。本發(fā)明是一種具備環(huán)境路況感知功能的自動行駛無人駕駛公交車控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無人駕駛公交車的智能駕駛。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的連接關(guān)系示意圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記的含義：1-主控室，2-PLC控制系統(tǒng)，3-車載電腦，4-導(dǎo)航系統(tǒng)，5-避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)，6-整車控制器，7-地面基站，8-接收天線，9-RTK模塊，10-陀螺儀，11-RFID讀卡系統(tǒng)，12-RFID標(biāo)簽，13-顯示器，14-車載音響，15-BMS系統(tǒng)，16-行走系統(tǒng)，17-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，18-制動系統(tǒng)，19-胎壓監(jiān)測裝置，20-無線充電系統(tǒng)，21-超聲波，22-激光雷達(dá)，23-毫米波雷達(dá)，24-視覺傳感器。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例1：如圖1和圖2所示，該種自動控制系統(tǒng)包括主控室1、PLC控制系統(tǒng)2、車載電腦3、導(dǎo)航系統(tǒng)4、避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)5和整車控制器6。主控室1與PLC控制系統(tǒng)2無線連接，PLC控制系統(tǒng)2接收主控室1控制中心的指令并執(zhí)行相應(yīng)的指令，同時(shí)將本身的狀態(tài)及時(shí)反饋給主控室1控制中心。車載電腦3、導(dǎo)航系統(tǒng)4、避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)5和整車控制器6均與PLC控制系統(tǒng)2電連接。整車控制器6接收PLC控制系統(tǒng)2的指令并對無人駕駛公交車進(jìn)行控制。車載電腦3電連接有顯示器13和車載音響14,負(fù)責(zé)動畫顯示及語音播報(bào)，方便對車內(nèi)乘客發(fā)送各種信息。導(dǎo)航系統(tǒng)4信號連接有地面基站7、接收天線8、RTK模塊9、陀螺儀10、RFID讀卡系統(tǒng)11和RFID標(biāo)簽12，其中陀螺儀10安裝于無人駕駛公交車本體上，RFID讀卡系統(tǒng)11安裝于無人駕駛公交車的兩側(cè)，RFID標(biāo)簽12布置于車輛行駛沿線的位置。接收天線8用于接收導(dǎo)航系統(tǒng)4的定位信息。RTK模塊9采用的RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。其中的RFID讀卡系統(tǒng)11用于閱讀車輛行駛沿線布置的RFID標(biāo)簽12。RFID讀卡系統(tǒng)11和RFID標(biāo)簽12組成的RFID設(shè)備的工作原理是：當(dāng)RFID標(biāo)簽12在距離0～10米范圍內(nèi)接近無人駕駛公交車上的RFID讀卡系統(tǒng)11時(shí)，RFID讀卡系統(tǒng)11受控發(fā)出微波查詢信號；RFID標(biāo)簽12收到查詢信號后，將此信號與標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息合成一體反射回RFID讀卡系統(tǒng)11，反射回的微波合成信息已攜帶有RFID標(biāo)簽12的數(shù)據(jù)信息；RFID讀卡系統(tǒng)11接收到RFID標(biāo)簽12發(fā)射回的微波合成信號后，經(jīng)內(nèi)部微處理器處理后即可將RFID標(biāo)簽12貯存的識別代碼等信息分別讀取出，以獲得無人駕駛公交車的實(shí)時(shí)位置信息。

避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)5信號連接有超聲波21、激光雷達(dá)22、毫米波雷達(dá)23和六個(gè)視覺傳感器24。視覺傳感器24分別安裝在車輛的前端、后端和車身兩側(cè)，進(jìn)行更全面的路障探測以及倒車的安全性。車身前端的三個(gè)視覺傳感器24用于探測正前方安全距離上是否有障礙物以及障礙物與車輛的實(shí)際距離。在車身兩側(cè)分別布置有一個(gè)視覺傳感器24，用于確保車輛在通過狹窄道路時(shí)，留有足夠的安全距離。在車身后端設(shè)置的一個(gè)視覺傳感器24保證了倒車的安全性。避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)5獲取視覺傳感器24等的信號，可實(shí)時(shí)監(jiān)測無人駕駛公交車在行駛道路上與其他車輛的距離信號，并將距離信號傳送至PLC控制系統(tǒng)2。PLC控制系統(tǒng)2通過與整車控制器6之間的信號傳輸來控制車速，以實(shí)現(xiàn)避險(xiǎn)防撞。通過導(dǎo)航系統(tǒng)4與RFID設(shè)備的信號采集，能夠準(zhǔn)確確定無人駕駛公交車車體的位置與方向，進(jìn)而通過PLC控制系統(tǒng)2輸出的轉(zhuǎn)角糾偏量和車速信號，使得無人駕駛公交車按照規(guī)劃的路線行駛。

整車控制器6采用易福門PLC控制器，分別電連接有BMS系統(tǒng)15、行走系統(tǒng)16、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)17、制動系統(tǒng)18、胎壓監(jiān)測裝置19和無線充電系統(tǒng)20。整車控制器6還電連接有遙控駕駛系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、車燈控制系統(tǒng)和喇叭控制系統(tǒng)，通過CAN通訊交換信息，以實(shí)現(xiàn)整車的協(xié)調(diào)運(yùn)行。BMS系統(tǒng)15用于管理無人駕駛公交車的動力電池，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確估測SOC，對動力電池的動態(tài)監(jiān)測以及維持電池間的均衡。胎壓監(jiān)測裝置19在無人駕駛公交車行駛過程中對輪胎氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)自動監(jiān)測，并對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以確保行車安全。整車控制器6接收PLC控制系統(tǒng)2發(fā)送的工作任務(wù)數(shù)據(jù)信息、路徑規(guī)劃信息和工作狀態(tài)信息，同時(shí)通過與行走系統(tǒng)16、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)17與制動系統(tǒng)18之間的信息傳輸，實(shí)現(xiàn)無人駕駛公交車的啟停和轉(zhuǎn)彎減速的控制，并實(shí)時(shí)接收導(dǎo)航信息經(jīng)PLC控制系統(tǒng)2傳遞的位置糾偏信號，使得無人駕駛公交車以一定的轉(zhuǎn)角和車速實(shí)現(xiàn)在設(shè)定軌道上的行駛。其中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)17包括電控單元、電機(jī)、扭矩傳感器、減速器和轉(zhuǎn)角編碼器，電控單元、電機(jī)、扭矩傳感器、減速器和轉(zhuǎn)角編碼器均連接于整車控制器6。轉(zhuǎn)角編碼器設(shè)于轉(zhuǎn)向柱和無人駕駛公交車的兩側(cè)車輪，通過對轉(zhuǎn)向扭矩大小和方向的精確感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)向的精準(zhǔn)控制。其中的制動系統(tǒng)18包括減速電機(jī)、剎車裝置和轉(zhuǎn)速編碼器，減速電機(jī)、剎車裝置和轉(zhuǎn)速編碼器均連接于整車控制器6。通過減速電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)行車制動；整車斷電后，減速電機(jī)自動抱死實(shí)現(xiàn)駐車制動；通過剎車裝置實(shí)現(xiàn)主動制動，多種制動方式保障了無人駕駛公交車的制動安全。

實(shí)施例2：如圖1和圖2所示，該種無人駕駛公交車的自動控制系統(tǒng)包括主控室1、PLC控制系統(tǒng)2、車載電腦3、導(dǎo)航系統(tǒng)4、避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)5和整車控制器6。主控室1與PLC控制系統(tǒng)2無線連接，PLC控制系統(tǒng)2接收主控室1控制中心的指令并執(zhí)行相應(yīng)的指令，同時(shí)將本身的狀態(tài)及時(shí)反饋給主控室1控制中心。車載電腦3、導(dǎo)航系統(tǒng)4、避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)5和整車控制器6均與PLC控制系統(tǒng)2電連接。整車控制器6接收PLC控制系統(tǒng)2的指令并對無人駕駛公交車進(jìn)行控制。導(dǎo)航系統(tǒng)4信號連接有地面基站7、接收天線8、RTK模塊9、陀螺儀10、RFID讀卡系統(tǒng)11和RFID標(biāo)簽12，其中陀螺儀10安裝于無人駕駛公交車本體上，RFID讀卡系統(tǒng)11安裝于無人駕駛公交車的兩側(cè)，RFID標(biāo)簽12布置于車輛行駛沿線的位置。接收天線8用于接收導(dǎo)航系統(tǒng)4的定位信息。RTK模塊9采用的RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。

RFID讀卡系統(tǒng)11用于閱讀車輛行駛沿線布置的RFID標(biāo)簽12。RFID讀卡系統(tǒng)11和RFID標(biāo)簽12組成的RFID設(shè)備的工作原理是：當(dāng)RFID標(biāo)簽12在距離0～10米范圍內(nèi)接近無人駕駛公交車上的RFID讀卡系統(tǒng)11時(shí)，RFID讀卡系統(tǒng)11受控發(fā)出微波查詢信號；RFID標(biāo)簽12收到查詢信號后，將此信號與標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息合成一體反射回RFID讀卡系統(tǒng)11，反射回的微波合成信息已攜帶有RFID標(biāo)簽12的數(shù)據(jù)信息；RFID讀卡系統(tǒng)11接收到RFID標(biāo)簽12發(fā)射回的微波合成信號后，經(jīng)內(nèi)部微處理器處理后即可將RFID標(biāo)簽12貯存的識別代碼等信息分別讀取出，以獲得無人駕駛公交車的實(shí)時(shí)位置信息。避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)5信號連接有超聲波21、激光雷達(dá)22、毫米波雷達(dá)23和若干個(gè)視覺傳感器24，實(shí)現(xiàn)對路上障礙物和行人車輛的精確反應(yīng)。

其中激光雷達(dá)22是根據(jù)激光遇到障礙后的折返時(shí)間，計(jì)算目標(biāo)與自己的相對距離，還可以準(zhǔn)確測量視場中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對距離，這些輪廓信息組成所謂的點(diǎn)云并繪制出3D環(huán)境地圖，精度可達(dá)到厘米級別，測量角度可360度旋轉(zhuǎn)，探測范圍可達(dá)到100m。毫米波雷達(dá)23有不受天氣情況和夜間的影響的特點(diǎn)，具有遠(yuǎn)距離探測、夜間工作、全天候工作、車速測量等能力，溫度穩(wěn)定性強(qiáng)，還不受氣候影響，在雨雪、煙霧等惡劣環(huán)境下依然正常工作，從而實(shí)現(xiàn)了全方位全天候?qū)φ系K的準(zhǔn)確測量。避險(xiǎn)防撞系統(tǒng)5獲取雷達(dá)以及視覺傳感器24等的信號，可實(shí)時(shí)監(jiān)測無人駕駛公交車在行駛道路上與其他車輛的距離信號，并將距離信號傳送至PLC控制系統(tǒng)2。PLC控制系統(tǒng)2通過與整車控制器6之間的信號傳輸來控制車速，以實(shí)現(xiàn)避險(xiǎn)防撞。通過導(dǎo)航系統(tǒng)4與RFID設(shè)備的信號采集，能夠準(zhǔn)確確定無人駕駛公交車車體的位置與方向，進(jìn)而通過PLC控制系統(tǒng)2輸出的轉(zhuǎn)角糾偏量和車速信號，使得無人駕駛公交車按照規(guī)劃的路線行駛。

本發(fā)明的工作過程：將設(shè)定的路線信息輸入到主控室1的控制中心以及PLC控制系統(tǒng)2中，用于確定車輛行駛的范圍，進(jìn)行實(shí)際路徑的匹配。在車輛行駛過程中，導(dǎo)航系統(tǒng)4獲得當(dāng)前車輛的定位信息，并與系統(tǒng)中設(shè)定的路線信息進(jìn)行匹配，以確定車輛的行駛路徑是否偏離設(shè)定的路線。導(dǎo)航系統(tǒng)4不斷獲取當(dāng)前車輛的坐標(biāo)信息，對車輛的行進(jìn)路線進(jìn)行校正。同時(shí)啟動車上的RFID讀卡系統(tǒng)11，獲取不同路段的RFID標(biāo)簽12信息，將該信息通過PLC控制系統(tǒng)2轉(zhuǎn)換成車輛行駛方式的指令，傳送給整車控制器6，以實(shí)現(xiàn)車輛的自動控制。在車輛行駛過程中，打開視覺感知器24進(jìn)行路障探測。PLC控制系統(tǒng)2通過獲得的導(dǎo)航信息、RFID信息以及視覺感知器信息，將信息分析后傳遞給整車控制器6。整車控制器6接收PLC控制系統(tǒng)2發(fā)送的工作任務(wù)數(shù)據(jù)信息、路徑規(guī)劃信息、工作狀態(tài)信息以及位置糾偏信號，同時(shí)通過與行走系統(tǒng)16、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)17與制動系統(tǒng)18之間的信息傳輸，實(shí)現(xiàn)無人駕駛公交車的啟停和轉(zhuǎn)彎減速的控制，使得無人駕駛公交車以一定的轉(zhuǎn)角和車速實(shí)現(xiàn)在設(shè)定軌道上的行駛，直至車輛到達(dá)目的地。