本發(fā)明涉及車輛自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種縮微智能車系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無人駕駛汽車，也稱智能汽車，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)自主駕駛的輪式移動(dòng)機(jī)器人，是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、運(yùn)動(dòng)控制等功能于一體的高度智能化、信息化系統(tǒng)。無人駕駛汽車的研究目的是使計(jì)算機(jī)代替人來完成車輛駕駛?cè)蝿?wù)，彌補(bǔ)人工駕駛的不足，實(shí)現(xiàn)車輛的安全、可靠、高效的駕駛。無人駕駛汽車將有效減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，減少駕駛員疲勞駕駛的現(xiàn)象，有利于提高交通安全；同時(shí)，配合城市交通控制系統(tǒng)，可以合理分配交通流，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的順暢運(yùn)行。
縮微智能車是無人駕駛汽車的縮小版本，縮微的僅僅是物理尺寸與經(jīng)濟(jì)成本，卻能夠保持車輛的駕駛行為與交通特性，實(shí)現(xiàn)自主駕駛，相關(guān)研究成果可為智能駕駛技術(shù)的研究提供參考和借鑒。并且，可以通過縮微智能車來模擬局部城市交通流狀況，進(jìn)而研究多智能車交互行為認(rèn)知模型及相應(yīng)的調(diào)控方法，使智能駕駛和多車交互成為可能，并為大型無人駕駛車輛多車交互及城市智能交通提供基本理論依據(jù)或技術(shù)支撐?？s微智能車由于集中運(yùn)用了自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)視覺、人工智能、傳感器、電路電子等技術(shù)，已經(jīng)成為了科研和教學(xué)領(lǐng)域中多學(xué)科交叉研究的載體和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
現(xiàn)有的縮微智能車平臺(tái)大多采用自主開發(fā)的模式，各研究機(jī)構(gòu)獨(dú)立開發(fā)自己的硬件平臺(tái)，所采用的功能模組之間接口各異，沒有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，致使相同類型的模塊在不同的縮微智能車平臺(tái)上無法通用。這樣不僅會(huì)產(chǎn)生硬件開發(fā)層面大量的重復(fù)性勞動(dòng)，使開發(fā)人員不單需要進(jìn)行算法設(shè)計(jì)和功能開發(fā)，也要兼顧硬件開發(fā)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種模塊化、可組合的具有自主駕駛功能的縮微車。利用軟件層面的模塊化結(jié)構(gòu)，可以方便的完成單車的自主行駛和多車的編隊(duì)控制。對(duì)于單車的自主行駛，僅依靠自身的感知模塊采集縮微交通環(huán)境的車道信息并利用控制與決策模塊產(chǎn)生控制便可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于多車的復(fù)查交通車流狀況模擬，只需要構(gòu)建一個(gè)總的控制決策模塊分別連接至各個(gè)獨(dú)立的縮微智能車的感知模塊和下層模塊接口即可構(gòu)成一個(gè)基于多車的無人駕駛交通縮微交通環(huán)境仿真平臺(tái)。
(二)技術(shù)方案
本發(fā)明提供了一種縮微智能車系統(tǒng)，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括上層部分和下層部分，上層部分包括環(huán)境感知模塊、控制決策模塊和接口模塊，所述下層部分包括指令接口模塊和傳感器信號(hào)采集模塊：
所述環(huán)境感知模塊用于檢測所述縮微智能車的自身狀態(tài)信息和其所處的環(huán)境信息；
所述控制決策模塊用于根據(jù)所述縮微智能車的自身狀態(tài)信息和其所處的環(huán)境信息以及下層部分傳來的信息計(jì)算出控制指令；
所述接口模塊，用于所述上層部分和下層部分的信息交換傳遞；
所述指令接口模塊，用于接收所述控制指令，以使所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行所述控制指令；
所述傳感器信號(hào)采集模塊，用于采集所述傳感器檢測的信號(hào)。
上述系統(tǒng)中，所述上層部分的各模塊由嵌入式計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
上述系統(tǒng)中，所述下層部分的各模塊由單片機(jī)構(gòu)成。
上述系統(tǒng)中，所述傳感器包括超聲波傳感器和速度傳感器。
上述系統(tǒng)中，所述上層部分的各模塊由通用計(jì)算機(jī)的處理器實(shí)現(xiàn)。
上述系統(tǒng)中，所述上層部分和下層部分的各個(gè)模塊提供統(tǒng)一的外部接口。
(三)有益效果
本發(fā)明提供了一種模塊化的結(jié)構(gòu)，其上層部分主要完成一些復(fù)雜的、計(jì)算量較大的計(jì)算任務(wù)，由性能強(qiáng)勁的通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，而下層主要完成一些簡單、低速信號(hào)的處理工作，這樣分層的設(shè)計(jì)有助于發(fā)揮不同平臺(tái)的優(yōu)勢以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。
環(huán)境感知模塊、控制決策模塊、底層接口模塊都是在上層的通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)上以可升級(jí)的軟件形式實(shí)現(xiàn)，開發(fā)升級(jí)也因此變得簡單。在通用的軟件開發(fā)平臺(tái)上開發(fā)各個(gè)模塊，同時(shí)各個(gè)模塊也提供統(tǒng)一的外部接口以構(gòu)成原子模塊，組合這些原子模塊可以實(shí)現(xiàn)多車的編隊(duì)行駛，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)交通環(huán)境的模擬。
附圖說明
圖1為本發(fā)明縮微智能車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明縮微智能車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖所示，該系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)106、傳感器107和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括上層部分和下層部分，上層部分包括環(huán)境感知模塊101、控制決策模塊102和接口模塊103，所述下層部分包括指令接口模塊104和傳感器信號(hào)采集模塊105：
環(huán)境感知模塊101實(shí)現(xiàn)對(duì)縮微智能車的自身狀態(tài)信息和其所處的環(huán)境信息檢測，控制決策模塊102根據(jù)檢測出的信息以及下層反饋的數(shù)據(jù)計(jì)算出控制指令并通過接口模塊103下發(fā)到指令接口模塊104，指令接口模塊104接收上層的決策指令并通過調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)106來執(zhí)行指令，同時(shí)傳感器信號(hào)采集模塊105采集傳感器107測得的距離和速度并發(fā)送給接口模塊103，接口模塊103將信號(hào)反饋給控制決策模塊102以便其作出下一步指令。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例上層部分需要一個(gè)基于x86或arm的并安裝有l(wèi)inux的通用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)上安裝ros作為軟件的開發(fā)運(yùn)行框架。在ros開發(fā)框架下編寫環(huán)境感知模塊101、控制決策模塊102、接口模塊103作為三個(gè)單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)。環(huán)境感知模塊101應(yīng)當(dāng)從攝像頭或其他類型的傳感器檢測車輛行駛的路線，給出車輛在當(dāng)前行駛道路中的位置和方向等信息。控制決策模塊102接收環(huán)境感知模塊101和接口模塊103傳來的數(shù)據(jù)綜合決策給出縮微車下一步行駛所需的轉(zhuǎn)向和速度信息，以實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、直行、加速、剎車等動(dòng)作。接口模塊103主要完成上下兩層數(shù)據(jù)的交換工作。
下層部分以單片機(jī)為核心，通過指令接口模塊104和執(zhí)行機(jī)構(gòu)106完成底層的車速控制和轉(zhuǎn)向控制，車速控制采用廣泛使用的pid控制器，它以從上層接收目標(biāo)設(shè)定值并通過安裝在車模底盤上的車速編碼器返回與速度相關(guān)的脈沖信號(hào)給單片機(jī)測量而獲得當(dāng)前車速，再由pid控制器計(jì)算控制輸出給電機(jī)的電調(diào)調(diào)節(jié)電調(diào)輸出穩(wěn)定車速。轉(zhuǎn)向控制是接收上層的轉(zhuǎn)向指令然后通過單片機(jī)調(diào)節(jié)發(fā)給舵機(jī)的信號(hào)進(jìn)調(diào)節(jié)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)完成車的轉(zhuǎn)向。同時(shí)通過傳感器107和傳感器信號(hào)采集模塊105完成車載低速傳感器的采集工作。單片機(jī)周期的采集或者等待傳感器的觸發(fā)完成傳感器信息的采集，并在獲得上層的讀取請(qǐng)求后發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。