本發(fā)明涉及車輛自動駕駛技術(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機(jī)器人，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、運動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算機(jī)代替人來完成車輛駕駛?cè)蝿?wù)，彌補人工駕駛的不足，實現(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，配合城市交通控制系統(tǒng)，可以合理分配交通流，實現(xiàn)交通系統(tǒng)的順暢運行。
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用了自動控制、計算機(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驗平臺。
現(xiàn)有的縮微智能車平臺大多采用自主開發(fā)的模式，各研究機(jī)構(gòu)獨立開發(fā)自己的硬件平臺，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上無法通用。這樣不僅會產(chǎn)生硬件開發(fā)層面大量的重復(fù)性勞動，使開發(fā)人員不單需要進(jìn)行算法設(shè)計和功能開發(fā)，也要兼顧硬件開發(fā)。
技術(shù)實現(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控制。對于單車的自主行駛，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)生控制便可實現(xiàn)。對于多車的復(fù)查交通車流狀況模擬，只需要構(gòu)建一個總的控制決策模塊分別連接至各個獨立的縮微智能車的感知模塊和下層模塊接口即可構(gòu)成一個基于多車的無人駕駛交通縮微交通環(huán)境仿真平臺。
(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；
所述傳感器信號采集模塊，用于采集所述傳感器檢測的信號。
上述系統(tǒng)中，所述上層部分的各模塊由嵌入式計算機(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算機(jī)的處理器實現(xiàn)。
上述系統(tǒng)中，所述上層部分和下層部分的各個模塊提供統(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、計算量較大的計算任務(wù)，由性能強(qiáng)勁的通用計算機(jī)平臺實現(xiàn)，而下層主要完成一些簡單、低速信號的處理工作，這樣分層的設(shè)計有助于發(fā)揮不同平臺的優(yōu)勢以實現(xiàn)優(yōu)勢互補。
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算機(jī)平臺上以可升級的軟件形式實現(xiàn)，開發(fā)升級也因此變得簡單。在通用的軟件開發(fā)平臺上開發(fā)各個模塊，同時各個模塊也提供統(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現(xiàn)多車的編隊行駛，也可實現(xiàn)對交通環(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。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(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和傳感器信號采集模塊105：
環(huán)境感知模塊101實現(xiàn)對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，同時傳感器信號采集模塊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)明的實施例上層部分需要一個基于x86或arm的并安裝有l(wèi)inux的通用計算機(jī)，計算機(jī)上安裝ros作為軟件的開發(fā)運行框架。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作為三個單獨的節(jié)點。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?？刂茮Q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，以實現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、直行、加速、剎車等動作。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)的脈沖信號給單片機(jī)測量而獲得當(dāng)前車速，再由pid控制器計算控制輸出給電機(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)的信號進(jìn)調(diào)節(jié)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動完成車的轉(zhuǎn)向。同時通過傳感器107和傳感器信號采集模塊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求后發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)。
以上所述的具體實施例，對本發(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)。