CN104269053A - 一种智能交通系统、方法及智能汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能交通系统、方法及智能汽车，涉及智能汽车领域，智能交通系统包括：智能车车载信息终端、通信网络子系统、监控调度中心，以及车辆使用客户端；所述的车辆使用客户端，用于通过通信网络子系统，将车辆使用信息发送给监控调度中心；所述的智能车载终端，用于通过通信网络子系统，将本车的车辆状态信息发送给监控调度中心；所述的监控调度中心根据上述的车辆使用信息和车辆状态信息进行智能车调配和路径规划，实现远程调度。本发明的智能交通系统、方法及智能汽车，使得可以远程调度智能车，在无人驾驶的情况下完成旅客运输、货物运输等功能。这样大大降低了成本，并且提高了安全性。

Description

一种智能交通系统、方法及智能汽车

【技术领域】

本发明涉及智能汽车领域，尤其是一种智能交通系统、方法及智能汽车。

【背景技术】

随着近年来国内外一些研究机构、高校以及技术力量处在前沿的公司对智能车辆研究不断投入，使智能车的技术得到了迅速的发展，未来真正投入使用已经成为了可能。现行阶段智能车发展需要的传感器技术、识别技术、定位技术等关技术基本上可以满足智能车发展的需求，智能车在未来真正投入社会使用己经不再是科幻想象。

【发明内容】

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能交通系统、方法及智能汽车。

本发明的一种智能交通系统，包括：智能车车载信息终端、通信网络子系统、监控调度中心，以及车辆使用客户端；所述的车辆使用客户端，用于通过通信网络子系统，将车辆使用信息发送给监控调度中心；所述的智能车载终端，用于通过通信网络子系统，将本车的车辆状态信息发送给监控调度中心；所述的监控调度中心根据上述的车辆使用信息和车辆状态信息进行智能车调配和路径规划，实现远程调度。

其中，所述的监控调度中心包括：实时监控模块、智能调度模块、人工应急维护模块、地图维护模块和参数设定模块；所述的实时监控模块，用于监控各智能车的实时信息；智能调度模块，用于向各智能车发送路径规划数据，向各车辆使用客户端回复信息，以及向各智能车发出的承运请求进行回复；人工应急维护模块，用于获取突发问题的信息，并提示人工处理；地图维护模块，用于实时更新地图上的车辆位置信息；参数设定模块，用于设定系统参数。

本发明的一种智能交通方法，包括下列步骤：车辆使用客户端通过通信网络子系统将车辆使用信息发送给监控调度中心；智能车载终端通过通信网络子系统将本车的车辆状态信息发送给监控调度中心；监控调度中心根据上述的车辆使用信息和车辆状态信息进行智能车调配和路径规划，实现远程调度；采用上述智能交通系统实现。

本发明的一种智能汽车，包括：外部环境感知子系统、规划决策子系统和运动控制子系统；所述的外部环境感知子系统，用于采集所述智能汽车本身及其周围环境的数据信息；所述的规划决策子系统，用于根据所述数据信息规划行车路径，并向运动控制子系统发出控制指令；运动控制子系统，用于根据收到的所述控制指令，控制所述智能汽车执行相应的操作；所述的智能汽车是上述的智能车。

其中，所述的外部环境感知子系统包括：环境感知模块，由至少2种类型的传感器组成，用于采集所述智能汽车外部环境的数据信息；车速采集模块，用于通过所述智能汽车的车速编码器获取当前运行的速度；定位导航模块，通过GPS，经过分析解算得到所述智能汽车当前的地理位置与时间。

其中，所述的环境感知模块包括下述的至少2种传感器：激光扫描雷达，用于识别障碍物的位置；车载相机传感器，用于对障碍物进行图像采集，以及对信号灯、交通标志和标线进行信息采集；超声波传感器，用于防止所述智能汽车与其它障碍物相撞。

其中，所述的激光扫描雷达安装在智能汽车的车体前端，距地面高50cm的位置。

其中，所述的定位导航模块安装在智能汽车的顶端。

其中，所述运动控制子系统控制智能汽车的前车轮自动调整至转向角的0度基准位置。

其中，分别为所述激光扫描雷达和车载相机传感器创建资料采集线程，使上述两种传感器每采集一次间隔的时间相同。

本发明的智能交通系统、方法及智能汽车，使得可以远程调度智能车，在无人驾驶的情况下完成旅客运输、货物运输等功能。这样大大降低了成本，并且提高了安全性。

【附图说明】

图1是本发明实施例1的智能交通系统结构示意图；

图2是本发明实施例2的智能交通方法流程图；

图3是本发明实施例3的智能车结构示意图。

【具体实施方式】

发明人经研究发现，在最短时间内能在市场上投入使用的智能车应该是一些只能在特定环境下工作的小型智能车。也就是说智能车工作在具有一定大小的区域且工作环境较为特殊的地方。比如机场、公园、以及某些游乐场所的旅客运输，或是某些公司内部车间之间的货物运输。当智能车辆真正投入使用时，就会遇到智能车的管理问题。怎样对智能车辆进行监控管理，怎样对智能车辆进行调度管理等一系列的问题就会出现。本专利针对运行在公园、机场等公共场所的智能车辆的调度问题提出了一种智能交通系统、方法及配套的智能汽车。以下通过实施例进行详述。

实施例1、本实施例中发明人考虑到，为了使得可以远程调度智能车，在无人驾驶的情况下完成旅客运输、货物运输等功能。鉴于目前的应用环境，本实施例的智能交通系统，目前适合应用在一些特定的运营环境中。但未来也可以使用在更复杂的日常交通路况中。首先该系统要能保证智能车辆的正常运行。能够对智能车辆的运行状态进行实时的监控，应具备应急能力，应具有数据管理和分析能力。因此该系统应该具有以下功能：应具有对车辆进行调度的功能。系统应该能够实时得到智能车运行环境的实时需求并对车辆进行调度。应该具有对车辆进行实时监控的功能。能够监控车辆的实时运行状态。应具有应急处理能力。比如车辆出现故障时，可以远程控制其停止运行。或是道路上出现事故，有使车辆绕开行驶或是禁止向其行驶的能力等。应具有对数据进行维护和分析的功能。

基于上述考虑，参见图1所示，本实施例的一种智能交通系统，主要包括：智能车车载信息终端11、通信网络子系统12、监控调度中心13，以及车辆使用客户端14。监控调度中心13进一步可以包括：实时监控模块131、智能调度模块132、人工应急维护模块133、地图维护模块134和参数设定模块135。

车辆使用客户端14可以是个人用户使用的手机终端，也可以是独立的车辆信息查询终端。手机终端只需要安装对应的应用软件就可以介入到智能交通系统，从而可以方便的使用车辆。用户可以在终端将自己的车辆使用信息通过通信网络子系统12的无线网络(GPRS、3G等)或有线网络发送给监控调度中心13，由监控调度中心13进行智能调度，给用户提供合理的车辆。智能车车载信息终端11将采集到GPS位置信息、速度、方向、时间等信息通过通信网络子系统12的无线网络(GPRS、3G等)或有线网络发送给监控调度中心13，监控调度中心13根据车站发送来的需求信息(即用户通过车辆使用客户端14发出的车辆使用信息)以及智能车车载信息终端11发来的车辆状态信息，对可以承载的智能车进行路径规划，实现远程调度。

监控调度中心13中的人工应急维护模块133主要针对突发问题时的人工处理。地图维护模块134是指实时更新地图上的车辆位置信息。实时监控模块131监控着车辆的实时信息，其中包括：标准的GPS定位信息(经度、纬度、速度和角度，车载接收机收到数据的回复信号，车辆进站信号，车辆离站信号，车辆遇险报警信号。智能调度模块132向各智能车发送路径规划数据，向各车辆使用客户端回复信息，以及向各智能车发出的承运请求进行回复。参数设定模块135，用于设定系统参数。

实施例2、本实施例的智能交通方法，借助上述实施例1的系统实施，参见图2所示，包括下列主要步骤：

S21、车辆使用客户端通过通信网络子系统将车辆使用信息发送给监控调度中心。

S22、智能车载终端通过通信网络子系统将本车的车辆状态信息发送给监控调度中心。

S23、监控调度中心根据上述的车辆使用信息和车辆状态信息进行智能车调配和路径规划，实现远程调度。

实施例3、为了配合上述实施例1的系统及实施例2的方法的实施，本实施例提供了一种智能汽车，在本实施例中发明人考虑到，无人驾驶智能车是一个复杂的系统，智能车实现对障碍物目标的识别，涉及到路径控制、目标识别、图像处理、多传感器信息处理与融合等多项关键技术的研究。基于此，本实施例的智能车，参见图3所示，包括：依次相连的外部环境感知子系统31、规划决策子系统32和运动控制子系统33；外部环境感知子系统31又包括：环境感知模块311、车速采集模块312和定位导航模块313；环境感知模块311包括但不限于下述传感器中的至少2种：激光扫描雷达3111、车载相机传感器3112和超声波传感器3113。

外部环境感知子系统31主要是采集周围环境的数据信息传送到规划决策子系统32，为实现对数据的分析与处理作准备。运动控制子系统33主要包括对智能车的转向、油门、制动等方面的控制，当外部环境感知子系统31的传感器获得了智能车运行时前方的道路环境信息后，规划决策子系统32就通过对这些信息的处理分析来规划和控制车辆的运行状态，因此规划决策子系统32在智能车中也可以说是相当于人的“大脑”，是整个智能车系统的枢纽。规划决策子系统32根据外部环境感知子系统31对道路情况采集的数据进行处理，并对智能车的路径做出合理的规划，从而向运动控制子系统33发出控制指令，使智能车能完成规定的任务。外部环境感知子系统31又由环境感知模块311、车速采集模块312和定位导航模块313构成，环境感知模块311是用于采集外部环境的主要传感器如：激光扫描雷达3111、车载相机传感器3112、超声波传感器3113等。车速采集模块312是根据安装的车速编码器来实时的获取当前运行的速度，以便使智能车能很好的对当前车速进行控制。定位导航模块313是利用GPS、北斗系统经过分析解算得到智能车辆当前的地理位置与时间。在具体实现中，由于本实施例选择的激光扫描雷达3111在获取外界信息的时候是基于一个平面扫描的，因此激光扫描雷达3111的安装位置将会对对障碍物位置的识别效果有很大的影响。如果安装的位置过高或过低都会造成一些障碍物的漏识别，根据智能车车型的要求，可在智能车的车体前端距地面高50cm的位置安装二维激光扫描雷达3111。激光扫描雷达3111的探测距离最远可达到80m，测量范围是180度扫描，另外还具有测量精度和角度分辨率高的优点。其工作电压为12V输入，可工作在IP67防护等级。车载相机传感器3112可以选择BASLER品牌的高清相机，其数据传输为TCP/IP为传输，12V电源供电，在本实施例的系统中所安装的车载相机传感器3112主要负责对前方车辆和行人等障碍物的图像采集以及对前方信号灯、交通标志、标线的信息采集。超声波传感器3113用于防止智能车与其它障碍物相撞。定位导航模块313主要是用来采集空间卫星的信号，并实时跟踪这些卫星的状态，能及时的对所接收到的GPS数据信号进行处理，根据解算方法实时地计算智能车的当前经纬度和时间。考虑到接收数据的稳定可靠性能最大可能的收到更多的空间卫星信号，可选取的定位导航模块313的接收天线安装在了智能车的顶端。采用本实施例的智能车，可以使智能车通过外部环境感知子系统31检测到影响智能车行驶的障碍物后，由规划决策子系统32向运动控制子系统33发送制动减速或转向命令，使智能车安全可靠的绕过障碍物或对智能车进行制动控制。

由上述设计方案可知，障碍物检测与识别的目的就是为了能够使运动控制子系统33良好的工作，同时运动控制子系统33又为障碍物的检测与识别提供了反馈信息。因此更为优选的，本实施的智能车还可具备以下功能：

智能车行驶状态的获取：智能车是一个闭合系统，因此必须要及时得到智能车辆的回馈信息，比如智能车辆行驶时的当前车速、前轮转角、当前地理位置等，这些信息的及时反馈对于系统来说能很好实现对车辆状况控制，另外它对车辆的定位导航与障碍物识别提供必要参考信息等。

前轮的自动对中：智能车需要对转向有非常精准的控制，精确度直接决定了智能车的运行效果，要得到精确的转向首先要找好转向中0度这个基准，也就是前轮转角的中间位置。

控制智能车的运行：智能车的运行主要包括车辆的前进、车辆的紧急制动、当前车速等。这些状态或者参数的控制是智能车的控制中最重要部分。所以要求规划决策子系统32和运动控制子系统33必须对这些数据的控制做到准确与实时。

综上所述，本发明的优点如下：

1、本发明中在对障碍物的检测中主要依靠了激光扫描雷达、车载相机传感器和超声波传感器，数据融合在智能控制中有很多优势：可以使整个系统所采集的数据具有更高的精度及可靠性。

2、使用多传感器系统受到自然外界因素的干扰大大降低。

3、本发明所选的传感器之间由于采样频率相差很大，因此首先要保证激光扫描雷达、车载相机传感器在采集数据时的同步。可分别为激光扫描雷达、车载相机传感器两种传感器创建资料采集线程，让两种传感器每采集一次间隔相同时间，这样就将激光扫描雷达和车载相机传感器数据在时间上达到了同步处理，也就是时间上的数据匹配。

4、采用了多传感器能够在空间上进行匹配，空间上的数据匹配是对采集数据进行多级多侧面的处理过程，包括对多个源数据和信息的自动检测、相关、估计和组合的处理，以便得到更可靠、更准确的信息，并根据这些信息做出最可靠的决策，即根据多源观测信息给出一个关于目标位置的最优值。

5、采用了多传感器系统能加快数据处理速度，提高信息的重复使用率。

6、采用了GPS或北斗的定位导航系统，能够对车辆的位置进行定位，从而为形成路线进行合理的规划。

7、通过智能交通系统，使得用户可以通过客户端智能的使用智能车辆，方便快捷。

8、智能交通系统实时监控车辆的运营情况，确保智能车辆的运行安全。

9、智能交通系统根据车辆的具体位置，智能化的规划车辆的行车路线，确保了车辆的快速通行，有效解决交通拥堵问题。

这里本发明的描述和应用都只是说明性和示意性的，并非是想要将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是完全可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说，实施例的替换和等效的各种部件均是公知的。本领域技术人员还应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现，以及在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种智能交通系统，其特征在于，包括：智能车车载信息终端、通信网络子系统、监控调度中心，以及车辆使用客户端；

所述的车辆使用客户端，用于通过通信网络子系统，将车辆使用信息发送给监控调度中心；

所述的智能车载终端，用于通过通信网络子系统，将本车的车辆状态信息发送给监控调度中心；

所述的监控调度中心根据上述的车辆使用信息和车辆状态信息进行智能车调配和路径规划，实现远程调度。

2.如权利要求1所述的智能交通系统，其特征在于，所述的监控调度中心包括：实时监控模块、智能调度模块、人工应急维护模块、地图维护模块和参数设定模块；

所述的实时监控模块，用于监控各智能车的实时信息；

智能调度模块，用于向各智能车发送路径规划数据，向各车辆使用客户端回复信息，以及向各智能车发出的承运请求进行回复；

人工应急维护模块，用于获取突发问题的信息，并提示人工处理；

地图维护模块，用于实时更新地图上的车辆位置信息；

参数设定模块，用于设定系统参数。

3.一种智能交通方法，其特征在于，包括下列步骤：

车辆使用客户端通过通信网络子系统将车辆使用信息发送给监控调度中心；

智能车载终端通过通信网络子系统将本车的车辆状态信息发送给监控调度中心；

监控调度中心根据上述的车辆使用信息和车辆状态信息进行智能车调配和路径规划，实现远程调度；

采用上述权利要求1或2的智能交通系统实现。

4.一种智能汽车，其特征在于，包括：外部环境感知子系统、规划决策子系统和运动控制子系统；

所述的外部环境感知子系统，用于采集所述智能汽车本身及其周围环境的数据信息；

所述的规划决策子系统，用于根据所述数据信息规划行车路径，并向运动控制子系统发出控制指令；

运动控制子系统，用于根据收到的所述控制指令，控制所述智能汽车执行相应的操作；

所述的智能汽车是权利要求1或2中所述的智能车。

5.如权利要求4所述的智能汽车，其特征在于，所述的外部环境感知子系统包括：

环境感知模块，由至少2种类型的传感器组成，用于采集所述智能汽车外部环境的数据信息；

车速采集模块，用于通过所述智能汽车的车速编码器获取当前运行的速度；

定位导航模块，通过GPS，经过分析解算得到所述智能汽车当前的地理位置与时间。

6.如权利要求5所述的智能汽车，其特征在于，所述的环境感知模块包括下述的至少2种传感器：

激光扫描雷达，用于识别障碍物的位置；

车载相机传感器，用于对障碍物进行图像采集，以及对信号灯、交通标志和标线进行信息采集；

超声波传感器，用于防止所述智能汽车与其它障碍物相撞。

7.如权利要求6所述的智能汽车，其特征在于，所述的激光扫描雷达安装在智能汽车的车体前端，距地面高50cm的位置。

8.如权利要求5所述的智能汽车，其特征在于，所述的定位导航模块安装在智能汽车的顶端。

9.如权利要求4所述的智能汽车，其特征在于，所述运动控制子系统控制智能汽车的前车轮自动调整至转向角的0度基准位置。

10.如权利要求6所述的智能汽车，其特征在于，分别为所述激光扫描雷达和车载相机传感器创建资料采集线程，使上述两种传感器每采集一次间隔的时间相同。