CN106502251A - 基于WiFi和ZigBee的智能车组及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于WiFi和ZigBee的智能车组及其控制方法，所述智能车组包括第一智能车和若干第二智能车，所述第一智能车上设置有用于控制第一智能车的第一微控制器、分别与所述第一微控制器电性连接并用于接收控制指令的WiFi无线通讯模块和第一ZigBee无线通讯模块，所述第二智能车上设置有用于控制第二智能车的第二微控制器、以及与所述第二微控制器电性连接的第二ZigBee无线通讯模块，所述第二ZigBee无线通讯模块与所述第一ZigBee无线通讯模块通过ZigBee无线连接，实现了一对多、一对一的双向通信，解决了现有的多智能车协同控制行驶中被动车与主动车之间无信息交互、运动不一致的问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能车领域，尤其涉及一种基于WiFi和ZigBee的智能车及其控制方法。
背景技术
随着城市汽车数量的不断增加，交通拥堵成为了一个难以解决的问题。面对汽车拥堵的问题，车联网和无人驾驶技术得到了较快的发展，有望能够减缓交通拥堵。在智能交通系统中，如何提高交通系统的运输效率成为了关键的问题，多智能车协同控制的研究受到了极大的重视。多智能车无线协同控制是指车辆之间进行无线信息交互，主动协作，一同行驶，能够增大交通道路车流量，减少道路堵塞，提高交通系统的运输效率。但是现有的协同控制智能车只是主动车辆向被动车辆发送本车的运动信息，让被动车跟随其前进，而被动车与主动车之间没有更多的信息交互，被动车与主动车经常出现运行不一致的情况。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于WiFi和ZigBee的智能车组及其控制方法，旨在解决现有技术中现有的多智能车协同控制行驶中被动车与主动车之间无信息交互、运动不一致的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，其中，包括：第一智能车和若干第二智能车；
所述第一智能车上设置有用于控制第一智能车的第一微控制器、分别与所述第一微控制器电性连接并用于接收控制指令的WiFi无线通讯模块和第一ZigBee无线通讯模块；
所述第二智能车上设置有用于控制第二智能车的第二微控制器、以及与所述第二微控制器电性连接的第二ZigBee无线通讯模块；所述第二ZigBee无线通讯模块与所述第一ZigBee无线通讯模块通过ZigBee无线连接。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，其中，
所述第一智能车前端还设置有与第一微控制器电性连接并用于检测前方障碍物的第一超声波传感器；所述第一微控制器还电性连接有用于检测第一智能车的车载电池电量信息的电池电量检测器和用于检测第一智能车的温度信息的温度感应器；
所述第二智能车前端还设置有与第二微控制器电性连接并用于检测前方障碍物的第二超声波传感器。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，其中，所述第一智能车前端还设置有通过USB连接线与WiFi无线通讯模块电性连接的摄像头。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，其中，所述摄像头通过二自由度舵机云台固定在第一超声波传感器后侧。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，其中，所述第一智能车上还设置有与第一微控制器电性连接并用于测量第一智能车加速度的第一陀螺仪加速度计；所述第二智能车上还设置有与第二微控制器电性连接并用于测量第二智能车加速度的第二陀螺仪加速度计。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，其中，
所述第一智能车上设置有与第一微控制器电性连接的两个第一直流减速电机；所述第一智能车的底盘前端设置有一第一前轮，所述第一前轮为万向轮；所述第一智能车的底盘后端设置有两个第一后轮，所述两个第一后轮各连接一个第一直流减速电机并由对应的第一直流减速电机控制；
所述第二智能车上设置有与第二微控制器电性连接的两个第二直流减速电机；所述第二智能车的底盘前端设置有一第二前轮，所述第二前轮为万向轮；所述第二智能车的底盘后端设置有两个第二后轮，所述两个第二后轮各连接一个第二直流减速电机并由对应的第二直流减速电机控制。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，其中，所述两个第一直流减速电机通过一第一双H桥电机驱动器与第一微控制器相连，所述两个第二直流减速电机通过一第二双H桥电机驱动器与第二微控制器相连。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组控制方法，其中，包括步骤：
A、第一智能车的WiFi无线通讯模块接收控制指令，WiFi无线通讯模块将所述控制指令发送至第一智能车上的第一微控制器；
B、第一微控制器通过控制指令控制第一智能车运行，同时，第一微控制器将所述控制指令转换成ZigBee无线信号，并将所述ZigBee无线信号发送至第一智能车上的第一ZigBee无线通讯模块；
C、第一ZigBee无线通讯模块将ZigBee无线信号发送至第二智能车上的第二ZigBee无线通讯模块，所述第二ZigBee无线通讯模块将ZigBee无线信号发送至第二智能车上的第二微控制器；
D、第二微控制器通过ZigBee无线信号控制第二智能车运行。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组控制方法，其中，所述步骤D还包括：
所述第二微控制器产生一确认信号，并将所述确认信号通过所述第二ZigBee无线通讯模块、第一ZigBee无线通讯模块反馈至所述第一微控制器。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组控制方法，其中，还包括步骤：
E、第一微控制器获取第一智能车的车载电池电量信息、第一智能车的温度信息以及障碍物距离，并将第一智能车的车载电池电量信息、第一智能车的温度信息以及障碍物距离经WiFi无线通讯模块发送至一与第一智能车通过WiFi连接的移动终端。
有益效果：本发明通过在第一智能车上设置WiFi无线通讯模块和第一ZigBee无线通讯模块，在第二智能车上设置第二ZigBee无线通讯模块，然后通过WiFi通信协议和ZigBee通信协议进行转换，实现了智能车组的无线协同控制，第一智能车与第二动智能车之间组建的ZigBee无线网络实现了一对多、一对一的双向通信，保证了各车运行的严格一致性，解决了现有的多智能车协同控制行驶中被动车与主动车之间无信息交互、运动不一致的问题。
附图说明
图1为本发明中第一智能车较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明中第二智能车较佳实施例的结构示意图。
图3为本发明智能车组控制方法的较佳实施例流程图。
具体实施方式
本发明提供一种基于WiFi和ZigBee的智能车组及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，包括第一智能车和若干第二智能车；
如图1所示（图1中表示的仅是第一智能车的外部结构示意图，并不表示各组件的具体连接关系），所述第一智能车上设置有用于控制第一智能车的第一微控制器101、分别与所述第一微控制器101电性连接并用于接收控制指令的WiFi无线通讯模块100和第一ZigBee无线通讯模块102；
如图2所示（图2中表示的仅是第二智能车的外部结构示意图，并不表示各组件的具体连接关系），所述第二智能车上设置有用于控制第二智能车的第二微控制器201、以及与所述第二微控制器201电性连接的第二ZigBee无线通讯模块202；所述第二ZigBee无线通讯模块202与所述第一ZigBee无线通讯模块102通过ZigBee无线连接。
所述第一微控制器101的输入/输出分别与第一ZigBee无线通讯模块102的输出/输入连接，所述第二微控制器201的输入/输出分别与第二ZigBee无线通讯模块202的输出/输入连接，从而实现数据的通信。
第一智能车通过WiFi无线通讯模块100与移动终端相连后，用户通过移动终端发送控制指令，第一智能车的WiFi无线通讯模块100接收控制指令并将该控制指令发送至第一微控制器101，第一微控制器101根据所述控制指令控制所述第一智能车的运行，同时，第一微控制器101将所述控制指令转换为ZigBee无线信号，然后将该ZigBee无线信号经第一ZigBee无线通讯模块102发送至第二ZigBee无线通讯模块202，然后第二ZigBee无线通讯模块202将ZigBee无线信号传输至第二微控制器201，由所述第二微控制器201根据ZigBee无线信号控制所述第二智能车的运行，使得第二智能车保持与第一智能车一致运动状态，从而实现多台智能车之间的无线协同控制。
较优地，所述第一微控制器101、第二微控制器201的型号均为STM32F103C8T6。
较优地，所述控制指令包括前进、后退、左转、右转、加速、减速等，所述第二智能车为4台。
较优地，所述第一智能车前端还设置有与第一微控制器101电性连接并用于检测前方障碍物的第一超声波传感器103，第一微控制器101的输入与第一超声波传感器103的输出连接，实现第一超声波传感器103数据的采集，所述第一超声波传感器103不仅能够检测行车前方是否有障碍物，还能测量距离，从而使得第一智能车不仅能够有效避让障碍物并选择最佳的行车路线。而ZigBee无线控制与超声波传感器的结合，避免了超声波传感器受环境因素的影响，提高系统的准确性。
所述第一微控制器101还电性连接有用于检测第一智能车的车载电池电量信息的电池电量检测器104和用于检测第一智能车的温度信息的温度感应器105；
进一步，所述第一智能车前端还设置有通过USB连接线与WiFi无线通讯模块100电性连接的摄像头106，所述摄像头106能够实时拍摄关于前方景象及路况的视频并将该视频经WiFi无线通讯模块100发送至移动终端，用户通过移动终端即可实时查看行车景象，以更好地控制智能车组运行。
进一步，所述摄像头106通过二自由度舵机云台固定在第一超声波传感器103后侧，利用二自由度舵机云台能够使得所述摄像头103具有更大的拍摄角度，以更好地掌握行走状况，而将所述二自由度舵机云台设置在所述第一超声波传感器103后侧，则保证不影响第一超声波传感器103通过超声波判断前方是否有障碍物及计算障碍物的距离。所述二自由度舵机云台为现有技术，可采用哈尔滨奥松机器人科技有限公司生产的RB-421二自由度舵机云台。
进一步，所述第一智能车上还设置有与第一微控制器101电性连接并用于测量第一智能车加速度的第一陀螺仪加速度计107；所述第一陀螺仪加速度计107设计卡尔曼滤波和互补滤波算法，计算第一智能车运动时的方向偏向角，并加入自动控制系统中控制第一智能车直线运动时保持严格的直线路线。
所述第一智能车上设置有与第一微控制器101电性连接的两个第一直流减速电机108；所述第一智能车的底盘前端设置有一第一前轮（未图示），所述第一前轮为万向轮，安装在第一智能车的底盘下方的前端中间；所述第一智能车的底盘后端设置有两个第一后轮109，较佳地，所述第一后轮109为圆柱形车轮，所述两个第一后轮109各连接一个第一直流减速电机108并由对应的第一直流减速电机108控制，从而使得所述两个第一后轮109可异步运行，较佳地，所述第一后轮109通过联轴器与对应的第一直流减速电机108相连。
更进一步，所述两个第一直流减速电机108通过一第一双H桥电机驱动器110与第一微控制器101相连，实现两第一直流减速电机108的正转、反转与制动的控制，提高了整个系统的稳定性和响应速率，以满足第一智能车运动路线的严格控制，从而更好地控制所述第一智能车的运行。
进一步，所述第一智能车上设置有第一控制板11、第一电池12及第一电源稳压电路111，所述第一电源稳压111与所述第一电池电性连接12，用于稳定第一电池12的输出电压，所述第一控制板11上集成设置有所述第一微控制器101、第一ZigBee无线通讯模块102、第一稳压电路111、第一双H桥电机驱动器110和第一陀螺仪加速度计107，所述第一电池12用于为第一智能车中各需电装置供电。
所述第二智能车前端还设置有与第二微控制器201电性连接并用于检测前方障碍物的第二超声波传感器203，所述第二超声波传感器203结合与第二微控制器201电性连接的第二ZigBee无线通讯模块202，协助控制第二智能车保持与第一智能车的一致运动状态，并且与第一智能车保持固定的距离。
所述第二智能车上还设置有与第二微控制器201电性连接并用于测量第二智能车加速度的第二陀螺仪加速度计207。所述第二陀螺仪加速度计207设计卡尔曼滤波和互补滤波算法，计算第二智能车运动时的方向偏向角，并加入自动控制系统中，从而控制第二智能车直线运动时保持严格的直线路线。
所述第二智能车上设置有与第二微控制器201电性连接的两个第二直流减速电机208；所述第二智能车的底盘前端设置有一第二前轮（未图示），所述第二前轮为万向轮；所述第二智能车的底盘后端设置有两个第二后轮209，所述两个第二后轮209各连接一个第二直流减速电机208并由对应的第二直流减速电机208控制。
所述两个第二直流减速电机208通过一第二双H桥电机驱动器210与第二微控制器201相连。
进一步，所述第二智能车上设置有第二控制板21、第二电池22和第二电源稳压电路211，所述第二电源稳压211与所述第二电池22电性连接，用于稳定第二电池22的输出电压，所述第二控制板21上集成设置有所述第二微控制器201、第二ZigBee无线通讯模块202、第二稳压电路211、第二双H桥电机驱动器210和第二陀螺仪加速度计207，所述第二电池22用于为第二智能车中各需电装置供电。
本发明的智能车组在第一智能车上设置WiFi无线通讯模块和第一ZigBee无线通讯模块，在第二智能车上设置第二ZigBee无线通讯模块，通过WiFi通信协议和ZigBee通信协议进行转换，实现了智能车组的无线协调控制，第一智能车与第二动智能车之间组建的ZigBee无线网络实现了一对多、一对一的双向通信，保证了各车运行的一致性，也降低了车组的功耗。
一种基于WiFi和ZigBee的智能车组控制方法，如图3所示，包括步骤：
S1、第一智能车的WiFi无线通讯模块接收控制指令，WiFi无线通讯模块将所述控制指令发送至第一智能车上的第一微控制器；
第一智能车通过WiFi无线通讯模块与移动终端进行WiFi连接，然后用户通过移动终端中的APP发送前进、后退、左转、右转、加速、减速等控制指令至WiFi无线通讯模块，WiFi无线通讯模块即时将所述控制指令发送至第一智能车上的第一微控制器，所述第一位控制器用于控制第一智能车的运行。
S2、第一微控制器通过控制指令控制第一智能车运行，同时，第一微控制器将所述控制指令转换成ZigBee无线信号，并将所述ZigBee无线信号发送至第一智能车上的第一ZigBee无线通讯模块；
第一微控制器从WiFi无线通讯模块接收用户通过移动终端发送的控制指令，根据该控制指令控制第一智能车运行，同时，第一微控制器将接收到的控制指令转换成ZigBee无线信号，然后将所述ZigBee无线信号传送至第一智能车上的第一ZigBee无线通讯模块
S3、第一ZigBee无线通讯模块将ZigBee无线信号发送至第二智能车上的第二ZigBee无线通讯模块，所述第二ZigBee无线通讯模块将ZigBee无线信号发送至第二智能车上的第二微控制器；
第一ZigBee无线通讯模块将所述ZigBee无线信号发送至第二智能车上的第二ZigBee无线通讯模块，也就是说，第一ZigBee无线通讯模块与第二ZigBee无线通讯模块直接通过ZigBee通信协议进行通信，然后所述第二ZigBee无线通讯模块即时将ZigBee无线信号发送至第二智能车上的第二微控制器上，所述第二位控制器用于控制第二智能车的运行。
S4、第二微控制器通过ZigBee无线信号控制第二智能车运行。第二微控制器在接收到ZigBee无线信号后控制相应的电机运行，以使得被动智能车保持与主智能车一致运动状态，从而实现多智能车之间的无线协同控制。
较佳地，所述步骤S4还包括，第二微控制器通过ZigBee无线信号控制第二智能车运行的同时，所述第二微控制器产生一确认信号，并将所述确认信号通过所述第二ZigBee无线通讯模块、第一ZigBee无线通讯模块反馈至所述第一微控制器，以让第一智能车掌控第二智能车的运行状态，增加了第一智能车和第二智能车直接的信息交互。
较佳地，所述基于WiFi和ZigBee的智能车组控制方法还包括步骤：
S5、第一微控制器获取第一智能车的车载电池电量信息、第一智能车的温度信息以及障碍物距离，并将第一智能车的车载电池电量信息、第一智能车的温度信息以及障碍物距离经WiFi无线通讯模块发送至一与第一智能车通过WiFi连接的移动终端，从而让用户能够随时掌握第一智能车的车况。
较佳地，所述第一微控制器还获取第一智能车行车前方的视频信息，并将所述视频信息经WiFi无线通讯模块发送至移动终端，从而使得用户可以通过移动终端APP查看所述第一智能车前方景象及路况，以让用户能够更好地对第一智能车的行车路线及方向进行控制，而因为第二智能车与第一智能车运行的一致性，也就实现了更准确地控制整个车组的运行。
综上所述，本发明通过在第一智能车上设置WiFi无线通讯模块和第一ZigBee无线通讯模块，在第二智能车上设置第二ZigBee无线通讯模块，然后通过WiFi通信协议和ZigBee通信协议进行转换，实现了智能车组的无线协同控制，第一智能车与第二动智能车之间组建的ZigBee无线网络实现了一对多、一对一的双向通信，保证了各车运行的严格一致性，解决了现有的多智能车协同控制行驶中被动车与主动车之间无信息交互、运动不一致的问题，各智能车之间采用ZigBee无线通信技术，降低了系统的功耗，减小了系统的复杂度，同时WiFi无线通信协议与ZigBee无线通信协议的转换，易于扩展网络的容量，移动终端可操作的主动控制结合第一智能车对第二智能车的协同控制，提高了系统的可操作性、灵活性和实用性。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于WiFi和ZigBee的智能车组，其特征在于，包括：第一智能车和若干第二智能车；
所述第一智能车上设置有用于控制第一智能车的第一微控制器、分别与所述第一微控制器电性连接并用于接收控制指令的WiFi无线通讯模块和第一ZigBee无线通讯模块；
所述第二智能车上设置有用于控制第二智能车的第二微控制器、以及与所述第二微控制器电性连接的第二ZigBee无线通讯模块；所述第二ZigBee无线通讯模块与所述第一ZigBee无线通讯模块通过ZigBee无线连接。
2.根据权利要求1所述的基于WiFi和ZigBee的智能车组，其特征在于，
所述第一智能车前端还设置有与第一微控制器电性连接并用于检测前方障碍物的第一超声波传感器；所述第一微控制器还电性连接有用于检测第一智能车的车载电池电量信息的电池电量检测器和用于检测第一智能车的温度信息的温度感应器；
所述第二智能车前端还设置有与第二微控制器电性连接并用于检测前方障碍物的第二超声波传感器。
3.根据权利要求1所述的基于WiFi和ZigBee的智能车组，其特征在于，所述第一智能车前端还设置有通过USB连接线与WiFi无线通讯模块电性连接的摄像头。
4.根据权利要求3所述的基于WiFi和ZigBee的智能车组，其特征在于，所述摄像头通过二自由度舵机云台固定在第一超声波传感器后侧。
5.根据权利要求1所述的基于WiFi和ZigBee的智能车组，其特征在于，所述第一智能车上还设置有与第一微控制器电性连接并用于测量第一智能车加速度的第一陀螺仪加速度计；所述第二智能车上还设置有与第二微控制器电性连接并用于测量第二智能车加速度的第二陀螺仪加速度计。
6.根据权利要求1所述的基于WiFi和ZigBee的智能车组，其特征在于，
所述第一智能车上设置有与第一微控制器电性连接的两个第一直流减速电机；所述第一智能车的底盘前端设置有一第一前轮，所述第一前轮为万向轮；所述第一智能车的底盘后端设置有两个第一后轮，所述两个第一后轮各连接一个第一直流减速电机并由对应的第一直流减速电机控制；
所述第二智能车上设置有与第二微控制器电性连接的两个第二直流减速电机；所述第二智能车的底盘前端设置有一第二前轮，所述第二前轮为万向轮；所述第二智能车的底盘后端设置有两个第二后轮，所述两个第二后轮各连接一个第二直流减速电机并由对应的第二直流减速电机控制。
7.根据权利要求6所述的基于WiFi和ZigBee的智能车组，其特征在于，所述两个第一直流减速电机通过一第一双H桥电机驱动器与第一微控制器相连，所述两个第二直流减速电机通过一第二双H桥电机驱动器与第二微控制器相连。
8.一种基于WiFi和ZigBee的智能车组控制方法，其特征在于，包括步骤：
A、第一智能车的WiFi无线通讯模块接收控制指令，WiFi无线通讯模块将所述控制指令发送至第一智能车上的第一微控制器；
B、第一微控制器通过控制指令控制第一智能车运行，同时，第一微控制器将所述控制指令转换成ZigBee无线信号，并将所述ZigBee无线信号发送至第一智能车上的第一ZigBee无线通讯模块；
C、第一ZigBee无线通讯模块将ZigBee无线信号发送至第二智能车上的第二ZigBee无线通讯模块，所述第二ZigBee无线通讯模块将ZigBee无线信号发送至第二智能车上的第二微控制器；
D、第二微控制器通过ZigBee无线信号控制第二智能车运行。
9.根据权利要求8所述的基于WiFi和ZigBee的智能车组控制方法，其特征在于，所述步骤D还包括：
所述第二微控制器产生一确认信号，并将所述确认信号通过所述第二ZigBee无线通讯模块、第一ZigBee无线通讯模块反馈至所述第一微控制器。
10.根据权利要求8所述的基于WiFi和ZigBee的智能车组控制方法，其特征在于，还包括步骤：
E、第一微控制器获取第一智能车的车载电池电量信息、第一智能车的温度信息以及障碍物距离，并将第一智能车的车载电池电量信息、第一智能车的温度信息以及障碍物距离经WiFi无线通讯模块发送至一与第一智能车通过WiFi连接的移动终端。
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| CN201611095609.7A CN106502251A (zh) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | 基于WiFi和ZigBee的智能车组及其控制方法 |
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| CN201611095609.7A CN106502251A (zh) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | 基于WiFi和ZigBee的智能车组及其控制方法 |
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| CN201611095609.7A Pending CN106502251A (zh) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | 基于WiFi和ZigBee的智能车组及其控制方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108919816A (zh) * | 2018-09-20 | 2018-11-30 | 杭州纳戒科技有限公司 | 购物车运动系统以及购物车系统 |
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2016
- 2016-12-02 CN CN201611095609.7A patent/CN106502251A/zh active Pending
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