CN106569492A - 车辆自动驾驶方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车辆自动驾驶方法及系统。其中该系统包括：定位模块，用于提供定位信息；中央处理单元，用于根据所述定位模块提供的所述定位信息及规划路径，生成控制信号；以及H桥驱动单元，用于根据所述中央处理单元生成的所述控制信号，来驱动液压比例阀，所述液压比例阀用于控制所述车辆的运动。根据本申请实施例的技术方案，可以降低成本。

Description

车辆自动驾驶方法及系统

技术领域

本公开一般涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种车辆自动驾驶方法及系统。

背景技术

目前，车辆的自动控制一般是基于GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)的自动控制技术，其采用GNSS来做定位，然后结合预先设计的规划路径来做自动控制。但是，在基于GNSS的自动控制技术中一般利用独立的液压阀控制单元来驱动比例阀运动，从而控制车辆的运动。但是独立的液压阀控制单元一般由第三方提供，因此成本较高。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种车辆自动驾驶方法及系统，可以降低成本。

第一方面，本发明的实施方式提供了一种车辆自动驾驶系统，包含：定位模块，用于提供定位信息；中央处理单元，用于根据所述定位模块提供的所述定位信息及规划路径，生成控制信号；以及H桥驱动单元，用于根据所述中央处理单元生成的所述控制信号，来驱动液压比例阀，所述液压比例阀用于控制所述车辆的运动。

第二方面，所述车辆自动驾驶系统，还包括：

微机电惯导模块，用于获取所述车辆的陀螺仪信息；

所述中央处理单元，用于根据所述定位信息、所述微机电惯导模块提供的所述陀螺仪信息以及所述规划路径，来生成所述控制信号。

第三方面，所述定位模块包括：

全球导航卫星系统接收机，用于根据获取的卫星信号，得到所述定位信息。

其中，所述定位模块还包括：

接收器，用于接收来自基站的差分改正数据；

所述全球导航卫星系统接收机，用于根据所述卫星信号以及所述差分改正数据，得到所述定位信息。

其中，所述接收器通过所述中央处理单元将所述差分改正数据传送给所述全球导航卫星系统接收机。

其中，所述车辆自动驾驶系统，还包括：

轮角传感器，用于采集所述车辆的前轮的角度信息；

所述中央处理单元，具体用于根据所述定位信息、所述陀螺仪信息、所述轮角传感器采集的所述角度信息以及所述规划路径，生成所述控制信号。

其中，所述定位信息包括：所述车辆的位置信息和所述车辆的航向信息。

其中，所述车辆自动驾驶系统，还包括：

电流传感器，设置在所述H桥驱动单元和所述液压比例阀之间，用于检测所述H桥驱动单元的输出电流，并反馈给所述中央处理单元；

所述中央处理单元，还用于根据所述电流传感器的反馈，调整所述控制信号。

其中，所述车辆自动驾驶系统，还包括：

具有输入功能的显示器，用于接收所述规划路径，并提供给所述中央处理单元。

其中，还提供一种车辆自动驾驶方法，包括：

定位模块提供定位信息；

中央处理单元根据所述定位模块提供的所述定位信息及规划路径，生成控制信号；

H桥驱动单元根据所述中央处理单元生成的所述控制信号，来驱动液压比例阀；以及

所述液压比例阀在所述控制信号的驱动下，控制所述车辆的运动。

其中，还包括：

由微机电惯导模块来获取所述车辆的陀螺仪信息；

所述生成控制信号的步骤包括：由所述中央处理单元根据所述定位信息、所述微机电惯导模块提供的所述陀螺仪信息以及所述规划路径，来生成所述控制信号。

其中，还包括：采集所述车辆的前轮的角度信息；

所述生成控制信号的步骤具体包括：由所述中央处理单元根据所述定位信息、所述陀螺仪信息、所述角度信息以及所述规划路径，生成所述控制信号。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过由H桥驱动单元来驱动液压比例阀，因此相比于现有的独立的液压阀控制单元，能够明显地降低车辆自动驾驶系统的成本。

进一步的，根据本申请的某些实施例，通过在自动驾驶系统中集成微机电惯导模块，一方面可以降低成本。另一方面利用微机电惯导模块提供的陀螺仪信息来生成控制信号，可以实现更精准的控制。因此，本发明实施例可以低成本来实现对车辆的高精度控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的架构的实施例的示意图；

图2是是本发明的车辆自动驾驶系统的第一实施方式的结构示意图；

图3是本发明的车辆自动驾驶系统的第二实施方式的结构示意图；

图4是本发明的车辆自动驾驶系统的第三实施方式的结构示意图；

图5是本发明的车辆自动驾驶系统的第四实施方式的结构示意图；

图6是本发明的车辆自动驾驶系统的第五实施方式的结构示意图；

图7是本发明的车辆自动驾驶方法的第一实施方式的流程示意图；

图8是本发明的车辆自动驾驶方法的第二实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，是本发明的架构的实施例的示意图。其包括：车辆自动驾驶系统100、基站102、卫星104和车辆106。其中，车辆自动驾驶系统100可以从基站102获取差分改正数据，该差分改正数据可以用来提高定位精度，需要说明的是，此基站102并非必需单元，在某些实施例中，可以不存在该基站102，即车辆自动驾驶系统100不获取该差分改正数据。另外，车辆自动驾驶系统100可以从多个卫星104获取信号，以实现定位。在定位过程中，车辆自动驾驶系统100可以利用从卫星104获取的信号和来自基站102的差分改正数据，以得到精确的定位信息，例如车辆的当前位置及航向(即行驶方向)信息；需要说明的是，车辆自动控制系统安装于车辆106中。其中，车辆自动驾驶系统100根据确定的定位信息以及规划路径来控制车辆的运动，以使得车辆按照规划路径行驶。

下面具体对上述的车辆自动驾驶系统的实施例进行说明。

如图2所示，是本发明的车辆自动驾驶系统100的第一实施例的结构示意图。其包括：定位模块202、中央处理单元(CPU)204、H桥驱动单元206和液压比例阀208。

其中，中央处理单元204分别与定位模块202和H桥驱动单元206连接。

其中，定位模块202，用于提供定位信息。而中央处理单元204，用于根据定位模块202提供的定位信息及规划路径，生成控制信号，并输至H桥驱动单元206。而H桥驱动单元206，用于根据中央处理单元204生成的控制信号，来驱动液压比例阀208，从而控制车辆的运动。其中，液压比例阀208可以根据H桥驱动单元206提供的驱动信号，如PWM(Pulse-WidthModulation，脉宽调制)电流信号，来驱动车辆的转向油缸，从而实现车辆的转向控制。

本实施方式，由H桥驱动单元206来驱动液压比例阀208，因此相比于现有的独立的液压阀控制单元，能够明显地降低车辆自动驾驶系统的成本。需要说明的是，中央处理单元204和H桥驱动单元206可以集成为一个单元。另外，中央处理单元204、H桥驱动单元206和定位模块202也可以集成为一个单元，以提高系统的整合度。

如图3所示，是本发明的车辆自动驾驶系统100的第二实施方式的结构示意图。图3实施方式与图2实施方式类似，两者的主要区别在于：在H桥驱动单元206和液压比例阀208的信号传导路径上，设置有电流传感器207。该电流传感器207用于采集H桥驱动单元206输出的信号的电流，并将采集到的电流反馈给中央处理单元204。在此实施方式中，H桥驱动单元206主要用于对中央处理单元204输出的信号进行放大处理，然后利用放大后的信号来驱动液压比例阀208，而电流传感器207采集的电流可以反应H桥驱动单元206输出的信号的强度，因此中央处理单元204可以根据电流传感器207采集的电流信号来判断是否需要加强输至H桥驱动单元206的控制信号的强度，其中该控制信号为PWM电流信号。

本实施方式，借助于电流传感器207，中央处理单元204可以及时调整控制信号的强度，从而保证H桥驱动单元206输出的信号能够有效地驱动液压比例阀208，从而保证对车辆的控制。

如图4所示，是本发明的车辆自动驾驶系统的第三实施方式的结构示意图。图4的实施方式与图2的实施方式大致类似，两者的主要差别在于，在图4的实施方式中还包括：微机电(Micro-electromechanical Systems，MEMS)惯导模块205，用于获取车辆的陀螺仪信息。而中央处理单元204，用于根据定位信息、微机电惯导模块205提供的陀螺仪信息以及规划路径，来生成控制信号。其中，该微机电惯导模块205可以有助于中央处理单元204根据该信息以及定位信息来得到实时的高精度的车辆的位置信息和姿态(包括航向)信息等，从而有助于实现对车辆的精确控制。并且，微机电惯导模块205的成本很低，因此有助于以低的成本的方式来得到高精度的车辆的位置信息和姿态(包括航向)信息等。

如图5所示，是本发明的车辆自动驾驶系统的第四实施方式的结构示意图。图5的实施方式与图4的实施方式大致类似，两者的主要差别在于，在图5的实施方式中还包括：轮角传感器209，用于采集车辆的前轮的角度信息。然后中央处理单元204，具体用于根据定位信息、陀螺仪信息、轮角传感器209采集的角度信息以及规划路径，生成控制信号。其中，轮角传感器209采集的车辆的前轮的角度信息可以用于确定车辆的运动模型，而在生成控制信号的过程中，考虑车辆的运动模型，有助于对车辆实现更精准的控制。

如图6所示，是本发明的车辆自动驾驶系统的第五实施方式的结构示意图。图6的实施方式与图2的实施方式大致类似，两者的主要差别在于，其中的定位模块202包括：全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)接收机2022，用于获取的卫星信号，并根据获取的卫星信号得到定位信息，其中该定位信息包括位置(如用经纬度表示的实际物理位置)和航向信息(如车辆的行驶方向)。以及接收器2024，用于接收来自基站的差分改正数据。其中，GNSS接收机2022可以利用该差分改正数据来实现更精准的定位，即获取更准确的定位信息。其中，该接收器2024可以不与该GNSS接收机2022直接连接，而是与中央处理单元204连接，由中央处理单元204将差分改正数据传送给GNSS接收机2022。如此的原因在于，接收器2024接收的差分改正数据的形式可能GNSS接收机2022无法直接处理，因此可以由中央处理单元204将其车换为GNSS接收机2022能够识别和处理的形式，然后传送给GNSS接收机2022做处理。另外，接收器2024可以为电台接收器，以接收基站广播的差分改正数据，或者接收器2024为GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)通信模块，以采用GPRS的方式接收来自基站的差分改正数据。

需要说明的是，以上各实施方式描述的车辆自动驾驶系统100仅是示例，而不是对本发明的限制。例如在一些实施方式中，该车辆自动驾驶系统100还可以包括：显示器(例如带有输入功能的显示屏，其可以提供人机交互界面，从而可以使得用户可以输入规划路径)、模数转换器、电源模块和/或存储器，等等。其中显示器用于提供显示功能，例如显示实时的定位位置；另外，该显示器还可以具有触控功能。其中，电源模块可以用于为前述的各模块供电。需要说明的是，规划路径的获取方式有许多，并不限于通过显示器来获取，例如可以预先存储规划路径，或者通过网络从服务器上获取，或者通过专门的输入设备来获取。

值得一提的是，上述实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

如图7所示，是本发明的车辆自动驾驶方法的第一实施方式的流程示意图。其包括如下步骤：

步骤702：定位模块提供定位信息。

步骤704：中央处理单元根据所述定位模块提供的所述定位信息及规划路径，生成控制信号。

步骤706：H桥驱动单元根据所述中央处理单元生成的所述控制信号，来驱动液压比例阀。以及

步骤708：液压比例阀在所述控制信号的驱动下，控制所述车辆的运动。

需要说明的是，本实施方式与前述的车辆自动驾驶系统的第一实施方式相对应，因此本实施方式可与前述的车辆自动驾驶系统的第一实施方式互相配合实施。前述的车辆自动驾驶系统的第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。

本实施方式，由H桥驱动单元来驱动液压比例阀，因此相比于现有的独立的液压阀控制单元，能够明显地降低车辆自动驾驶系统的成本。

如图8所示，是本发明的车辆自动驾驶方法的第二实施方式的流程示意图。其包括如下步骤：

步骤802：定位模块提供定位信息。

步骤804：微机电惯导模块来获取所述车辆的陀螺仪信息。

步骤806：中央处理单元根据定位信息、陀螺仪信息以及规划路径，生成控制信号。

步骤808：H桥驱动单元根据所述中央处理单元生成的所述控制信号，来驱动液压比例阀。以及

步骤810：液压比例阀在所述控制信号的驱动下，控制所述车辆的运动。

需要说明的是，本实施方式与前述的车辆自动驾驶系统的第三实施方式相对应，因此本实施方式可与前述的车辆自动驾驶系统的第三实施方式互相配合实施。前述的车辆自动驾驶系统的第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。

下面结合图2～6，再说明本发明的车辆自动驾驶方法的另一详细实施方式。其中该实施方式的流程包括：

1)、通过接收器2024从基站处得到差分改正数据(基站的位置信息)。

2)、将接收到的差分改正数据传输给CPU204进行处理，以及由CPU204将处理后的差分改正数据传输给GNSS接收机2022。

3)、GNSS接收机2022通过GNSS天线获取卫星信号，以及将获取的卫星信号和接收到的差分改正数据进行融合，得到车辆的位置信息以及航向信息，并将融合得到的位置信息以及航向信息回传给CPU204。

4)、CPU204将从GNSS接收机2022接收到的车辆位置信息及航向信息与从MEMS惯导模块205得到的车辆的陀螺仪信息进行融合，从而得到实时的高精度的车辆位置信息以及车辆姿态信息。

5)、CPU204实时采集车辆前轮角度。如通过轮角传感器209。

6)、CPU204获取用户规划路径；

7)、CPU204将规划路径与实时车辆位置及姿态信息转化至同一局部坐标系，并根据车辆运动模型(车辆前轮角度)进行换算，生成反馈控制量。如将规划路径与车辆的当前行进路径进行比较，得到偏差控制量。

8)、CPU204将反馈控制量(即控制信号)转化为PWM电流信号，并通过H桥驱动单元206输出至液压比例阀208。

9)、液压比例阀208处理输入的PWM电流信号，并转化为油压驱动车辆的转向油缸，进而实现车辆的转向控制。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种车辆自动驾驶系统，其特征在于，包含：

定位模块，用于提供定位信息；

中央处理单元，用于根据规划路径和所述定位模块提供的所述定位信息，生成控制信号；以及

H桥驱动单元，用于根据所述中央处理单元生成的所述控制信号，来驱动液压比例阀，所述液压比例阀用于控制所述车辆的运动。

2.根据权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于，还包括：

微机电惯导模块，用于获取所述车辆的陀螺仪信息；

所述中央处理单元，用于根据所述定位信息、所述微机电惯导模块提供的所述陀螺仪信息以及所述规划路径，来生成所述控制信号。

3.根据权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于，所述定位模块包括：

全球导航卫星系统接收机，用于根据获取的卫星信号，得到所述定位信息。

4.根据权利要求3所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于，所述定位模块还包括：

接收器，用于接收来自基站的差分改正数据；

所述全球导航卫星系统接收机，用于根据所述卫星信号以及所述差分改正数据，得到所述定位信息。

5.根据权利要求4所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于，所述接收器通过所述中央处理单元将所述差分改正数据传送给所述全球导航卫星系统接收机。

6.根据权利要求2所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于，还包括：

轮角传感器，用于采集所述车辆的前轮的角度信息；

所述中央处理单元，具体用于根据所述定位信息、所述陀螺仪信息、所述轮角传感器采集的所述角度信息以及所述规划路径，生成所述控制信号。

7.根据权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于，所述定位信息包括：所述车辆的位置信息和所述车辆的航向信息。

8.根据权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于，还包括：

电流传感器，设置在所述H桥驱动单元和所述液压比例阀之间，用于检测所述H桥驱动单元的输出电流，并反馈给所述中央处理单元；

所述中央处理单元，还用于根据所述电流传感器的反馈，调整所述控制信号。

9.如权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于，还包括：

具有输入功能的显示器，用于接收所述规划路径，并提供给所述中央处理单元。

10.一种车辆自动驾驶方法，其特征在于，包括：

定位模块提供定位信息；

中央处理单元根据所述定位模块提供的所述定位信息及规划路径，生成控制信号；

H桥驱动单元根据所述中央处理单元生成的所述控制信号，来驱动液压比例阀；以及

所述液压比例阀在所述控制信号的驱动下，控制所述车辆的运动。

11.如权利要求10所述的车辆自动驾驶方法，其特征在于，还包括：

由微机电惯导模块来获取所述车辆的陀螺仪信息；

所述生成控制信号的步骤包括：由所述中央处理单元根据所述定位信息、所述微机电惯导模块提供的所述陀螺仪信息以及所述规划路径，来生成所述控制信号。

12.如权利要求11所述的车辆自动驾驶方法，其特征在于，还包括：采集所述车辆的前轮的角度信息；

所述生成控制信号的步骤具体包括：由所述中央处理单元根据所述定位信息、所述陀螺仪信息、所述角度信息以及所述规划路径，生成所述控制信号。