CN106652518A - 一种基于车联网的车辆协调控制系统 - Google Patents

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霍厚彬
岳伟
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    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0967—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits
    • G08G1/096708—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the received information might be used to generate an automatic action on the vehicle control
    • G08G1/096725—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the received information might be used to generate an automatic action on the vehicle control where the received information generates an automatic action on the vehicle control

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Abstract

本发明公开了一种基于车联网的车辆协调控制系统，包括计算机单元、通信单元和信息采集单元三部分组成,计算机的输出信息通过通信单元发送到信息采集单元,信息采集单元的小车状态通过通信单元发送回计算机,实现了计算机对智能小车的实时控制。计算机单元作为信息交换的中心，信息采集单元作为控制算法的执行中心。采用此控制方式，主要考虑实际生活中车辆的可靠性和安全性，故将车辆的执行机构放在智能小车上，而没有在计算机单元处理。虽然操作上会繁琐些，但更符合实际。

Description

一种基于车联网的车辆协调控制系统
技术领域
本发明涉及一种机电一体化技术领域，尤其涉及一种基于车联网的车辆协调控制系统。
背景技术
随着世界经济的迅速发展，汽车保有量的迅猛增长，城市交通拥堵、交通事故频发以及尾气污染已经成为交通系统亟待解决的问题。智能车辆控制作为减少交通事故的主要手段得到越来越多的关注。智能车辆是一个集环境感知、规划决策及自动行驶等功能于一体的综合系统，集中地运用了计算机、传感器、信息、通信、导航及自动控制等技术，使车辆具备环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能，具体包括：道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行驶。
上述内容为单个智能车的控制研究进展，虽然可以很大程度上提高车辆的智能性，减少人为因素引发的交通事故，但是无法有效缓解交通拥堵及尾气污染等问题，在此背景下，基于车联网的车辆协作控制系统应运而生。它结合先进的自动控制技术、网络通信技术及计算机控制技术于一体，可对道路上所有车辆状态实施监控，实现协调控制，以提高交通系统的运输容量、安全性及驾驶的舒适性，从而减少环境污染及降低能源能耗等。因此，对基于车联网的车辆协调控制系统的研究不仅具有重要的理论意义同时还有实际的应用价值。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于车联网的车辆协调控制系统,包括:用于采集多辆智能小车的运动状态信息的信息采集单元,接收所述信息采集单元传送的数据信息的计算机单元,所述计算机单元根据控制算法的调度关系对收到的多辆智能小车的舵机和电机的控制信号进行状态分配，并通过通信单元发送到相应的信息采集单元；所述采集单元包括多个用于采集智能小车运动状态信息的传感器和汽车的执行部件。
所述计算机单元包括上位机软件模块和通信接口，用户在上位机软件模块内进行软件内参数的配置和小车状态的显示。
所述上位机软件模块将每个小车的运动状态打包成一个数据包，用一个数据帧作为开头，一个数据帧作为结尾，数据包被输出到通信接口，所述通信接口采用有线通信方式与通信单元数据通信；所述信息采集单元识别数据针的开端和结尾，将数据重新打包，即完成一个小车的数据接收。
所述通信单元包括无线模块,所述无线模块包括路由器和wifi模块,所述通信单元通过路由器与计算机单元和信息采集单元数据通信。
所述信息采集单元包括单片机模块、与所述单片机模块相连接的电源模块、以及与智能小车相连接的电机驱动模块、舵机模块、加速度陀螺仪、测速编码器和采集道路信息的摄像头红外路径识别模块，所述单片机模块上还连接有硬件调试模块，所述测速编码器采集智能小车的当前车速信息，所述加速度陀螺仪采集当前智能小车的加速度信息，硬件调试模块对单片机模块的工作进行硬件调试，电源模块对智能小车的各个模块提供稳定的电压。
所述智能小车的状态信息包括当前车辆编号信息、目标车辆的编号信息、车速度信息、车的加速度信息以及距离误差信息。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于车联网的车辆协调控制系统，本发明包括计算机单元、通信单元和信息采集单元三部分组成,计算机的输出信息通过通信单元发送到信息采集单元,信息采集单元的小车状态通过通信单元发送回计算机,实现了计算机对智能小车的实时控制。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种基于车联网的车辆协调控制系统，包括:用于采集多辆智能小车的运动状态信息的信息采集单元,接收所述信息采集单元传送的数据信息的计算机单元,所述计算机单元根据控制算法的调度关系对收到的多辆智能小车的舵机和电机的控制信号进行状态分配，并通过通信单元发送到相应的信息采集单元；所述采集单元包括多个用于采集智能小车运动状态信息的传感器和汽车的执行部件。此实验平台旨在实现智能小车编队控制，信息采集单元的n辆智能小车将各小车的信息状态通过无线通信发动到计算机单元，根据控制算法的调度关系计算机单元对收到的n辆智能小车状态进行分配，并通过通信单元发送到相应的智能小车。
所述计算机单元包括上位机软件模块和通信接口，用户在上位机软件模块内进行软件内参数的配置和小车状态的显示。用户可以在计算机单元的软件模块用户操作界面上调节车辆的调度关系，该模块的小车状态显示界面可以显示出所有小车当前的运行状态。小车状态作为软件模块的输入,经过计算机上的通信接口读取到计算机里,并且在软件模块实时显示出来。上位机软件模块的输出为亦为小车的状态信息(根据车辆的调度关系接收和发送不会是同一辆),信息包括：车辆编号、目标车辆编号、速度、加速度、距离误差等有效信息,这些状态信息经过计算机的通信接口输出,发送至通信单元。
所述上位机软件模块将每个小车的运动状态打包成一个数据包，用一个数据帧作为开头，一个数据帧作为结尾，数据包被输出到通信接口，所述通信接口采用有线通信方式与通信单元数据通信；所述信息采集单元识别数据针的开端和结尾，将数据重新打包，即完成一个小车的数据接收。由小车对接收数据进行处理，并输出针对舵机和电机的控制信号，从而完成了计算机到智能小车系统信息传递过程。
进一步的,所述通信单元包括无线模块,所述无线模块包括路由器和wifi模块,所述通信单元通过路由器与计算机单元和信息采集单元数据通信。计算机单元的通信接口和信息采集单元的的通信接口与路无线模块相连,计算机单元和信息采集单元通过无线模块实现数据的交换。把所述的无线模块和有线通信组合在一起,构成通信单元,具体的无线模块实物和可能需要配置的电缆等称为通信设备。计算机单元端的通信设备固定放置在能够覆盖实验场地的位置,信息采集单元端的通信设备搭载安装在汽车模型上。通信系统包括一个路由器和n各wifi模块。路由器与计算机通信接口相连接。n个wifi模块与n个智能小车串口相连接。n个智能小车将状态信息经wifi模块发送到路由器传送到计算机单元。
所述信息采集单元包括单片机模块、与所述单片机模块相连接的电源模块、以及与智能小车相连接的电机驱动模块、舵机模块、加速度陀螺仪、测速编码器和采集道路信息的摄像头红外路径识别模块，所述单片机模块上还连接有硬件调试模块，所述测速编码器采集智能小车的当前车速信息，所述加速度陀螺仪采集当前智能小车的加速度信息，硬件调试模块对单片机模块的工作进行硬件调试，电源模块对智能小车的各个模块提供稳定的电压。
所述智能小车的状态信息包括当前车辆编号信息、目标车辆的编号信息、车速度信息、车的加速度信息以及距离误差信息。计算机单元根据目标车辆编号发送到相应信息采集单元的智能小车。从而实现整个车队车辆之间的信息交换。保证车队系统的稳定。
本发明中的计算机单元是信息交换中心，分配小车状态发送给信息采集单元的智能小车，智能小车根据控制算法对收到信息进行处理。从而保证车队的稳定运行。
本申请有两个重要的发明点,第一，计算机单元作为信息交换的中心，信息采集单元作为控制算法的执行中心。采用此控制方式，主要考虑实际生活中车辆的可靠性和安全性，故将车辆的执行机构放在智能小车上，而没有在计算机单元处理。虽然操作上会繁琐些，但更符合实际。第二，此系统旨在实现智能小车的编队控制。单车控制、车辆协同控制亦适用于此系统。小车编队系统采用的是分布式控制结构，没有集中的控制单元，各智能小车的关系平等，均能够与其他智能小车通过通信单元进行信息交流以协调各自的行为。这种信息交流通过相应的车辆调度关系来实现车辆的稳定运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于车联网的车辆协调控制系统,其特征在于包括:用于采集多辆智能小车的运动状态信息的信息采集单元,接收所述信息采集单元传送的数据信息的计算机单元,所述计算机单元根据控制算法的调度关系对收到的多辆智能小车的舵机和电机的控制信号进行状态分配，并通过通信单元发送到相应的信息采集单元；所述采集单元包括多个用于采集智能小车运动状态信息的传感器和汽车的执行部件。
2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆协调控制系统，其特征还在于：所述计算机单元包括上位机软件模块和通信接口，用户在上位机软件模块内进行软件内参数的配置和小车状态的显示。
3.根据权利要求2所述的一种基于车联网的车辆协调控制系统，其特征还在于：所述上位机软件模块将每个小车的运动状态打包成一个数据包，用一个数据帧作为开头，一个数据帧作为结尾，数据包被输出到通信接口，所述通信接口采用有线通信方式与通信单元数据通信；所述信息采集单元识别数据针的开端和结尾，将数据重新打包，即完成一个小车的数据接收。
4.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆协调控制系统，其特征还在于：所述通信单元包括无线模块,所述无线模块包括路由器和wifi模块,所述通信单元通过路由器与计算机单元和信息采集单元数据通信。
5.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆协调控制系统，其特征还在于：所述信息采集单元包括单片机模块、与所述单片机模块相连接的电源模块、以及与智能小车相连接的电机驱动模块、舵机模块、加速度陀螺仪、测速编码器和采集道路信息的摄像头红外路径识别模块，所述单片机模块上还连接有硬件调试模块，所述测速编码器采集智能小车的当前车速信息，所述加速度陀螺仪采集当前智能小车的加速度信息，硬件调试模块对单片机模块的工作进行硬件调试，电源模块对智能小车的各个模块提供稳定的电压。
6.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆协调控制系统，其特征还在于：所述智能小车的状态信息包括当前车辆编号信息、目标车辆的编号信息、车速度信息、车的加速度信息以及距离误差信息。
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