CN107600062A - 一种整车控制系统及方法 - Google Patents

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牛涛
王彪
杨鑫
田小高
肖立
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Abstract

本发明公开了一种整车控制系统及方法,该整车控制系统包括工控机、导航模块和障碍物检测模块,所述工控机接收各个模块的信息并据此协同控制各个模块的运行从而实现汽车的自动控制;所述导航模块用于定位,以及所述障碍物检测模块负责汽车前方的障碍检测,以保证行驶安全。本发明通过对控制系统和控制方法的优化,可以实现汽车在行驶方向上有更高的准确性以及行驶过程中具有更高的安全性。

Description

一种整车控制系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车控制领域,具体涉及一种整车控制系统及方法。
背景技术
[0002] 无人车技术是近年汽车领域的热门发展方向。但是目前的无人车在行驶方向控制 的准确性上、行驶过程中的安全性问题以及车辆的状态检查功能还不够完善,从而影响到 无人车的可靠性,例如目前的定位还不够准确,车身控制稳定性不足等。而且目前无人车领 域的硬件大多处于优化、研发状态,尚未产业化,成本较高,导致无人车较难推广应用。
发明内容
[0003] 针对现有技术的不足,本发明旨在提供一种整车控制系统及方法,可以实现汽车 在行驶方向上有更高的准确性以及行驶过程中具有更高的安全性。
[0004] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0005] 一种整车控制系统,包括工控机、导航模块和障碍物检测模块;其中,
[0006] 导航模块用于获得汽车的当前位置信息,并传输位置信息至工控机;
[0007]工控机接收位置信息并判定自身当前位置,工控机根据预设的目的地信息和位置 信息规划行驶路线,对汽车的行走电机控制器发出减速或加速的调速指令,在设定的位置 需要转向时向汽车的转向机构发送控制信号使之带动汽车进行相应角度的转向,以及接收 障碍物检测模块的检测信号;
[0008]障碍物检测模块用于检测汽车前方是否有障碍物并在检测到有障碍物时向工控 机发送信号。
[0009]进一步地,障碍物检测模块包括双目摄像头、毫米波雷达、超声波传感器和激光扫 描仪,双目摄像头和激光扫描仪用于探测汽车前方的障碍物,毫米波雷达和超声波传感器 用于检测周边及后方障碍物。
[0010]进一步地,还包括有车门位置传感器设置于汽车的车门,用于识别车门关闭及开 启两种状态;车门位置传感器电性连接于工控机并在车门关闭或开启时向工控机发送不同 的信号值。
[0011]利用上述的整车控制系统进行整车控制的方法,包括如下步骤:
[0012] S1驾驶者通过导航模块获得汽车的当前位置信息,导航模块传输位置信息至工 控,工控机在开始工作之前先进行自检,确定各项工作参数正常后开始运行;
[0013] S2工控机接收位置信息并判定自身当前位置,然后根据预设的目的地信息和位置 信息规划出行驶路线;
[0014] S3工控机通过CAN发送调速指令至汽车的行走电机控制器,行走电机控制器根据 调速指令控制汽车的行走电机以设定的转速加速运行,使得汽车开始以设定的车速行驶; [0015] S4导航模块实时定位汽车当前位置并将实时位置信息发送至工控机,工控机将实 时位置信息与规划的路线进行对比,向汽车的转向机构发送控制信号,转向机构根据控制 信号控制汽车进行相应的方向和角度的转向;
[0016] 障碍检测模块会实时检测汽车前方是否有障碍物,当发现有障碍物时向工控机发 送信号,工控机向行走电机控制器发送调速指令,行走电机控制器根据调速指令控制汽车 的行走电机逐步减速至停止运行;在设定的时间间隔后障碍检测模块重新检测,如果障碍 物消除,则向工控机发送信号,工控机向行走电机控制器发送调速指令,行走电机控制器根 据调速指令控制汽车的行走电机重新加速运行;
[0017] 当工控机根据导航模块的实时位置信息判定汽车已经到达目的地时,向行走电机 控制器发送调速指令,行走电机控制器根据该调速指令控制行走电机逐渐减速至停止运 行。
[0018] 需要说明的是,工控机在开始工作之前先进行自检,确定各项工作参数正常后开 始运行。
[0019] 需要说明的是,步骤S1中,只有当车门位置传感器向工控机发送车门处于关闭状 态的信号时,工控机才会向行走电机控制器发送加速运行的控制信号。
[0020] 需要说明的是,步骤S4中,当在设定的时间间隔障碍检测模块重新检测后,障碍物 未能消除,则向工控机发送信号,工控机根据导航模块的实时位置信息重新规划行驶的路 线,工控机向行走电机控制器发送调速指令,行走电机控制器控制行走电机重新加速运行, 从而汽车重新启动行驶。
[0021] 需要说明的是,步骤S4中,汽车需要转向时,工控机向转向机构中的转向电机控制 器发送控制指令,转向电机控制器根据控制指令控制转向电机转动相应的角度,转向电机 转动后通过减速器放大力矩,传递到转向器,转向器带动转动拉杆控制汽车的车轮角度偏 转相应的角度。
[0022] 需要说明的是,步骤S4中,障碍物检测模块包括双目摄像头、毫米波雷达、超声波 传感器和激光扫描仪,双目摄像头和激光扫描仪探测汽车前方的障碍物,毫米波雷达和超 声波传感器用于周边及后方障碍物。
[0023] 需要说明的是,步骤S4中,转向完成后,利用转角编码器检测车轮的转向轴的实际 偏转角度并传送至工控机,工控机将该偏转角度与目标的角度相比,当存在偏差时,重新控 制车轮转向偏差的角度,实现纠偏。
[0024] 进一步地,还包括无线通信模块,所述无线通信模块用于传输和交换汽车彼此的 信息,包括实时位置信息、行驶路线规划及车速信息,工控机根据所交换的信息调整车速和 行驶路线。
[0025] 本发明的有益效果在于:
[0026] 1)可以实现汽车在行驶方向上有更高的准确性以及行驶过程中具有更高的安全 性。
[0027] 2)目前激光雷达是无人驾驶汽车硬件端的核心部件,但尚未产业化,成本极高。本 发明采用超声波传感器、毫米波雷达和激光扫描仪替代激光雷达,大大降低开发成本,有利 于后续产品应用推广。
[0028] 3)目前在无人驾驶中车道纠偏功能主要靠视觉识别,本发明通过转角编码器检测 转向轴偏转角度,可以辅助判断车辆运行轨迹,确保车辆直线行驶更加稳定。
[0029] 4)本发明通过增加传感器数量及增加硬件故障检测模块,确保在功能模块发生异 常时能够有效检测并保证功能实现依然不受影响。
附图说明
[0030] 图1为本发明方法的实施流程示意图;
[0031] 图2为本发明系统的功能模块示意图。
具体实施方式
[0032] 以下将结合附图对本发明作进一步的描述,需要说明的是,本实施例以本技术方 案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围并不限于本实 施例。
[0033] 如图2所示,一种整车控制系统,包括工控机、导航模块和障碍物检测模块;其中, [0034]所述导航模块用于获得汽车的当前位置信息,并传输所述位置信息至工控机,所 述工控机接收位置信息并判定自身当前位置,所述工控机根据目的地信息和位置信息规划 行驶路线,对汽车的行走电机控制器发出减速或加速的调速指令,在设定的位置需要转向 时向汽车的转向机构发送控制信号使之带动汽车进行相应角度的转向,以及接收障碍物检 测模块的检测信号;
[0035]所述障碍物检测模块用于检测汽车前方是否有障碍物并在检测到有障碍物时向 工控机发送信号。
[0036] 进一步地,所述障碍物检测模块包括双目摄像头、毫米波雷达、超声波传感器和激 光扫描仪,所述双目摄像头和激光扫描仪用于探测汽车前方的障碍物,所述毫米波雷达和 超声波传感器用于检测周边及后方障碍物。
[0037] 进一步地,所述整车控制系统还包括有车门位置传感器设置于所述汽车的车门, 用于识别车门关闭及开启两种状态;所述车门位置传感器电性连接于所述工控机并在车门 关闭或开启时向工控机发送不同的信号值。
[0038] 如图1所示,利用上述整车控制系统进行整车控制的方法,包括如下步骤:
[0039] S1驾驶者通过导航模块获得汽车的当前位置信息,导航模块传输位置信息至工控 机,工控机在开始工作之前先进行自检,确定各项工作参数正常后开始运行;
[0040] S2工控机接收位置信息并判定自身当前位置,然后根据预设的目的地信息和位置 信息规划出行驶路线;
[0041] S3所述工控机通过CAN发送调速指令至汽车的行走电机控制器,行走电机控制器 根据调速指令控制汽车的行走电机以设定的转速加速运行,使得汽车开始以设定的车速行 驶;
[0042] S4导航模块实时定位汽车当前位置并将实时位置信息发送至所述工控机,所述工 控机将实时位置信息与规划的路线进行对比,向汽车的转向机构发送控制信号,转向机构 根据控制信号控制汽车进行相应的方向和角度的转向;
[0043]障碍检测模块会实时检测汽车前方是否有障碍物,当发现有障碍物时向工控机发 送信号,工控机向所述行走电机控制器发送调速指令,行走电机控制器根据调速指令控制 汽车的行走电机逐步减速至停止运行;在设定的时间间隔后障碍检测模块重新检测,如果 障碍物消除,则向工控机发送信号,工控机向所述行走电机控制器发送调速指令,行走电机 控制器根据调速指令控制汽车的行走电机重新加速运行•,
[0044] 当工控机根据导航模块的实时位置信息判定汽车已经到达目的地时,向行走电机 控制器发送调速指令,行走电机控制器根据该调速指令控制行走电机逐渐减速至停止运 行。
[0045] 需要说明的是,工控机在开始工作之前先进行自检,确定各项工作参数正常后开 始运行。
[0046] 需要说明的是,步骤S1中,只有当车门位置传感器向工控机发送车门处于关闭状 态的信号时,工控机才会向行走电机控制器发送加速运行的控制信号。
[0047] 需要说明的是,步骤S4中,当在设定的时间间隔障碍检测模块重新检测后,障碍物 未能消除,则向工控机发送信号,工控机根据导航模块的实时位置信息重新规划行驶的路 线,所述工控机向行走电机控制器发送调速指令,行走电机控制器控制行走电机重新加速 运行,从而汽车重新启动行驶。
[0048] 需要说明的是,步骤S4中,汽车需要转向时,所述工控机向转向机构中的转向电机 控制器发送控制指令,转向电机控制器根据控制指令控制转向电机转动相应的角度,转向 电机转动后通过减速器放大力矩,传递到转向器,转向器带动转动拉杆控制汽车的车轮角 度偏转相应的角度。
[0049] 需要说明的是,步骤S4中,所述障碍物检测模块包括双目摄像头、毫米波雷达、超 声波传感器和激光扫描仪,所述双目摄像头和激光扫描仪探测汽车前方的障碍物,所述毫 米波雷达和超声波传感器用于周边及后方障碍物。
[0050] 需要说明的是,步骤S4中,转向完成后,利用转角编码器检测车轮的转向轴的实际 偏转角度并传送至工控机,工控机将该偏转角度与目标的角度相比,当存在偏差时,重新控 制车轮转向偏差的角度,实现纠偏。
[0051] 需要说明的是,还包括无线通信模块,无线通信模块用于传输和交换汽车彼此的 信息,包括实时位置信息、行驶路线规划及车速信息,工控机根据所交换的信息调整车速和 行驶路线。无线通信模块与工控机相连,工控机将本车的实时位置信息、行驶路线规划及车 速信息等传输给无线传输模块,本车无线传输模块将其传输给其他车的无线传输模块;同 时,本车的无线传输模块也可接收其他车的无线传输模块传来的实时信息,将该实时信息 传输给工控机,由工控机根据所交换的实时信息调整车速和行驶路线。
[0052] 对于本领域的技术人员来说,可以根据以上的技术方案和构思,作出各种相应的 改变和变形,而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

  1. i .一种整车控制系统,其特征在于,包括工控机、导航模块和障碍物检测模块;其中, 所述导航模块用于获得汽车的当前位置信息,并传输所述位置信息至工控机; 所述工控机接收位置信息并判定自身当前位置,所述工控机根据预设的目的地信息和 位置信息规划行驶路线,对汽车的行走电机控制器发出减速或加速的调速指令,在设定的 位置需要转向时向汽车的转向机构发送控制信号使之带动汽车进行相应角度的转向,以及 接收障碍物检测模块的检测信号; 所述障碍物检测模块用于检测汽车前方是否有障碍物并在检测到有障碍物时向工控 机发送信号。
  2. 2. 根据权利要求1所述的整车控制系统,其特征在于,所述障碍物检测模块包括双目摄 像头、毫米波雷达、超声波传感器和激光扫描仪,所述双目摄像头和激光扫描仪用于探测汽 车前方的障碍物,所述毫米波雷达和超声波传感器用于检测周边及后方障碍物。
  3. 3. 根据权利要求1的整车控制系统,其特征在于,还包括有车门位置传感器设置于所述 汽车的车门,用于识别车门关闭及开启两种状态;所述车门位置传感器电性连接于所述工 控机并在车门关闭或开启时向工控机发送不同的信号值。
  4. 4. 利用权利要求1所述的整车控制系统进行整车控制的方法,其特征在于,包括如下步 骤: S1驾驶者通过所述导航模块获得汽车的当前位置信息,所述导航模块传输所述位置信 息至工控机,工控机在开始工作之前先进行自检,确定各项工作参数正常后开始运行; S2所述工控机接收位置信息并判定自身当前位置,然后根据预设的目的地信息和位置 信息规划出行驶路线; S3所述工控机通过CAN发送调速指令至汽车的行走电机控制器,行走电机控制器根据 调速指令控制汽车的行走电机以设定的转速加速运行,使得汽车开始以设定的车速行驶; S4导航模块实时定位汽车当前位置并将实时位置信息发送至所述工控机,所述工控机 将实时位置信息与规划的路线进行对比,向汽车的转向机构发送控制信号,转向机构根据 控制信号控制汽车进行相应的方向和角度的转向; 障碍检测模块会实时检测汽车前方是否有障碍物,当发现有障碍物时向工控机发送信 号,工控机向所述行走电机控制器发送调速指令,行走电机控制器根据调速指令控制汽车 的行走电机逐步减速至停止运行;在设定的时间间隔后障碍检测模块重新检测,如果障碍 物消除,则向工控机发送信号,工控机向所述行走电机控制器发送调速指令,行走电机控制 器根据调速指令控制汽车的行走电机重新加速运行; 当工控机根据导航模块的实时位置信息判定汽车己经到达目的地时,向行走电机控制 器发送调速指令,行走电机控制器根据该调速指令控制行走电机逐渐减速至停止运行。
  5. 5. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S1中,只有当车门位置传感器向工控 机发送车门处于关闭状态的信号时,工控机才会向行走电机控制器发送加速运行的控制信 号。
  6. 6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S4中,当在设定的时间间隔障碍检测 模块重新检测后,障碍物未能消除,则向工控机发送信号,工控机根据导航模块的实时位置 信息重新规划行驶的路线,所述工控机向行走电机控制器发送调速指令,行走电机控制器 控制行走电机重新加速运行,从而汽车重新启动行驶。
  7. 7. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S4中,汽车需要转问則,別===== 转向机构中的转向电机控制器发送控制指令,转向电机控制器根据控制指令控f转2电机 转动相应的角度,转向电机转动后通过减速器放大力矩,传递到转向器,转向器带动转2力拉 杆控制汽车的车轮角度偏转相应的角度。
  8. 8. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S4中,所述障碍物检测模块包括双目 摄像头、毫米波雷达、超声波传感器和激光扫描仪,所述双目摄像头和激光扫描仪探测汽车 前方的障碍物,所述毫米波雷达和超声波传感器用于周边及后方障碍物。
  9. 9. 根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤S4中,还具有纠偏过程:转向完成后, 利用转角编码器检测车轮的转向轴的实际偏转角度并传送至工控机,工控机将该偏转角度 与目标的角度相比,当存在偏差时,重新控制车轮转向偏差的角度,实现纠偏。
  10. 10.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括无线通信模块,所述无线通信模块 汽车传输和交换彼此的信息,包括实时位置信息、行驶路线规划及车速信息,工控机根据所 交换的信息调整车速和行驶路线。
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