CN108082225A - 基于uwb传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制的方法 - Google Patents

基于uwb传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制的方法 Download PDF

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莫凌飞
李晨阳
高正
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00Central traffic control systems ; Track-side control or specific communication systems

Abstract

本发明公开了一种基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制的方法,在轨道无人车上安装车载控制器、UWB定位系统和速度传感器;在制动范围内,安装多个UWB传感器,无人车进站过程中读取到的第一个UWB信标为制动开始信号,制动过程开始;车载控制器使用距离速度双闭环进行智能控制,距离外环以无人车距停车点的距离作为偏差输入至距离控制器,UWB定位系统测定无人车位置作为外环反馈,速度内环以距离控制器输出和无人车车速作为偏差输入,无人车车速由速度传感器测量得到;同时在无人车距停车点较近且速度未达预期值时辅助以机械制动。本发明能够实现无人车平滑变速和精准停车,保证车辆运行可靠性和乘客舒适度。

Description

基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控 制的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无人车技术领域,尤其是一种基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无 人车进站进行自动控制的方法。
背景技术
[0002] 轨道无人车是一种轻型、中速、中运量的新型交通,具有经济、安全、方便、全自动 化等特点,在交通客运方面有广阔的应用前景。轨道无人车在运行过程中全程无人驾驶,车 辆精确停车是自动驾驶的关键技术之一,对于保证乘客安全快速换乘及车辆的稳定高效运 行具有重要意义。车辆的制动过程是一个复杂的非线性过程,由于车辆运行的动态性、不确 定性,对无人车精确停车的自动控制方法提出更高的要求,单一的制动率下,无法使无人车 准确停靠在停车点。
[0003] 传统轨道信标大多为地面标志线圈或简单轨道信标,只能单一标识车辆运行至该 位置,并不能实现一定范围内的测距。UWB (超宽带)技术是一种无载波通信技术,可在较远 范围内实现数据传输。UWB采用时间间隔极短(小于Ins)的脉冲进行数据传输,具有抗干扰 能力强、传输速率高、系统容量大、功率小等特点,UWB技术在通信领域和定位领域都有广泛 应用。采用UWB传感器安装在车辆运行轨道上,可以存储控制所需的相关信息,并可实现连 续对无人车进行测距,获取无人车距停车点间距离,实现车辆的平滑制动与精确停车。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于,提供一种基于UWB传感器作为轨道信标对轨道 无人车进站进行自动控制的方法,能够在制动过程中,提供无人车的实时精确定位,实现无 人车进站控制过程中平稳减速,精确停车。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明提供一种基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人 车进站进行自动控制的方法,包括如下步骤:
[0006] (1)无人车行驶在特定的轨道上,无人车上安装车载控制器、UWB定位系统和速度 传感器,UWB定位系统和速度传感器均与车载控制器相连,车载控制器实时获取无人车的速 度,通过读取UWB信标获取无人车的位置;
[0007] (2) UWB定位系统由安装在无人车上的UWB读取器和安装在轨道上的UWB信标组成, UWB定位系统实现UWB读取器与UWB信标间的测距,结合UWB信标中存储的信标位置,估计出 无人车距停车点的实时距离,动态更新调整制动系统控制参数;
[000S] (3)无人车进站制动范围内安装多个UWB信标,无人车进站过程中读取到第一个 UWB信标时,制动过程开始,最后一个信标为停车点标志位,无人车最终制动停车在该标志 位。
[0009]优选的,步骤(2)中,UWB信标安装在轨道上的位置确定已知且分布在无人车进站 前的制动范围内,UWB信标存储信标ID和信标位置信息。
[0010] 优选的,步骤⑶中,无人车进站制动过程中,车载控制器使用距离速度双闭环进 行智能控制,依据无人车位置和当前速度得出制动策略,调整电机制动参数,实现无人车平 稳进站和精确停车。
[0011] 优选的,距离速度双闭环智能控制具体为:距离速度双闭环包括距离外环和速度 内环;距离外环以停车点的位置作为给定输入值,当前无人车的位置作为反馈值,距离偏差 de作为距离控制器的输入;速度内环以距离控制器的输出作为给定输入值,速度传感器测 量车辆速度作为反馈值,速度偏差〜作为电机控制器的输入,根据控制策略控制电机带动 传动系统进行制动;距离外环中,无人车的实时位置由UWB定位系统测定,并反馈至距离控 制器,距离速度双闭环动态更新控制参数,实现无人车的快速制动响应,平滑减速和精确停 车。
[0012] 优选的,使用电机制动和刹车机械制动相结合的方式保证无人车精确停车;当无 人车距停车点较远时,通过控制电机制动刹车,缓慢减速;当无人车接近停车点时,速度仍 未达到预期值,辅助以机械刹车予以制动。
[0013]本发明的有益效果为:本发明使用UWB传感器作为轨道信标可以在轨道无人车进 站时提供无人车精确定位,将制动范围细分为不同阶段,灵活调节制动系统参数;将电机制 动与机械制动相结合保证无人车平滑变速和精准停车,保证车辆运行可靠性和乘客舒适 度。
附图说明
[0014] 图1为本发明的方法流程示意图。
[0015] 图2为本发明双闭环控制算法示意图。
具体实施方式
[0016]如图1所示,一种基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制的 方法,包括如下步骤:
[0017] ⑴无人车行驶在特定的轨道上,无人车上安装车载控制器、UWB定位系统和速度 传感器,UWB定位系统和速度传感器均与车载控制器相连,车载控制器实时获取无人车的速 度,通过读取UWB信标获取无人车的位置;
[0018] ⑵UWB定位系统由安装在无人车上的UWB读取器和安装在轨道上的UWB信标组成, UWB定位系统实现UWB读取器与UWB信标间的测距,结合UWB信标中存储的信标位置,估计出 无人车距停车点的实时距离,动态更新调整制动系统控制参数;
[0019] (3)无人车进站制动范围内安装多个UWB信标,无人车进站过程中读取到第一个 UWB信标时,制动过程开始,最后一个信标为停车点标志位,无人车最终制动停车在该标志 位。
[0020] UffB信标安装在轨道上的位置确定已知且分布在无人车进站前的制动范围内,UWB 信标存储信标ID和信标位置等信息。无人车进站制动过程中,车载控制器使用距离速度双 闭环进行智能控制,依据无人车位置和当前速度得出制动策略,调整电机制动参数,实现无 人车平稳进站和精确停车。
[0021]如图2所示,距离速度双闭环智能控制具体为:距离速度双闭环包括距离外环和速 度内环;距离外环以停车点的位置作为给定输入值,当前无人车的位置作为反馈值,距离偏 差cU乍为距离控制器的输入;速度内环以距离控制器的输出作为给定输入值,速度传感器 测量车辆速度作为反馈值,速度偏差^作为电机控制器的输入,根据控制策略控制电机带 动传动系统进行制动;距离外环中,无人车的实时位置由UWB定位系统测定,并反馈至距离 控制器,距离速度双闭环动态更新控制参数,实现无人车的快速制动响应,平滑减速和精确 停车。
[0022]使用电机制动和刹车机械制动相结合的方式保证无人车精确停车;当无人车距停 车点较远时,通过控制电机制动刹车,缓慢减速;当无人车接近停车点时,速度仍未达到预 期值,辅助以机械刹车予以制动。
[0023]尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述,但本领域的技术人员应当理解, 只要不超出本发明的权利要求所限定的范围,可以对本发明进行各种变化和修改。

Claims (5)

1.一种基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制的方法,其特征 在于,包括如下步骤: (1) 无人车行驶在特定的轨道上,无人车上安装车载控制器、UWB定位系统和速度传感 器,UWB定位系统、速度传感器均与车载控制器相连,车载控制器实时获取无人车的速度,通 过读取UWB信标获取无人车的位置; (2) UWB定位系统由安装在无人车上的UWB读取器和安装在轨道上的UWB信标组成,UWB 定位系统实现UWB读取器与UWB信标间的测距,结合UWB信标中存储的信标位置,估计出无人 车距停车点的实时距离,动态更新调整制动系统控制参数; ⑶无人车进站制动范围内安装多个UWB信标,无人车进站过程中读取到第一个UWB信 标时,制动过程开始,最后一个信标为停车点标志位,无人车最终制动停车在该标志位。
2. 如权利要求1所述的基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制 的方法,其特征在于,步骤(2)中,UWB信标安装在轨道上的位置确定已知且分布在无人车进 站前的制动范围内,UWB信标存储信标ID和信标位置信息。
3. 如权利要求1所述的基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制 的方法,其特征在于,步骤⑶中,无人车进站制动过程中,车载控制器使用距离速度双闭环 进行智能控制,依据无人车位置和当前速度值得出制动策略,调整电机制动参数,实现无人 车平稳进站和精确停车。
4. 如权利要求3所述的基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制 的方法,其特征在于,距离速度双闭环智能控制具体为:距离速度双闭环包括距离外环和速 度内环;距离外环以停车点的位置作为给定输入值,当前无人车的位置作为反馈值,距离偏 差de作为距离控制器的输入;速度内环以距离控制器的输出作为给定输入值,速度传感器 测量车辆速度作为反馈值,速度偏差ve作为电机控制器的输入,根据控制策略控制电机带 动传动系统进行制动;距离外环中,无人车的实时位置由UWB定位系统测定,并反馈至距离 控制器,距离速度双闭环动态更新控制参数,实现无人车的快速制动响应,平滑减速和精确 停车。
5. 如权利要求1所述的基于UWB传感器作为轨道信标对轨道无人车进站进行自动控制 的方法,其特征在于,使用电机制动和刹车机械制动相结合的方式保证无人车精确停车;当 无人车距停车点较远时,通过控制电机制动刹车,缓慢减速;当无人车接近停车点时,速度 仍未达到预期值,辅助以机械刹车予以制动。
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