CN108490928A - 无人车控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了无人车控制系统和方法，涉及无人车技术领域，该系统包括：嵌入式系统、主控模块、车辆检测模块、电机驱动模块以及定位导航模块；车辆检测模块用于检测车辆信号，并将车辆信号发送给主控模块；定位导航模块用于获取车辆位置信息，并将车辆位置信息发送给主控模块；主控模块用于将车辆信号和车辆位置信息发送给嵌入式系统；嵌入式系统用于对车辆信号以及车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将控制信号发送给主控模块，以使主控模块根据控制信号将控制指令发送给电机驱动模块；电机驱动模块用于根据控制指令驱动电机转动，以使车辆进行运动。本发明可以智能控制无人车，真正实现智能无人驾驶。

Description

无人车控制系统和方法

技术领域

本发明涉及无人车技术领域，尤其是涉及无人车控制系统和方法。

背景技术

无人车是一种通过车轮或履带驱动，具备在道路或非道路条件下地面自主机动能力的智能机器人系统。早期的地面无人系统诞生于机器人研究领域，并采用遥控操作。随着地面无人系统逐步向半自主、全自主方向发展，与车辆行业的智能化、无人化研究发展在技术特征层面呈现高度重合性。目前的智能无人控制系统在缺少后台管理系统的条件下基本实现了简单的遥控功能，但是，缺乏智能化控制，没有完全意义上地实现智能无人驾驶。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供无人车控制系统和方法，以缓解了缺乏智能化控制，没有完全意义上地实现智能无人驾驶的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了无人车控制系统，包括：嵌入式系统、主控模块、车辆检测模块、电机驱动模块以及定位导航模块；

所述车辆检测模块，用于检测车辆信号，并将所述车辆信号发送给所述主控模块；

所述定位导航模块，用于获取车辆位置信息，并将所述车辆位置信息发送给所述主控模块；

所述主控模块，用于将所述车辆信号和所述车辆位置信息发送给所述嵌入式系统；

所述嵌入式系统，用于对所述车辆信号以及所述车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将所述控制信号发送给所述主控模块，以使所述主控模块根据所述控制信号将控制指令发送给所述电机驱动模块；

所述电机驱动模块，用于根据所述控制指令驱动电机转动，以使车辆进行运动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述嵌入式系统包括控制单元、开机自检单元以及运动状态监测单元；

所述开机自检单元，用于根据所述车辆信号对所述车辆进行自检，得到诊断结果，并将所述诊断结果发送给所述控制单元；

所述运动状态监测单元，用于对所述车辆信号进行处理，得到车辆运动状态信息，并将所述车辆运动状态信息发送给所述控制单元；

所述控制单元，用于根据所述诊断结果以及所述车辆运动状态信息生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述主控模块。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于接收遥控设备发送的遥控信号，并将所述遥控信号发送给所述主控模块；

所述主控模块，用于根据所述遥控信号控制所述电机驱动模块进行电机驱动。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述无线通讯模块包括与所述遥控设备进行通信的Zigbee单元和WIFI单元，以及与所述主控模块进行通信的串口通讯单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述车辆检测模块包括车辆状况传感器、车载传感器以及道路传感器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括惯导模块，所述惯导模块用于测量车辆运载体的速度和位置信息，并将所述速度和位置信息发送给所述主控模块；

所述主控模块，用于将所述速度和位置信息发送给所述嵌入式系统。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电机驱动模块还用于设置所述车辆的离合、档位、运动方向、转向以及刹车。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括电子调速器；

所述嵌入式系统，还用于将转速控制信号发送给所述电子调速器；

所述电子调速器，用于根据所述转速控制信号控制所述电机的转速。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述电机驱动模块还包括用于保护电机的防电机堵转电路。

第二方面，本发明实施例还提供无人车控制方法，所述方法包括：

检测车辆信号，并将所述车辆信号发送给嵌入式系统；

获取车辆位置信息，并将所述车辆位置信息发送给所述嵌入式系统；

对所述车辆信号以及所述车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将所述控制信号发送给所述主控模块；

根据所述控制信号将控制指令发送给所述电机驱动模块；

根据所述控制指令驱动电机转动，以使车辆进行运动。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了无人车控制系统和方法，该系统包括：嵌入式系统、主控模块、车辆检测模块、电机驱动模块以及定位导航模块；车辆检测模块用于检测车辆信号，并将车辆信号发送给主控模块；定位导航模块用于获取车辆位置信息，并将车辆位置信息发送给主控模块；主控模块用于将车辆信号和车辆位置信息发送给嵌入式系统；嵌入式系统用于对车辆信号以及车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将控制信号发送给主控模块，以使主控模块根据控制信号将控制指令发送给电机驱动模块；电机驱动模块用于根据控制指令驱动电机转动，以使车辆进行运动。从而可以智能控制无人车，真正实现智能无人驾驶。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的无人车控制系统示意图；

图2为本发明实施例提供的无人车控制系统的另一示意图；

图3为本发明实施例提供的无人车控制系统的又一示意图；

图4为本发明实施例提供的无人车控制方法示意图。

图标：

10-嵌入式系统；20-主控模块；30-车辆检测模块；40-电机驱动模块；50-定位导航模块；60-电机；70-无线通讯模块；80-遥控设备；11-控制单元；12-开机自检单元；13-运动状态监测单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

无人车是一种通过车轮或履带驱动，具备在道路或非道路条件下地面自主机动能力的智能机器人系统。早期的地面无人系统诞生于机器人研究领域，并采用遥控操作。随着地面无人系统逐步向半自主、全自主方向发展，与车辆行业的智能化、无人化研究发展在技术特征层面呈现高度重合性。目前的智能无人控制系统在缺少后台管理系统的条件下基本实现了简单的遥控功能，但是，缺乏智能化控制，没有完全意义上地实现智能无人驾驶。

基于此，本发明实施例提供的无人车控制系统和方法，可以智能控制无人车，真正实现智能无人驾驶。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的无人车控制系统进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例提供的无人车控制系统示意图。

参照图1，本发明实施例提供了无人车控制系统，包括：嵌入式系统10、主控模块20、车辆检测模块30、电机60驱动模块40以及定位导航模块50；

车辆检测模块30，用于检测车辆信号，并将车辆信号发送给嵌入式系统10；

进一步地，车辆检测模块30包括车辆状况传感器、车载传感器以及道路传感器。具体地，包括温度传感器、电流传感器、压力传感器以及磁力传感器等等，用来检测车辆的运行状态，这里的车辆运动状态包括车辆的运行速度和运行姿态等。

定位导航模块50，用于获取车辆位置信息，并将车辆位置信息发送给嵌入式系统10；

具体地，车辆位置信息包括地理位置和所处海拔高度等。定位导航模块50采用全球导航卫星系统GNSS单元，GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global NavigationSatellite System)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。国际GNSS系统是个多系统、多层面、多模式的复杂组合系统。

嵌入式系统10，用于对车辆信号以及车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将控制信号发送给主控模块20；

主控模块20，用于根据控制信号将控制指令发送给电机60驱动模块40；

电机60驱动模块40，用于根据控制指令驱动电机60转动，以使车辆进行运动。

进一步地，嵌入式系统10包括控制单元11、开机自检单元12以及运动状态监测单元13；

开机自检单元12，用于根据车辆信号对车辆进行自检，得到诊断结果，并将诊断结果发送给控制单元11；

运动状态监测单元13，用于对车辆信号进行处理，得到车辆运动状态信息，并将车辆运动状态信息发送给控制单元11；

控制单元11，用于根据诊断结果以及车辆运动状态信息生成控制信号，并将控制信号发送给主控模块20。

具体地，车辆开机自检单元12通过实时获取并处理车辆状况传感器所检测的车辆信号，例如电压、电流、温度、压力、油耗、转向、制动、加速、停车、排放等，诊断车辆驾驶是否处于危险状态或具有潜在的危险，并将诊断结果信息提供给控制单元11，以便为做出正确的车辆控制决策提供依据。

运行状态监测模块对所输入的各种车载传感器以及道路传感器所检测的车辆信号进行有效处理，为车辆控制过程提供车辆所在车道、车辆在车道上的位置、车辆与车道的距离偏差及方位偏差等信息。

进一步地，还包括无线通讯模块70，无线通讯模块70用于接收遥控设备80发送的遥控信号，并将遥控信号发送给主控模块20；

主控模块20，用于根据遥控信号控制电机60驱动模块40进行电机60驱动。

具体地，主控模块20设置有功能扩展接口，该功能扩展接口连接无线通讯模块70，通过无线通讯模块70使得驾驶员可以远程启动、监视和终止车辆自动控制操作。通过无线通讯模块70可接收驾驶员控制请求、车辆行驶环境、车辆自检、车辆控制状态反馈等信息，对车辆控制方式作出选择，并将选择结果提供给车辆控制过程或需要此信息的其它过程。使得人工可以脱离行驶现场，对车辆进行完全地远程无线操控。

进一步地，无线通讯模块70包括与遥控设备80进行通信的Zigbee单元和WIFI单元，以及与主控模块20进行通信的串口通讯单元。

具体地，遥控设备80包括手机、电脑等终端，遥控设备80利用无线通讯模块70的Zigbee单元或者WIFI单元来遥控和控制电机60，实现电机60推出和拉回，让无人车辆实现左右转向，前进后退，急停，油门控制，主离合控制以及油门、档位等控制，串口通讯单元实现无线通讯模块70和主控模块20的数据交互。

进一步地，还包括惯导模块，所述惯导模块用于测量车辆运载体的速度和位置信息，并将速度和位置信息发送给主控模块20；

主控模块20，用于将速度和位置信息发送给嵌入式系统10。

惯导模块是利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性测量单元。3个自由度陀螺仪用来测量运载体的3个转动运动；3个加速度计用来测量运载体的3个平移运动的加速度。计算机根据测得的加速度信号计算出运载体的速度和位置数据。

进一步地，电机60驱动模块40还用于设置车辆的离合、档位、运动方向、转向以及刹车。

进一步地，还包括电子调速器；嵌入式系统10，还用于将转速控制信号发送给电子调速器；

电子调速器，用于根据转速控制信号控制电机60的转速。

具体地，嵌入式系统10接收来自无人车内部传感器，比如陀螺仪、加速度计、磁力计、气压计、温度计、电压计等，和外部传感器，比如全球导航卫星系统GNSS定位装置、外部磁力计等的数据，通过控制算法将这些数据转换成电子调速器所需的控制信号，从而改变和控制车辆的姿态，比如俯仰、横滚、航向情况等。电子调速器是控制电机60转速的控制装置，它是根据接受的控制信号，通过控制器和执行器来改变喷油泵供油量的大小，从而改变和控制车辆的运动状态。

进一步地，电机60驱动模块40还包括用于保护电机60的防电机60堵转电路。

具体地，电机60驱动模块40中的电路工作电压为3.3V，电机60的电压24V，电位计的工作范围是0.7V-2.4V，3.3V供电，反馈到嵌入式系统10的CPU内部的模数转换AD模块，完成信号的采集。嵌入式系统10的CPU(控制单元11)发出控制信号来驱动电机60工作，通过CPU控制继电器的关/断，来控制急停按钮开关，完成无人车的急停功能；用CPU控制继电器的关/断，来控制左右离合的打开/关闭，再由CPU内部AD检测接近开关信号反馈，用组合命令来实现车辆的左右转向。另外，防电机60堵转电路由电流采集模块组成，提供3.3V供电。通过CPU内部AD的采集达到保护电机60功能。

实施例二：

图4为本发明实施例提供的无人车控制方法示意图。

参照图4，本发明实施例提供了无人车控制方法，方法包括：

步骤S101，检测车辆信号，并将车辆信号发送给嵌入式系统；

步骤S102，获取车辆位置信息，并将车辆位置信息发送给嵌入式系统；

步骤S103，对车辆信号以及车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将控制信号发送给主控模块；

步骤S104，根据控制信号将控制指令发送给电机驱动模块；

步骤S105，根据控制指令驱动电机转动，以使车辆进行运动。

本发明实施例提供了无人车控制系统和方法，该系统包括：嵌入式系统、主控模块、车辆检测模块、电机驱动模块以及定位导航模块；车辆检测模块用于检测车辆信号，并将车辆信号发送给主控模块；定位导航模块用于获取车辆位置信息，并将车辆位置信息发送给主控模块；主控模块用于将车辆信号和车辆位置信息发送给嵌入式系统；嵌入式系统用于对车辆信号以及车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将控制信号发送给主控模块，以使主控模块根据控制信号将控制指令发送给电机驱动模块；电机驱动模块用于根据控制指令驱动电机转动，以使车辆进行运动。从而可以智能控制无人车，真正实现智能无人驾驶。

本发明实施例提供的无人车控制方法，与上述实施例提供的无人车控制系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例所提供的进行无人车控制方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无人车控制系统，其特征在于，包括：嵌入式系统、主控模块、车辆检测模块、电机驱动模块以及定位导航模块；

所述车辆检测模块，用于检测车辆信号，并将所述车辆信号发送给所述主控模块；

所述定位导航模块，用于获取车辆位置信息，并将所述车辆位置信息发送给所述主控模块；

所述主控模块，用于将所述车辆信号和所述车辆位置信息发送给所述嵌入式系统；

所述嵌入式系统，用于对所述车辆信号以及所述车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将所述控制信号发送给所述主控模块，以使所述主控模块根据所述控制信号将控制指令发送给所述电机驱动模块；

所述电机驱动模块，用于根据所述控制指令驱动电机转动，以使车辆进行运动。

2.根据权利要求1所述的无人车控制系统，其特征在于，所述嵌入式系统包括控制单元、开机自检单元以及运动状态监测单元；

所述开机自检单元，用于根据所述车辆信号对所述车辆进行自检，得到诊断结果，并将所述诊断结果发送给所述控制单元；

所述运动状态监测单元，用于对所述车辆信号进行处理，得到车辆运动状态信息，并将所述车辆运动状态信息发送给所述控制单元；

所述控制单元，用于根据所述诊断结果以及所述车辆运动状态信息生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述主控模块。

3.根据权利要求1所述的无人车控制系统，其特征在于，还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块用于接收遥控设备发送的遥控信号，并将所述遥控信号发送给所述主控模块；

所述主控模块，用于根据所述遥控信号控制所述电机驱动模块进行电机驱动。

4.根据权利要求3所述的无人车控制系统，其特征在于，所述无线通讯模块包括与所述遥控设备进行通信的Zigbee单元和WIFI单元，以及与所述主控模块进行通信的串口通讯单元。

5.根据权利要求1所述的无人车控制系统，其特征在于，所述车辆检测模块包括车辆状况传感器、车载传感器以及道路传感器。

6.根据权利要求1所述的无人车控制系统，其特征在于，还包括惯导模块，所述惯导模块用于测量车辆运载体的速度和位置信息，并将所述速度和位置信息发送给所述主控模块；

所述主控模块，用于将所述速度和位置信息发送给所述嵌入式系统。

7.根据权利要求1所述的无人车控制系统，其特征在于，所述电机驱动模块还用于设置所述车辆的离合、档位、运动方向、转向以及刹车。

8.根据权利要求1所述的无人车控制系统，其特征在于，还包括电子调速器；

所述嵌入式系统，还用于将转速控制信号发送给所述电子调速器；

所述电子调速器，用于根据所述转速控制信号控制所述电机的转速。

9.根据权利要求1所述的无人车控制系统，其特征在于，所述电机驱动模块还包括用于保护电机的防电机堵转电路。

10.一种无人车控制方法，其特征在于，所述方法包括：

检测车辆信号，并将所述车辆信号发送给嵌入式系统；

获取车辆位置信息，并将所述车辆位置信息发送给所述嵌入式系统；

对所述车辆信号以及所述车辆位置信息进行处理得到控制信号，并将所述控制信号发送给所述主控模块；

根据所述控制信号将控制指令发送给所述电机驱动模块；

根据所述控制指令驱动电机转动，以使车辆进行运动。