CN108549380A - 一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，包括感知模块、处理模块与决策模块；感知模块包括北斗导航系统与激光雷达测距模块；处理模块包括地理信息模块，地理信息模块提供的数据传输至控制处理器中进行数字处理操作；决策模块包括控制开关模块、方向控制模块与速度控制模块；控制处理器包括传感层，传感层接收的外界信息转化成电信号并传送至数据融合层，数据融合层将融合后的数据传送至规划层，数据经过规划层规划后传输至控制层中实施控制命令，本发明数据处理模块流程简单数据处理效率高，处理过程精确并且利用基准值设定配合反馈使得调整的值再一个标准上下自行调整，不仅提高了调整的速度，而且大大提高了调整精度。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，具体为一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置。
背景技术
目前，环境污染和能源紧张问题日益严峻，提高经济效率、保障能源安全和减少环境污染成为发展的主要目标，在这样的环境背景和政策技术下新能源汽车的研究和应用已进入高速成长期。电动汽车作为新能源汽车的主力军，同其他高新技术产品一样，它的发展方向必然与“打造现代化智能城市”的发展目标顺向而行。未来，新能源汽车的实施理念将像“智能家居”一样，为逐步地解决人类枯燥、繁琐的任务而不断创新。2013年8月27日，由中国汽车工程学会发起成立的“车联网产业技术创新战略联盟”在北京正式成立。该联盟由包括15家整车厂在内的共30家单位组成，成员涵盖了汽车制造商、移动通信运营商、硬件设备制造商、软件服务提供商及有关科研院所。联盟旨在通过联合各相关行业的力量，协同攻关、协调发展，在推进Telematics车载应用服务之外，重点推动车联网技术对于汽车安全性与经济性等性能提升的应用。一直以来，电动汽车自动驾驶是一个很艰巨的任务，不管是硬件还是软件，复杂程度已经越来越大。但它更是一个趋势，通过不断地增强导航系统、信息技术、自动化控制等对驾驶的辅助，根据互联互通的要求，通过车联网、物联网、人联网把系统放到一个立体空间，最终可实现自动驾驶智能控制。
例如，申请号为201510245706.9的，名称为基于北斗导航的电动汽车自动驾驶系统及其控制方法的发明专利。
该发明的基于北斗导航的电动汽车自动驾驶系统及方法，通过设置高精度定位终端，不仅实现了电动汽车的经度、纬度坐标位置信息的确定，而且还可采集道路前方的视频画面，为车辆所处的道路位置和安全变更车道提供了实时可靠的数据；通过整车行驶控制器对包含车辆速度、转向角度、制动信息等运行参数的采集，实现了对车辆当前状态的判断；在自动控制过程中，通过电动汽车的坐标以及道路画面的识别，可判断出电动汽车当前是否超速、行驶路径是否安全以及是否满足变道条件，为电动汽车的自动运行提供了理论基础。
但是，现有的北斗导航技术的自动驾驶装置仍然存在以下缺陷：
(1)现有的北斗导航技术的自动驾驶装置数据处理模块整个流程略显复杂，判断方式多样化不仅造成处理器的负荷过大影响处理效率，而且有效处理信息处理的分工不明确，多样性的判断方式必须要更多的传感器支持，增加了自动驾驶装置的制造成本。
(2)现有的北斗导航技术的自动驾驶装置的速度控制方式多是采用实时反馈的办法，方向控制是基于姿态检测技术，检测整个自动驾驶装置的三维动态状态，通过姿态反馈对整个装置做出位置调节，但是这两者的反馈时间尚不达标，而且修整过程不平稳，容易出现较严重的晃动，无法保证乘坐者的舒适体验。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：包括感知模块、处理模块与决策模块；
所述感知模块包括北斗导航系统与激光雷达测距模块；
所述处理模块包括地理信息模块，所述地理信息模块提供的数据传输至控制处理器中进行数字处理操作；
所述决策模块包括控制开关模块、方向控制模块与速度控制模块；
所述控制处理器包括传感层，所述传感层接收的外界信息转化成电信号并传送至数据融合层，所述数据融合层将融合后的数据传送至规划层，数据经过所述规划层规划后传输至控制层中实施控制命令，所述传感层、数据融合层、规划层与控制层共同连接在显示层上。
进一步地，所述方向控制模块包括有横向控制模块与纵向控制模块。
进一步地，所述传感层包括有D模块、D模块以及LS检测模块。
进一步地，所述数据融合层包括FU数据融合模块。
进一步地，所述规划层包括MAP先验模块与PL规划模块。
进一步地，所述控制层包括MC控制模块。
进一步地，所述显示层包括MO界面显示模块。
进一步地，所述速度控制模块包括闭环的期望速度与当前速度的速度反馈系统，所述速度反馈系统的输出端连接有纵向控制器，所述纵向控制器的子控制层设置有刹车与油门。
进一步地，所述方向控制模块包括闭环的期望姿态与当前姿态的姿态反馈系统，所述姿态反馈系统的输出端连接有横向控制器，所述横向控制器的子控制层设置有方向盘。
进一步地，所述横向控制模块包括北斗导航系统信息与给定路径信息的校准系统，所述校准系统的输出端连接有工控机，所述工控机的输出端连接有转向控制器，所述转向控制器子控制层设置有执行电机。
进一步地，所述纵向控制模块包括PCI812速度采集卡，所述速度采集卡的输出端连接有工控机，所述工控机的子控制端设置有伺服驱动器，所述伺服驱动器控制连接有速度电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过处理模块简明的各层分工联合工作，删除不必要地各项偏离自动驾驶控制的无效数据，不仅提高了整个处理模块的处理效率，而且降低自动驾驶装置的制造成本。
(2)本发明通过期望值的设定配合反馈使得控制的值处于一个标准上下自行调整，不仅提高了调整的速度，而且大大提高了调整精度，更重要地是避免了现有反馈调节造成的运动过程不平稳，容易出现较严重的晃动，无法保证乘坐者的舒适体验的情况发生。
附图说明
图1为本发明整体模块示意图；
图2为本发明的制处理器的分层结构示意图；
图3为本发明的决策模块的展开示意图；
图4为本发明的控制模块结构示意图；
图5为本发明的纵向控制模块结构示意图。
图中标号：
1-感知模块；2-处理模块；3-决策模块；
101-北斗导航系统；102-激光雷达测距模块；
201-地理信息模块；202-控制处理器；
301-控制开关模块；302-方向控制模块；303-速度控制模块；
2021-传感层；2022-数据融合层；2023-规划层；2024-控制层；3025-显示层；
3021-横向控制模块；3022-纵向控制模块。
具体实施方式
下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例
如图1所示，本发明提供了一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置包括感知模块1、处理模块2与决策模块3；
所述感知模块1包括北斗导航系统101与激光雷达测距模块102；
所述处理模块2包括地理信息模块201，所述地理信息模块201提供的数据传输至控制处理器202中进行数字处理操作；
所述决策模块3包括控制开关模块301、方向控制模块302与速度控制模块303。
本发明的具体实施方式为，感知模块1通过北斗导航系统101与激光雷达测距模块102配合精确控制自动驾驶装置的位置，感知模块1感知的信息传递给处理模块2中首先对必于地理信息模块201库，对比后的输出信息传输至控制处理器202中进行数字处理。经过处理后的信息再次提供给决策模块3，经过所给信息的值的判断分别对于自动驾驶装置进行开始停止、方向控制以及速度增减的操作。
如图2所示，本发明中所述控制处理器202包括传感层2021，所述传感层2021接收的外界信息转化成电信号并传送至数据融合层2022，所述数据融合层2022将融合后的数据传送至规划层2023，数据经过所述规划层2023规划后传输至控制层2024中实施控制命令，所述传感层2021、数据融合层2022、规划层2023与控制层2024共同连接在显示层2025上。
控制处理器202的具体处理过程为，传感层2021利用相应地传感器接收外界物理信息包括图像，速度，温度，加速度，驱动力，阻力，电量等，接收的物理信息经过对应的传感器的检测输出为电信号，传递到数据融合层2022进行融合分析，此后再次进入到规划层2023进行相应规划驱动，最后传送至控制层2024中实时提供控制命令。
如图2所示，本发明中所述传感层2021包括有2D模块、3D模块以及LS检测模块。
2D模块通过相机检测图像中的车辆行道线、停止线及斑马线，提供车辆在车道内正常行驶及路口停车位置确定的所需的信息。3D模块(各种雷达工作模块，不同的雷达功能不一样。)64线雷达检测车辆周围障碍，4线雷达检测道边和路坑等，毫米波雷达主要检测运动车辆和行人。LS模块主要实现两个功能，一是检测识别交通标志，二是检测识别交通灯及数字。
如图2所示，本发明中所述数据融合层2022包括FU数据融合模块。
FU模块是数据融合模块，传感器模块将模块处理后的结果数据发送给FU模块，FU模块对一段时间内接收到的信息进行融合操作。
如图2所示，本发明中所述规划层2023包括MAP先验模块与PL规划模块。
MAP模块通过采集先验信息，在车辆行驶过程中生成全局路径，并将路径点发送给PL模块；此时PL模块根据FU发送的融合信息MAP发送路径点信息，规划出车辆的具体形式方向以及行驶速度。
如图2所示，本发明中所述控制层2024包括MC控制模块。
MC控制模块主要对上级下达的规划命令实时进行控制。
如图2所示，本发明中所述显示层2025包括MO界面显示模块。
MO界面显示模块主要用于将各种信息以及控制命令显示在显示屏上，便于维修人员后期维修。
如图3所示，本发明中所述速度控制模块303包括闭环的期望速度与当前速度的速度反馈系统，所述速度反馈系统的输出端连接有纵向控制器，所述纵向控制器的子控制层设置有刹车与油门。
速度控制模块303根据传感层2021的信息收集并利用期望速度与当前速度的速度反馈系统及时做出速度调整。
如图3所示，本发明中所述方向控制模块302包括闭环的期望姿态与当前姿态的姿态反馈系统，所述姿态反馈系统的输出端连接有横向控制器，所述横向控制器的子控制层设置有方向盘。
方向控制模块302利用传感层2021收集的姿态信息配合闭环的期望姿态与当前姿态的姿态反馈系统及时做出姿态调整。
如图4与图5所示，本发明中所述方向控制模块302包括有横向控制模块3021与纵向控制模块3022。
方向控制模块302可就水平方向于纵向同步调整，满足自动驾驶装置的姿态按照规定姿态与速度前行。
如图4所示，本发明中所述横向控制模块3021包括北斗导航系统信息与给定路径信息的校准系统，所述校准系统的输出端连接有工控机，所述工控机的输出端连接有转向控制器，所述转向控制器子控制层设置有执行电机。
横向控制模块3021通过车轮角度检测以及当前航向的双反馈配合北斗导航系统信息与给定路径信息的校准系统共同调整自动驾驶装置在水平方向上的姿态。
如图5所示，本发明中所述纵向控制模块3022包括PCI812速度采集卡，所述速度采集卡的输出端连接有工控机，所述工控机的子控制端设置有伺服驱动器，所述伺服驱动器控制连接有速度电机。
纵向控制模块3022利用PCI812收集的速度，配合速度检测传感器的反馈，再通过速度电机，实时调节。
值得一提的是，本发明中涉及的姿态检测，目前GMR三轴姿态检测的磁传感器芯片已经投入使用，该技术属于现有技术。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (11)
1.一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：包括感知模块(1)、处理模块(2)与决策模块(3)；
所述感知模块(1)包括北斗导航系统(101)与激光雷达测距模块(102)；
所述处理模块(2)包括地理信息模块(201)，所述地理信息模块(201)提供的数据传输至控制处理器(202)中进行数字处理操作；
所述决策模块(3)包括控制开关模块(301)、方向控制模块(302)与速度控制模块(303)；
所述控制处理器(202)包括传感层(2021)，所述传感层(2021)接收的外界信息转化成电信号并传送至数据融合层(2022)，所述数据融合层(2022)将融合后的数据传送至规划层(2023)，数据经过所述规划层(2023)规划后传输至控制层(2024)中实施控制命令，所述传感层(2021)、数据融合层(2022)、规划层(2023)与控制层(2024)共同连接在显示层(2025)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述方向控制模块(302)包括有横向控制模块(3021)与纵向控制模块(3022)。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述传感层(2021)包括有2D模块、3D模块以及LS检测模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述数据融合层(2022)包括FU数据融合模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述规划层(2023)包括MAP先验模块与PL规划模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述控制层(2024)包括MC控制模块。
7.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述显示层(2025)包括MO界面显示模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述速度控制模块(303)包括闭环的期望速度与当前速度的速度反馈系统，所述速度反馈系统的输出端连接有纵向控制器，所述纵向控制器的子控制层设置有刹车与油门。
9.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述方向控制模块(302)包括闭环的期望姿态与当前姿态的姿态反馈系统，所述姿态反馈系统的输出端连接有横向控制器，所述横向控制器的子控制层设置有方向盘。
10.根据权利要求2所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述横向控制模块(3021)包括北斗导航系统信息与给定路径信息的校准系统，所述校准系统的输出端连接有工控机，所述工控机的输出端连接有转向控制器，所述转向控制器子控制层设置有执行电机。
11.根据权利要求2所述的一种基于北斗导航技术的自动驾驶装置，其特征在于：所述纵向控制模块(3022)包括PCI812速度采集卡，所述速度采集卡的输出端连接有工控机，所述工控机的子控制端设置有伺服驱动器，所述伺服驱动器控制连接有速度电机。
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| CN112415999A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-26 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 自动驾驶路径点的处理方法、装置、设备及存储介质 |
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