CN108656962A - 一种智能网联电动观光车及控制方法 - Google Patents

一种智能网联电动观光车及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能网联电动观光车及控制方法，其技术方案是包括观光车模块和智慧导游模块；观光车模块包括摄像机、雷达、整车运动控制器、车载GPS、驱动电机、制动电机、非充气轮胎等，通过环境感知算法、智能决策算法、整车运动控制算法和四轮驱动、四轮转向、四轮制动的运动执行技术，实现智能行驶；智慧导游模块包括智慧导游控制器、乘客交互界面、RFID阅读器等，乘客交互界面获取乘客个性化选择；用于旅客景区观光等；有益效果是：具有智能、安全、节能、环保等优点，实现观光车无需人类驾驶员而沿着乘客设定旅游路线智能行驶，基于乘客个性化选择提供以人为本的按需智慧导游服务，增强与乘客管理中心双向交流。

Description

一种智能网联电动观光车及控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动观光车及控制方法，特别涉及一种智能网联电动观光车及控制方法，安全、节能、环保，用于旅客景区观光、校园参观、城市观光、住宅小区代步、休闲度假村等，提高观光车的主动安全性、舒适性、智能化。
背景技术
随着居民收入增加、生活水平提高，居民旅游机会日益增加，推动了旅游业大力发展。但是，旅游业还存在着一些弊端。例如：
●部分导游素质不高、言行不文明，影响了游客心情，降低了旅游业的发展水平；
●一般是全程同一个导游，游客不能很好的按自己个性化需求选择不同风格的导游；
●部分游客身体不佳，不能走着参观或不能长时间走着参观，影响了观光的质量；
由于旅游业大力发展和国家对于环保日益重视，电动观光车得到快速发展和应用。一些汽车企业开发了一系列电动观光车，满足日益增长的旅游市场需求。
随着传感技术、人工智能技术的发展，自动驾驶、无人驾驶技术也得到了快速发展。智能网联观光车通过无人驾驶、智慧导游等技术，为游客提供更优质的服务，符合行业需求。
国内一些高校进行了电动观光车、智能观光车的理论研究和实验研究。观光车方面的论文涉及的研究主要包括观光车动力参数匹配、选型、总体布置、结构有限元分析、车架拓扑优化、造型设计、人机工程学设计、评价等方面。
目前，已经有一些电动观光车、智能观光车方面的专利。例如，中国专利《一种基于太阳能发电的多功能观光车》(专利号：CN201521130438.8)提出了一种基于太阳能发电的多功能观光车，包括车体、拉珠式弹簧卷帘、太阳能组件、蓄电池、太阳能充电控制器、驱动电机和控制器；车体的横梁外侧壁、车体的竖梁外侧壁和车体的弧形门框外侧壁上分别设有背胶磁条，车体的横梁外侧壁还设有挂钩；拉珠式弹簧卷帘设有软磁条和槽洞；有效减轻了太阳能组件重量，提高了太阳能利用率，增加了蓄电池使用寿命。
中国专利《一种电动观光车》(专利号：CN201520332375.8)提出了一种电动观光车，包括车体、车体内包括控制电路、电池组与动力驱动装置，车体上通过支撑杆与顶板相连接，顶板上设有太阳能电池板，车体的后端设有固定架，固定架上设有临时发电机。在顶板上设置太阳能电池板，将太阳能转化为电能存储在电池组内，为动力驱动装置提供电能，达到节能、环保、实用的目的，增加续航能力；设置临时发电机，天气不好时，当电动车在半道上出现没电时临时发电，避免了车体因没电不能移动。
中国专利《一种电动观光车》(专利号：CN201621393325.1)提出的电动观光车包括底盘，底盘上侧配合连接车身，车身两侧均装有后视镜，车身前侧设有中控台，在中控台上设有方向盘，在底盘上方前侧和后侧均配合连接座椅，前侧的座椅向前设置、后侧的座椅向后设置，在底盘上方中间设有一组安装箱，每个安装箱内均装有蓄电池组，在每个安装箱上侧均配合连接座椅、且座椅向前设置，在座椅上侧设有加热装置。结构紧凑，制造容易，外形尺寸小，重量轻，灵活方便，减震性能好，驾驶舒适性高，车内设有加热装置，方便冬天使用。
中国专利《景区自动观光车》(专利号：CN201620536795.2)公开了一种景区自动观光车，包括观光车车体、车体上的信息检测装置、控制装置和执行装置；信息检测装置的输出端连接控制装置的输入端，控制装置的输出端连接执行装置；信息检测装置检测观光车的位置和运行环境，控制装置根据预设的行驶路径以及信息检测装置输入的观光车位置和运行环境输出对观光车的行驶方向和行驶速度的控制信号，执行装置根据控制装置输入的控制信号对观光车行驶方向和行驶速度进行控制，实现自动化行驶。
中国专利《一种自动驾驶电动观光车避障系统》(专利号：CN201620689244.X)公开了一种自动驾驶电动观光车避障系统，包括控制器、定位模块、减速制动模块、障碍监测模块，控制器分别与定位模块、减速制动模块、障碍监测模块连接。实现了电动观光车自动驾驶及减速制动、障碍避让，具有遇到减速带减速，遇到行人减速停车等功能，无人驾驶有利于减少人员投入，提高工作效率，降低运营成本。
经过文献检索、调研、分析，发现现有观光车存在的不足之处包括：
●较少系统的融合智能网联技术，进行观光车运行管理、车队管理、游客管理的全方位管理；
●较少系统的考虑利用网联技术与旅游管理云平台通信，方便旅游信息管理、游客管理与服务；
●较少将观光车与导游服务有机结合，采用综合融合人文关怀、智能景点介绍、存档乘客游览记录等多功能的“智慧导游”，来提供更优质的导游服务。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种智能网联电动观光车及控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：智能网联电动观光车主要包括观光车模块和智慧导游模块两大模块。观光车模块实现观光车无需人类驾驶员而沿着乘客设定的旅游路线智能行驶等功能；智慧导游模块实现以人为本的按需智慧导游服务等功能；
观光车模块包括车身(1)、摄像机(2)、太阳能电池板(3)、座椅(4)、后雷达(5)、后车门(6)、非充气后轮胎(7)、蓄电池(8)、整车运动控制器(10)、非充气前轮胎(11)、车载GPS(14)、前雷达(16)、前驱动电机(19)、前驱动机构(20)、后驱动电机(21)、后驱动机构(22)、前制动电机(23)、前制动机构(24)、后制动电机(25)、后制动机构(26)、台阶(27)等。
太阳能电池板(3)安装在车身(1)顶部，作用是将太阳能转换为电能，给蓄电池(8)充电，实现电能来源多元化。太阳能电池板(3)与蓄电池(8)以电线连接。
蓄电池(8)安装在车身(1)的底部，作用是可以储存太阳能电池板(3)提供的电能，为电机提供电能；
座椅(4)安装在车身(1)内部，可以折叠、调整角度，作用是供乘客乘坐、休息，可以收起，固定在车身(1)内部的某一侧，为轮椅车提供空间；安装在座椅(4)的按摩仪器供乘客使用，起到按摩保健、放松的作用。
摄像机(2)安装在车身(1)的上部，作用是拍摄景区内的道路等信息，方便观光车沿道路自动行驶。
前雷达(16)安装在车身(1)外侧前部，作用是检测观光车前方障碍物的信息，避免观光车与前方障碍物发生碰撞；后雷达(5)安装在车身(1)外侧后部，作用是检测观光车后方障碍物的信息，避免观光车与后方障碍物发生碰撞；
摄像机(2)、前雷达(16)、后雷达(5)、车载GPS(14)等均与整车运动控制器(10)以导线连接。
整车运动控制器(10)安装在车身(1)的底部，与蓄电池(8)以导线连接。作用是基于摄像机(2)、前雷达(16)、后雷达(5)、车载GPS(14)等提供的信息，通过环境感知算法、智能决策算法和整车运动控制算法实现的观光车无驾驶员自动行驶。
智慧导游模块包括智慧导游控制器(9)、乘客交互界面(12)、音响(13)、显示屏(17)、打印机(15)、RFID阅读器(18)等。
乘客交互界面(12)、音响(13)、显示屏(17)、打印机(15)、RFID阅读器(18)均与智慧导游控制器(9)以导线连接。智慧导游控制器(9)与蓄电池(8)以导线连接。
智慧导游控制器(9)与乘客管理中心以无线网络连接。
RFID阅读器(18)与各景区RFID标签以RFID连接，RFID阅读器(18)获取即将到达的景区的信息，以便智慧导游控制器(9)进行相关景点的辨识和导游服务。
智能网联电动观光车的使用流程包括以下流程：
第一步，乘客通过乘客交互界面(12)进行身份识别，登录观光车系统；
第二步，乘客进行个人喜好设置；
第三步，乘客进行参观景点选择；
第四步，车辆启动；
第五步，智慧导游模块工作；
第六步，若乘客需要去卫生间，则观光车开往卫生间方向；之后，返回；
第七步，若乘客因为身体状况或其它原因需要联系乘客管理中心，则通过网络联系乘客管理中心；
第八步，若乘客需要启闭车窗，则进行车窗启闭控制；
第九步，若乘客要求停车，则停车；
第十步，通过乘客交互界面(12)，进行乘客评价与反馈；
第十一步，乘客身份退出，完成本次观光车的使用。
智能网联电动观光车的乘客交互界面(12)采用液晶触摸屏，包括诸多按钮。乘客点击“乘客身份识别”时，可以通过摄像头进行人脸识别、或通过指纹设备、或通过手机接收的密码等三种方式之一进行乘客身份识别、登录，以便获得权限，可以使用该观光车进行游览。
乘客点击“乘客身份退出”时，则不再对该观光车享受使用权；再次进行“乘客身份识别”，方可再次使用该观光车。
乘客点击“车辆启动”时，观光车启动，开始沿乘客设定路线行驶。
乘客点击“停车”时，观光车根据乘客指令，找到合适的地点停车。
乘客的个人喜好设置包括“语言选择”和“交互方式选择”。乘客点击“语言选择”时，出现“中文”、“英文”等多种语言选择，后续系统会根据乘客所选择的语音进行显示屏的显示及智慧导游。
乘客点击“交互方式选择”时，出现“语音方式”、“文本显示方式”等方式，其中，“语音方式”又包括温柔女声、男声、童音等多种选择。对于“语音方式”，后续的智慧导游以乘客所选择的语音方式进行景点介绍等工作；对于“文本显示方式”，后续的智慧导游以文本显示方式在显示屏进行景点介绍等工作。
乘客点击“参观景点选择”时，在界面出现所有景点，乘客可以根据自己的需要和系统推荐等，选择自己本次计划参观景点，观光车控制器规划行驶路线。
乘客点击“去卫生间”时，观光车根据乘客需要选择在就近的卫生间附件停车。
乘客点击“车窗开”时，观光车的车窗自动开启；乘客点击“车窗关”时，观光车的车窗自动关闭。
智慧导游界面包括景点介绍、评价与反馈、播放音乐等项目。乘客点击“景点介绍”时，如果观光车快到达下一个景点，以乘客喜好的语音或文本显示等方式进行下一个景点的介绍。
乘客点击“评价与反馈”时，会出现评价界面，对该观光车及乘客管理中心提供的服务进行评价，将评价结果传递到乘客管理中心，便于后续对观光车及乘客管理中心服务进行进一步改善，提高服务质量。
乘客点击“播放音乐”时，会出现音乐菜单供点取、播放。
乘客有身体不舒服等情况，点击“联系乘客管理中心”时，会联系到乘客管理中心，及时得到乘客管理中心的帮助。
整车运动控制器(10)的控制方法包括：
第一步，进行环境感知算法，根据乘客管理中心输入的管理命令、摄像机(2)输入的车道线等信息、前雷达(16)输入的观光车前方障碍物信息、后雷达(5)输入的观光车后方障碍物信息、车载GPS(14)输入的观光车位置信息等输入信息进行处理，感知观光车当前行驶环境；
第二步，进行智能决策算法，进行驾驶行为决策；
第三步，进行整车运动控制算法，实现观光车的运动控制，包括驱动控制算法、转向控制算法和制动控制算法。判断观光车需要驱动时，驱动控制算法给前驱动电机(19)发出驱动控制命令，通过前驱动机构(20)实现非充气前轮胎(11)的驱动行驶；给后驱动电机(21)发出驱动控制命令，通过后驱动机构(22)实现非充气后轮胎(7)的驱动行驶。
判断观光车需要转向时，转向控制算法给前驱动电机(19)发出转向控制命令，利用左前车轮与右前车轮的差速转向原理，通过前驱动机构(20)实现非充气轮胎(11)的转向行驶；给后驱动电机(21)发出转向控制命令，利用左后车轮与右后车轮的差速转向原理，通过后驱动机构(22)实现非充气后轮胎(7)的转向行驶。
判断观光车需要制动时，制动控制算法给前制动电机(23)发出制动控制命令，通过前制动机构(24)实现非充气前轮胎(11)的制动；给后制动电机(25)发出制动控制命令，通过后制动机构(26)实现非充气后轮胎(7)的制动。
智能网联电动观光车的整车运动控制器(10)的智能决策算法包括：
第一步，进行自车状态识别，根据车载传感器信息进行自车状态识别，若车有故障，则进行容错控制，到最近修理厂维修。若自车正常，则进行下一步交通场景识别：
第二步，进行识别交通场景，由交通场景识别算法根据地图、机器视觉传感器等信息，通过模式识别，识别出所在交通场景，以结合交通法规要求进行下一步路径规划。根据对感知的周围环境信息的分析，确定自车所处场景的驾驶难度因子。例如，规定范围[0,1]。对应一定的驾驶难度因子，确定控制目标的权重系数，实现不同场景下考虑到控制目标重要性不同。
第三步，交通意图识别模块。
基于仿人驾驶思想，进行交通意图识别，识别出行人意图、它车驾驶意图等。
智能网联电动观光车智慧导游控制器(9)的控制方法包括：
第一步，智慧导游控制器(9)分析乘客通过乘客交互界面(12)选择的景点，根据乘客个人喜好设置，如果乘客选择语音服务，则通过语音提醒乘客气温高低、乘车及游览注意事项等；如果乘客选择文字服务，则在显示屏显示气温高低、乘车及游览注意事项等信息；
第二步，判断快到下一个景点或乘客通过乘客交互界面(12)提交导游需求时，进行景点介绍；若是乘客选择语音服务，则通过喇叭语音介绍景点；若是乘客选择显示服务，则通过显示屏，文本方式介绍景点；
第三步，判断本次旅游结束时，进行乘客评价、反馈，乘客评价意见通过网络传递到乘客管理中心，乘客管理中心综合乘客意见，提出服务改善措施；
第四步，根据乘客需求，可以通过打印机(15)打印本次游览记录，或通过网络将本次游览记录传递到乘客手机，便于乘客记录、制作日志、留念等。
本发明的有益效果是：
(1)基于智能网联技术实现无人驾驶，取消了观光车驾驶员，降低了人员成本，增加了可乘坐游客数量，提高了经济效益；
(2)利用智慧导游控制器，实现“智慧导游”，不需人工导游，降低了人力成本；综合融合人文关怀、智能景点介绍、存档游览记录等多功能，进行天气、气温等提示，提醒游客游览注意事项，按需进行景点介绍，体现了“以人为本”的理念，增加了人文关怀，增强了游客的认可感和归属感；
(3)乘客交互界面实现游客身份识别、录入、对观光车的控制、与景点管理中心的交互等功能，乘客根据个人喜好和需要选择游览线路，避免了一刀切的模式；可以选择智慧导游的语言，掌握不同语言的乘客均可按所需语言享受服务；考虑到不同乘客的特点，可以选择语音或文字服务方式，具有听力障碍的乘客可以选择显示屏文本显示方式，具有视觉障碍的乘客则可以选择语音服务方式，实现“以人为本”的个性化旅游，增强了游览乐趣；
(4)结构轻巧，无排放污染、低噪声，符合节能、环保要求；
(5)符合人机工程学设计，乘坐舒适、使用方便，充电方便；
(6)行驶灵活、平稳、安全；
(7)考虑到身体障碍人士的乘坐需求，方便轮椅车驶入观光车、固定，方便了身体障碍人士旅游；
(8)座椅前后倾斜角度可调，安装按摩、理疗仪器，可以在旅游途中进行保健、放松，缓解疲劳，实现旅游、保健的有效融合。
(9)本发明专利智能网联电动观光车的车身可以采用树叶、熊猫、等多种仿生造型，造型美观、有趣，造型可变，增加了乘坐乐趣；
附图说明
图1为本发明一种智能网联电动观光车的总体结构示意图；
图中，1-车身，2-摄像机，3-太阳能电池板，4-座椅，5-后雷达，6-后车门，7-非充气后轮胎，8-蓄电池，9-智慧导游控制器，10-整车运动控制器，11-非充气前轮胎，12-乘客交互界面，13-音响，14-车载GPS，15-打印机，16-前雷达，17-显示屏，18-RFID阅读器，19-前驱动电机，20-前驱动机构，21-后驱动电机，22-后驱动机构，23-前制动电机，24-前制动机构，25-后制动电机，26-后制动机构，27-台阶。
图2为智能网联电动观光车的功能设计；
图3为智能网联电动观光车的使用流程；
图4为智能网联电动观光车的乘客交互界面；
图5为智能网联电动观光车乘客交互界面的评价、反馈界面；
图6为智能网联电动观光车的整车运动控制器(10)的工作原理示意图；
图7为智能网联电动观光车的整车运动控制器(10)的智能决策算法的流程；
图8为智能网联电动观光车的整车运动控制器(10)基于混合方法的底盘协同控制框图；
图9为智能网联电动观光车的智慧导游控制器(9)工作原理示意图；
图10为智能网联电动观光车智慧导游控制器(9)的控制方法示意图；
图11为智能网联电动观光车的车窗控制方法示意图；
图12为轮椅车进入智能网联电动观光车的示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例作进一步说明，以使本发明优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1为智能网联电动观光车的总体结构示意图。智能网联电动观光车包括观光车模块和智慧导游模块。
观光车模块包括车身(1)、摄像机(2)、太阳能电池板(3)、座椅(4)、后雷达(5)、后车门(6)、非充气后轮胎(7)、蓄电池(8)、整车运动控制器(10)、非充气前轮胎(11)、车载GPS(14)、前雷达(16)。
太阳能电池板(3)安装在车身(1)顶部，作用是将太阳能转换为电能，给蓄电池(8)充电，实现电能来源多元化。太阳能电池板(3)与蓄电池(8)以电线连接。
蓄电池(8)安装在车身(1)的底部，作用是可以储存太阳能电池板(3)提供的电能，为电机提供电能；
座椅(4)安装在车身(1)内部，可以折叠、调整角度，作用是供乘客乘坐、休息，可以收起，固定在车身(1)内部的某一侧，为轮椅车提供空间；安装在座椅(4)的按摩仪器供乘客使用，起到按摩保健、放松的作用。
摄像机(2)安装在车身(1)的上部，作用是拍摄景区内的道路信息，方便观光车沿着道路自动行驶。
前雷达(16)安装在车身(1)外侧前部，作用是检测观光车前方障碍物的信息，避免观光车与前方障碍物发生碰撞；后雷达(5)安装在车身(1)外侧后部，作用是检测观光车后方障碍物的信息，避免观光车与后方障碍物发生碰撞；
摄像机(2)、前雷达(16)、后雷达(5)、车载GPS(14)等均与整车运动控制器(10)以导线连接。
整车运动控制器(10)安装在车身(1)的底部，与蓄电池(8)以导线连接。作用是基于摄像机(2)、前雷达(16)、后雷达(5)、车载GPS(14)等提供的信息，通过环境感知算法、智能决策算法和整车运动控制算法实现的观光车无驾驶员自动行驶。
智慧导游模块包括智慧导游控制器(9)、乘客交互界面(12)、音响(13)、显示屏(17)、打印机(15)、RFID阅读器(18)。
乘客交互界面(12)、音响(13)、显示屏(17)、打印机(15)、RFID阅读器(18)均与智慧导游控制器(9)以导线连接。智慧导游控制器(9)与蓄电池(8)以导线连接。
智慧导游控制器(9)与乘客管理中心以无线网络连接。
RFID阅读器(18)与各景区RFID标签以RFID连接，RFID阅读器(18)获取即将到达的景区的信息。
图2为智能网联电动观光车的功能设计；智能网联电动观光车具有车辆功能、管理功能、使用功能等功能。其中，车辆功能包括观光车无人行驶功能，可以沿着乘客设定的路线行驶；观光车智能防撞功能实现观光车安全、高效、智能避开周围行人、车辆、障碍物等，提高主动安全性。
管理功能具有乘客身份识别与退出、与乘客管理中心交互功能、智慧导游功能、乘客评价功能等功能。利用乘客人机界面实现乘客身份识别与退出功能实现观光车的高效管理，避免无关人士滥用车辆；与乘客管理中心交互功能实现在乘客觉察身体不舒服、具有一定危险性等情况，由乘客管理中心交互功能提供及时的救助或帮助；智慧导游功能实现按旅游景点、按乘客需要进行景点介绍，提高乘客对景点的认识；乘客评价功能采集乘客对于观光车和乘客管理中心服务的评价，以反馈，改善观光车和乘客管理中心服务。
使用功能包括方便身体障碍乘客使用功能、车窗智能启闭功能、乘客个性化选择功能等功能。方便身体障碍乘客使用功能包括方便使用轮椅的乘客在观光车上固定轮椅、智慧导游按需提供语音、显示屏显示等不同服务方式等。车窗智能启闭功能实现通过乘客交互界面遥控实现车窗智能启闭；乘客个性化选择功能实现乘客按自己的喜欢个性化选择游览路线、服务方式等。
图3为智能网联电动观光车的使用流程；包括以下流程：
第一步，乘客通过乘客交互界面进行身份识别，登录观光车系统；
第二步，乘客进行个人喜好设置；
第三步，乘客进行参观景点选择；
第四步，车辆启动；
第五步，智慧导游工作；
第六步，若乘客需要去卫生间，则观光车开往卫生间方向；之后，返回；
第七步，若乘客因为身体状况或其它原因需要联系乘客管理中心，则通过网络联系乘客管理中心；
第八步，若乘客需要启闭车窗，则进行车窗启闭控制；
第九步，若乘客要求停车，则停车；
第十步，通过乘客交互界面，进行乘客评价与反馈；
第十一步，乘客身份退出，完成本次观光车的使用。
图4为智能网联电动观光车的乘客交互界面；乘客交互界面采用液晶触摸屏，包括所示的诸多按钮。乘客点击“乘客身份识别”时，可以通过摄像头进行人脸识别、或通过指纹设备、或通过手机接收的密码等三种方式之一进行乘客身份识别、登录，以便获得权限，可以使用该观光车进行游览。
乘客点击“乘客身份退出”时，则不再对该观光车享受使用权；再次进行“乘客身份识别”，方可再次使用该观光车。
乘客点击“车辆启动”时，观光车启动，开始沿乘客设定路线行驶。
乘客点击“停车”时，观光车根据乘客指令，找到合适的地点停车。
乘客的个人喜好设置包括“语言选择”和“交互方式选择”。乘客点击“语言选择”时，出现“中文”、“英文”等多种语言选择，后续系统会根据乘客所选择的语音进行显示屏的显示及智慧导游。
乘客点击“交互方式选择”时，出现“语音方式”、“文本显示方式”等方式，其中，“语音方式”又包括温柔女声、男声、童音等多种选择。对于“语音方式”，后续的智慧导游以乘客所选择的语音方式进行景点介绍等工作；对于“文本显示方式”，后续的智慧导游以文本显示方式在显示屏进行景点介绍等工作。
乘客点击“参观景点选择”时，在界面出现所有景点，乘客可以根据自己的需要和系统推荐等，选择自己本次计划参观景点，观光车控制器规划行驶路线。
乘客点击“去卫生间”时，观光车根据乘客需要选择在就近的卫生间附件停车。
乘客点击“车窗开”时，观光车的车窗自动开启；乘客点击“车窗关”时，观光车的车窗自动关闭。
智慧导游界面包括景点介绍、评价与反馈、播放音乐等项目。乘客点击“景点介绍”时，如果观光车快到达下一个景点，以乘客喜好的语音或文本显示等方式进行下一个景点的介绍。
乘客点击“评价与反馈”时，会出现评价界面，对该观光车及乘客管理中心提供的服务进行评价，将评价结果传递到乘客管理中心，便于后续对观光车及乘客管理中心服务进行进一步改善，提高服务质量。
乘客点击“播放音乐”时，会出现音乐菜单供点取、播放。
乘客有身体不舒服等情况，点击“联系乘客管理中心”时，会联系到乘客管理中心，及时得到乘客管理中心的帮助。
图5为智能网联电动观光车乘客交互界面的评价、反馈界面；包括观光车评价和乘客管理中心服务评价部分。其中，观光车评价包括舒适性、方便性、安全性等项目，乘客可在对应项目的“分数：”框中输入分数，可在“其它反馈意见中”输入自己的反馈意见。乘客管理中心服务评价包括智慧导游服务、帮助及时等项目的评价，乘客可在对应项目的“分数：”框中输入分数，可在“其它反馈意见中”输入自己的反馈意见。乘客评价后，在“总分：”框中会出现汇总后的分数。
图6为智能网联电动观光车的整车运动控制器(10)的工作原理示意图；乘客管理中心、摄像机(2)、前雷达(16)、后雷达(5)、车载GPS(14)等向整车运动控制器(10)输入信息，其中，乘客管理中心输入管理命令，摄像机(2)输入车道线等信息，前雷达(16)输入观光车前方障碍物信息，后雷达(5)输入观光车后方障碍物信息，车载GPS(14)输入观光车位置信息。
整车运动控制器(10)的控制算法包括环境感知算法、智能决策算法、整车运动控制算法等三大模块。环境感知算法的作用是根据输入信息进行处理，感知观光车当前行驶环境。智能决策算法的作用是进行驾驶行为决策。整车运动控制算法的作用是进行驱动、转向、制动控制，实现观光车按期望路径行驶。
整车运动控制器(10)的控制方法包括：
第一步，进行环境感知算法，根据乘客管理中心输入的管理命令、摄像机(2)输入的车道线等信息、前雷达(16)输入的观光车前方障碍物信息、后雷达(5)输入的观光车后方障碍物信息、车载GPS(14)输入的观光车位置信息等输入信息进行处理，感知观光车当前行驶环境；
第二步，进行智能决策算法，进行驾驶行为决策；
第三步，进行整车运动控制算法，实现观光车的运动控制，包括驱动控制算法、转向控制算法和制动控制算法。利用四轮驱动、四轮转向、四轮制动的运动执行技术。判断观光车需要驱动时，驱动控制算法给前驱动电机(19)发出驱动控制命令，通过前驱动机构(20)实现非充气前轮胎(11)的驱动行驶；给后驱动电机(21)发出驱动控制命令，通过后驱动机构(22)实现非充气后轮胎(7)的驱动行驶。
判断观光车需要转向时，转向控制算法给前驱动电机(19)发出转向控制命令，利用左前车轮与右前车轮的差速转向原理，通过前驱动机构(20)实现非充气轮胎(11)的转向行驶；给后驱动电机(21)发出转向控制命令，利用左后车轮与右后车轮的差速转向原理，通过后驱动机构(22)实现非充气后轮胎(7)的转向行驶。
判断观光车需要制动时，制动控制算法给前制动电机(23)发出制动控制命令，通过前制动机构(24)实现非充气前轮胎(11)的制动；给后制动电机(25)发出制动控制命令，通过后制动机构(26)实现非充气后轮胎(7)的制动。
图7为智能网联电动观光车的整车运动控制器(10)的智能决策算法的流程；
第一步，进行自车状态识别，根据车载传感器信息进行自车状态识别，若车有故障，则进行容错控制，到最近修理厂维修。若自车正常，则进行下一步交通场景识别：
第二步，进行识别交通场景，由交通场景识别算法根据地图、机器视觉传感器等信息，通过模式识别，识别出所在交通场景，以结合交通法规要求进行下一步路径规划。根据对感知的周围环境信息的分析，确定自车所处场景的驾驶难度因子。例如，规定范围[0,1]。对应一定的驾驶难度因子，确定控制目标的权重系数，实现不同场景下考虑到控制目标重要性不同。
第三步，进行交通意图识别；基于仿人驾驶思想，进行交通意图识别，识别出行人意图、它车驾驶意图等。
图8为智能网联电动观光车的整车运动控制器(10)基于混合方法的底盘协同控制框图；
在揭示汽车横向、纵向动力学系统的耦合、影响机理的基础上，进行汽车横向、纵向运动分层协同控制，基于混合方法(离线模型预测控制方法与在线定点控制分配方法)。针对车辆横摆角速度和侧向车速的强烈耦合，采用相关增益序列分析，分析解耦分布式控制的难易、可行性。协调器根据各线控子系统控制命令、车辆响应、轮胎参数等，输出最优控制输入。协调器控制策略包括离线计算(查表)模块、在线控制分配模块。其中，离线计算(查表)模块利用车辆响应、道路摩擦、车速、转向盘转角等作为输入变量，基于车辆动力学、考虑轮胎力限制获得的虚拟控制命令集输入到在线控制分配模块。在线控制分配模块中，利用定点迭代算法计算最优控制输入，控制线控子系统的执行机构。饱和子控制命令可以有效协调子控制命令，避免过度控制。
离线计算(查表)模块采用适合多变量控制、综合前馈控制和反馈控制的模型预测控制方法，预测操纵输入产生的控制对象未来响应，通过使车辆稳定性跟踪性能的目标函数最小、考虑车辆性能和轮胎力的约束，来计算使控制对象的预测响应跟踪期望输出值的操纵输入。优化过程的输出，即最优虚拟控制命令——轮胎侧向力、轮胎纵向力、整车横摆力矩等，以查表形式储存。权衡计算负荷和控制性能，选择预测范围和采样时间。根据内存、查表插值的精确性要求，确定状态网格的大小。
由于实际控制输入的个数多于虚拟控制命令的个数，进行在线控制分配：求解带约束的线性方程，为不同线控子系统控制输入(转向输入、制动输入、驱动输入)最优分配虚拟控制命令。某个子系统执行机构发生故障时，有效产生虚拟控制命令，实现实时重构和执行机构管理。采用全局收敛、计算效率高、有效的定点迭代算法，基于收缩-映射定理，是二次规划优化问题，子控制命令集[uSBW uBBW uDBW]作为优化问题的上限。目标是找到跟踪离线查表获得的最优虚拟控制命令的子控制输入。进行虚拟控制命令与子控制命令的非线性的线性化。将定点算法与几种二次规划算法比较，分析定点迭代方法的计算效率。
图9为智能网联电动观光车的智慧导游控制器(9)工作原理示意图；乘客交互界面(12)提供的乘客命令、个性化选择等信息、景点1等各景点的RFID标签提供的景点1等相关景点信息输入到智慧导游控制器(9)。
智慧导游控制器(9)根据相关算法及储存的导游地图、注意事项、景点介绍等信息，将导游地图、注意事项、景点介绍等显示在显示屏(17)上；将注意事项、景点介绍等通过音响(13)按乘客选定的导游语音风格进行语音播放；
本次导游结束时，将本次游览记录等信息发送到乘客手机，根据乘客需要，打印机(15)将本次游览记录等信息打印；
乘客点击“联系乘客管理中心”时，智慧导游控制器(9)将乘客请求帮助信息发送到乘客管理中心。
乘客评价、反馈完毕，智慧导游控制器(9)将乘客评价、反馈信息发送到乘客管理中心。
图10为智能网联电动观光车智慧导游控制器(9)的控制方法示意图；
第一步，智慧导游控制器(9)分析乘客通过乘客交互界面(12)选择的景点，根据乘客个人喜好设置，如果乘客选择语音服务，则通过语音提醒乘客气温高低、乘车及游览注意事项等；如果乘客选择文字服务，则在显示屏显示气温高低、乘车及游览注意事项等信息；
第二步，判断快到下一个景点或乘客通过乘客交互界面(12)提交导游需求时，进行景点介绍；若是乘客选择语音服务，则通过喇叭语音介绍景点；若是乘客选择显示服务，则通过显示屏，文本方式介绍景点；
第三步，判断本次旅游结束时，进行乘客评价、反馈，乘客评价意见通过网络传递到乘客管理中心，乘客管理中心综合乘客意见，提出服务改善措施；
第四步，根据乘客需求，可以通过打印机(15)打印本次游览记录，或通过网络将本次游览记录传递到乘客手机，便于乘客记录、制作日志、留念等。
图11为智能网联电动观光车的车窗控制方法示意图。
具有自适应的玻璃开启/关闭功能。考虑到车速较高、风速较大等情况下，玻璃开启，游客会感觉到冷，可能造成感冒等不良后果，当检测到车速较高、或游客按下玻璃关闭按钮时，将玻璃关闭。
图12为轮椅车进入智能网联电动观光车的示意图；轮椅车需要进入智能网联电动观光车时，后车门(6)打开，台阶(27)打开，轮椅车沿着台阶(27)进入智能网联电动观光车内部地板。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种智能网联电动观光车，其特征是：主要包括观光车模块和智慧导游模块两大模块；观光车模块实现观光车无需人类驾驶员而沿着乘客设定的旅游路线智能行驶等功能；智慧导游模块实现以人为本的按需智慧导游服务等功能；
观光车模块包括车身(1)、摄像机(2)、太阳能电池板(3)、座椅(4)、后雷达(5)、后车门(6)、非充气后轮胎(7)、蓄电池(8)、整车运动控制器(10)、非充气前轮胎(11)、车载GPS(14)、前雷达(16)、前驱动电机(19)、前驱动机构(20)、后驱动电机(21)、后驱动机构(22)、前制动电机(23)、前制动机构(24)、后制动电机(25)、后制动机构(26)、台阶(27)等；
太阳能电池板(3)安装在车身(1)顶部，作用是将太阳能转换为电能，给蓄电池(8)充电，实现电能来源多元化；太阳能电池板(3)与蓄电池(8)以电线连接；
蓄电池(8)安装在车身(1)的底部，作用是可以储存太阳能电池板(3)提供的电能，为电机提供电能；
座椅(4)安装在车身(1)内部，可以折叠、调整角度，作用是供乘客乘坐、休息，可以收起，固定在车身(1)内部的某一侧，为轮椅车提供空间；安装在座椅(4)的按摩仪器供乘客使用，起到按摩保健、放松的作用；
摄像机(2)安装在车身(1)的上部，作用是拍摄景区内的道路等信息，方便观光车沿道路自动行驶；
前雷达(16)安装在车身(1)外侧前部，作用是检测观光车前方障碍物的信息，避免观光车与前方障碍物发生碰撞；后雷达(5)安装在车身(1)外侧后部，作用是检测观光车后方障碍物的信息，避免观光车与后方障碍物发生碰撞；
摄像机(2)、前雷达(16)、后雷达(5)、车载GPS(14)等均与整车运动控制器(10)以导线连接；
整车运动控制器(10)安装在车身(1)的底部，与蓄电池(8)以导线连接；作用是基于摄像机(2)、前雷达(16)、后雷达(5)、车载GPS(14)等提供的信息，通过环境感知算法、智能决策算法和整车运动控制算法实现观光车无需人类驾驶员而自动行驶；
智慧导游模块包括智慧导游控制器(9)、乘客交互界面(12)、音响(13)、显示屏(17)、打印机(15)、RFID阅读器(18)等；
乘客交互界面(12)、音响(13)、显示屏(17)、打印机(15)、RFID阅读器(18)均与智慧导游控制器(9)以导线连接；智慧导游控制器(9)与蓄电池(8)以导线连接；
智慧导游控制器(9)与乘客管理中心以无线网络连接；
RFID阅读器(18)与各景区RFID标签以RFID连接，RFID阅读器(18)获取即将到达的景区的信息，以便智慧导游控制器(9)进行相关景点的辨识和导游服务。
2.根据权利要求1所述的智能网联电动观光车，其特征是：智能网联电动观光车的使用流程包括以下流程：
第一步，乘客通过乘客交互界面(12)进行身份识别，登录观光车系统；
第二步，乘客进行个人喜好设置；
第三步，乘客进行参观景点选择；
第四步，车辆启动；
第五步，智慧导游模块工作；
第六步，若乘客需要去卫生间，则观光车开往卫生间方向；之后，返回；
第七步，若乘客因为身体状况或其它原因需要联系乘客管理中心，则通过网络联系乘客管理中心；
第八步，若乘客需要启闭车窗，则进行车窗启闭控制；
第九步，若乘客要求停车，则停车；
第十步，通过乘客交互界面(12)，进行乘客评价与反馈；
第十一步，乘客身份退出，完成本次观光车的使用。
3.根据权利要求1所述的智能网联电动观光车，其特征是：智能网联电动观光车的乘客交互界面(12)采用液晶触摸屏，包括诸多按钮；乘客点击“乘客身份识别”时，可以通过摄像头进行人脸识别、或通过指纹设备、或通过手机接收的密码等三种方式之一进行乘客身份识别、登录，以便获得权限，可以使用该观光车进行游览；
乘客点击“乘客身份退出”时，则不再对该观光车享受使用权；再次进行“乘客身份识别”，方可再次使用该观光车；
乘客点击“车辆启动”时，观光车启动，开始沿乘客设定路线行驶；
乘客点击“停车”时，观光车根据乘客指令，找到合适的地点停车；
乘客的个人喜好设置包括“语言选择”和“交互方式选择”；乘客点击“语言选择”时，出现“中文”、“英文”等多种语言选择，后续系统会根据乘客所选择的语音进行显示屏的显示及智慧导游；
乘客点击“交互方式选择”时，出现“语音方式”、“文本显示方式”等方式，其中，“语音方式”又包括温柔女声、男声、童音等多种选择；对于“语音方式”，后续的智慧导游以乘客所选择的语音方式进行景点介绍等工作；对于“文本显示方式”，后续的智慧导游以文本显示方式在显示屏进行景点介绍等工作；
乘客点击“参观景点选择”时，在界面出现所有景点，乘客可以根据自己的需要和系统推荐等，选择自己本次计划参观景点，观光车控制器规划行驶路线；
乘客点击“去卫生间”时，观光车根据乘客需要选择在就近的卫生间附件停车；
乘客点击“车窗开”时，观光车的车窗自动开启；乘客点击“车窗关”时，观光车的车窗自动关闭；
智慧导游界面包括景点介绍、评价与反馈、播放音乐等项目；乘客点击“景点介绍”时，如果观光车快到达下一个景点，以乘客喜好的语音或文本显示等方式进行下一个景点的介绍；
乘客点击“评价与反馈”时，会出现评价界面，对该观光车及乘客管理中心提供的服务进行评价，将评价结果传递到乘客管理中心，便于后续对观光车及乘客管理中心服务进行进一步改善，提高服务质量；
乘客点击“播放音乐”时，会出现音乐菜单供点取、播放；
乘客有身体不舒服等情况，点击“联系乘客管理中心”时，会联系到乘客管理中心，及时得到乘客管理中心的帮助。
4.根据权利要求1所述的智能网联电动观光车，其特征是：整车运动控制器(10)的控制方法包括：
第一步，进行环境感知算法，根据乘客管理中心输入的管理命令、摄像机(2)输入的车道线等信息、前雷达(16)输入的观光车前方障碍物信息、后雷达(5)输入的观光车后方障碍物信息、车载GPS(14)输入的观光车位置信息等输入信息进行处理，感知观光车当前行驶环境；
第二步，进行智能决策算法，进行驾驶行为决策；
第三步，进行整车运动控制算法，实现观光车的运动控制，包括驱动控制算法、转向控制算法和制动控制算法；判断观光车需要驱动时，驱动控制算法给前驱动电机(19)发出驱动控制命令，通过前驱动机构(20)实现非充气前轮胎(11)的驱动行驶；给后驱动电机(21)发出驱动控制命令，通过后驱动机构(22)实现非充气后轮胎(7)的驱动行驶；
判断观光车需要转向时，转向控制算法给前驱动电机(19)发出转向控制命令，利用左前车轮与右前车轮的差速转向原理，通过前驱动机构(20)实现非充气轮胎(11)的转向行驶；给后驱动电机(21)发出转向控制命令，利用左后车轮与右后车轮的差速转向原理，通过后驱动机构(22)实现非充气后轮胎(7)的转向行驶；
判断观光车需要制动时，制动控制算法给前制动电机(23)发出制动控制命令，通过前制动机构(24)实现非充气前轮胎(11)的制动；给后制动电机(25)发出制动控制命令，通过后制动机构(26)实现非充气后轮胎(7)的制动。
5.根据权利要求1所述的智能网联电动观光车，其特征是：
智能网联电动观光车的整车运动控制器(10)的智能决策算法包括：
第一步，进行自车状态识别，根据车载传感器信息进行自车状态识别，若车有故障，则进行容错控制，到最近修理厂维修；若自车正常，则进行下一步交通场景识别；
第二步，进行识别交通场景，由交通场景识别算法根据地图、机器视觉传感器等信息，通过模式识别，识别出所在交通场景，以结合交通法规要求进行下一步路径规划；根据对感知的周围环境信息的分析，确定自车所处场景的驾驶难度因子；例如，规定范围[0,1]；对应一定的驾驶难度因子，确定控制目标的权重系数，实现不同场景下考虑到控制目标重要性不同；
第三步，进行交通意图识别；基于仿人驾驶思想，进行交通意图识别，识别出行人意图、它车驾驶意图等。
6.根据权利要求1所述的智能网联电动观光车，其特征是：智能网联电动观光车智慧导游控制器(9)的控制方法包括：
第一步，智慧导游控制器(9)分析乘客通过乘客交互界面(12)选择的景点，根据乘客个人喜好设置，如果乘客选择语音服务，则通过语音提醒乘客气温高低、乘车及游览注意事项等；如果乘客选择文字服务，则在显示屏显示气温高低、乘车及游览注意事项等信息；
第二步，判断快到下一个景点或乘客通过乘客交互界面(12)提交导游需求时，进行景点介绍；若是乘客选择语音服务，则通过喇叭语音介绍景点；若是乘客选择显示服务，则通过显示屏，文本方式介绍景点；
第三步，判断本次旅游结束时，进行乘客评价、反馈，乘客评价意见通过网络传递到乘客管理中心，乘客管理中心综合乘客意见，提出服务改善措施；
第四步，根据乘客需求，可以通过打印机(15)打印本次游览记录，或通过网络将本次游览记录传递到乘客手机，便于乘客记录、制作旅游日志、留念等。
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