CN108803411A - 基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统 - Google Patents

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梁彪
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Abstract

本发明提供了一种基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，包括CAN总线、PWM调速系统、虹膜识别系统、智能车锁系统、继电控制系统、无线信号传输和警报系统，本发明对行驶中的车辆的周围车况进行实时动态监测，进而使得对车体周围的车辆以及地面障碍物的位置做出准确判断，根据显示器以及外部环境采集系统的相关数据，进而及时对车速以及车体本身做出相应的应对变化，利用无线信号传输实现远程端的连接，可在驾驶车辆的时候，通过远程端协助管理，增加安全性，设置虹膜识别系统可识别上车驾驶的人员是否为车主，或者是车主允许的人员，本发明实现远程智能控制，与现有无人驾驶系统相比信号传输效率更高，安全性能更高，用户体验更好。

Description

基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统
技术领域
本发明涉及无人驾驶技术领域，具体是一种基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统及其工作方法。
背景技术
无人驾驶汽车是智能汽车的一种，也称为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶的目标。据汤森路透知识产权与科技最新报告显示，2010年到2015年间，与汽车无人驾驶技术相关的发明专利超过22,000件，并且在此过程中，部分企业已崭露头角，成为该领域的行业领导者。从20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2005年，首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功。世界上最先进的无人驾驶汽车已经测试行驶近五十万公里，其中最后八万公里是在没有任何人为安全干预措施下完成的。在专利号为CN201711190922的专利文件中，公开了一种智能汽车无人驾驶系统，包括处理器，处理器分别依次与电源管理模块、电源监控模块、速度检测模块、路径识别模块、故障诊断模块、障碍检测模块、舵机控制模块、电机驱动模块、调试辅助模块、显示模块及语音模块连接，电源管理模块分别依次与电源监控模块及舵机控制模块连接。该专利的有益效果为：结构简单，功能实用，从而使得对行驶中的车辆的周围车况进行实时动态监测，进而使得对车体周围的车辆以及地面障碍物的位置做出准确判断，根据显示器以及外部环境采集系统的相关数据，进而及时对车速以及车体本身做出相应的应对变化，进而减少了事故发生的概率，提高了行车的效率。
但是对于如何提供一种实现远程智能控制，信号传输效率更高，安全性能更高，用户体验更好的基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统缺少技术性解决方案。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，与现有无人驾驶系统相比实现了远程智能控制，信号传输效率更高，安全性能更高，用户体验更好。
本发明通过以下技术方案予以实现：
基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，包括处理器、径识别模块、故障诊断模块和障碍检测模块，所述的处理器通过CAN总线与径识别模块、故障诊断模块和障碍检测模块连接，所述CAN总线的SJA1000控制器通过单片机的一I/O口控制，所述SJA1000的地址/数据端和单片机的P0口相连时，不需要再加锁存器，其自带有地址锁存功能，SJA1000控制器的TX1脚悬空,RX1引脚的电位维持在0.5VCC上，满足CAN协议要求的逻辑电平。所述的处理器还连接有PWM调速系统、虹膜识别系统、智能车锁系统、继电控制系统、无线信号传输系统和警报系统，其中虹膜识别系统采集人眼虹膜图像，对信息进行解码处理后把处理结果传输给处理器，处理器根据识别的结果控制智能车锁系统的开关；所述继电控制系统控制车载电源的开关；所述无线信号传输用于连接处理器和远程控制端；所述警报系统与交警报警系统相连，在事故时刻发送报警信号以及车身的位置信号；所述的PWM调速系统调节电动机调速和转速。
优选的，所述PWM调速系统利用大功率晶体的高频开关作用,将直流电压通过脉宽调制变为某一固定频率的方波电压,并通过方波电压占空比的变化,改变加在电动机电枢两端的平均电压大小,从而对电机进行调速控制。
优选的，所述PWM调速系统采用给定电位器经A/D转换后设定电动机速度的最终值，把光电码盘输出的脉冲由计数器T1计数来检测电机实际转速，将转速实际值与给定值进行比较，根据偏差与变化的情况控制PWM0脉冲宽度寄存器，使其输出脉冲的占空比改变，从而达到调节电动机转速的目的。
优选的，所述虹膜识别系统包括CMOS图像传感器、虹膜图像处理器、存储器以及数据传输部分，其中存储器采用闪存存储程序代码和虹膜特征库，CMOS图像传感器负责采集虹膜图像，采集的数据由CPLD分配地址存储在RAM中；当一帧图像采集完毕后，CPLD产生外部中断信号，将存储在SRAM中的字节位图拷贝至SDRAM等待DSP处理；处理后的数据通过虹膜图像处理器进行解码并调用算法处理，把处理结果通过数据传输部分传输给处理器。
优选的，所述继电控制电路包括电源隔离开关QS、用于短路保护的熔断器FU1－3、接触器KM的主触点、用于过载保护的热继电器，用于短路保护的熔断器FU4、FU5、用于过载保护的热继电器FR1的常闭触点、接触器KM的线圈。
优选的，所述继电控制电路包括对于甲地停止按钮SB1、启动按钮SB2、信号灯，对于乙地停止按钮SB3、启动按钮SB4、信号灯。
优选的，所述PWM调速系统为提高系统的静、动态性能，在充分利用电机过载能力的条件下获得最快的动态响应，转速采用PID调节，另外，为防止电流过大损坏PWM功率放大器，用交流电流互感器检测电流来限制最大工作电流。
本发明有益效果在于：
本发明对行驶中的车辆的周围车况进行实时动态监测，进而使得对车体周围的车辆以及地面障碍物的位置做出准确判断，根据显示器以及外部环境采集系统的相关数据，进而及时对车速以及车体本身做出相应的应对变化，利用无线信号传输实现远程端的连接，可在驾驶车辆的时候，通过远程端协助管理，增加安全性，设置虹膜识别系统可识别上车驾驶的人员是否为车主，或者是车主允许的人员，本发明实现远程智能控制，信号传输效率更高，安全性能更高，用户体验更好。
附图说明
图1是本发明的PWM调速系统的电路原理图；
图2是本发明的CAN总线的电路原理图；
图3是本发明的虹膜识别系统原理图；
图4是本发明的继电控制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，包包括处理器、径识别模块、故障诊断模块和障碍检测模块，所述的处理器通过CAN总线与径识别模块、故障诊断模块和障碍检测模块连接，所述CAN总线的SJA1000控制器通过单片机的一I/O口控制，所述SJA1000的地址/数据端和单片机的P0口相连时，不需要再加锁存器，其自带有地址锁存功能，SJA1000控制器的TX1脚悬空,RX1引脚的电位维持在0.5VCC上，满足CAN协议要求的逻辑电平。所述的处理器还连接有PWM调速系统、虹膜识别系统、智能车锁系统、继电控制系统、无线信号传输系统和警报系统，其中虹膜识别系统采集人眼虹膜图像，对信息进行解码处理后把处理结果传输给处理器，处理器根据识别的结果控制智能车锁系统的开关；所述继电控制系统控制车载电源的开关；所述无线信号传输用于连接处理器和远程控制端；所述警报系统与交警报警系统相连，在事故时刻发送报警信号以及车身的位置信号；所述的PWM调速系统调节电动机调速和转速。
如图1所示的PWM调速系统利用大功率晶体的高频开关作用,将直流电压通过脉宽调制变为某一固定频率的方波电压,并通过方波电压占空比的变化,改变加在电动机电枢两端的平均电压大小,从而对电机进行调速控制。
PWM调速系统采用给定电位器经A/D转换后设定电动机速度的最终值，把光电码盘输出的脉冲由计数器T1计数来检测电机实际转速，将转速实际值与给定值进行比较，根据偏差与变化的情况控制PWM0脉冲宽度寄存器，使其输出脉冲的占空比改变，从而达到调节电动机转速的目的。
如图2所示的CAN总线的SJA1000通过单片机的一I/O口控制，所述SJA1000的地址/数据端和单片机的P0口相连时，不需要再加锁存器，其自带有地址锁存功能，所述SJA1000的TX1脚悬空,RX1引脚的电位维持在0.5VCC上，满足CAN协议要求的逻辑电平。
如图3所示的虹膜识别系统包括CMOS图像传感器、虹膜图像处理器、存储器以及数据传输部分，其中存储器采用闪存存储程序代码和虹膜特征库，CMOS图像传感器负责采集虹膜图像，采集的数据由CPLD分配地址存储在RAM中；当一帧图像采集完毕后，CPLD产生外部中断信号，将存储在SRAM中的字节位图拷贝至SDRAM等待DSP处理；处理后的数据通过虹膜图像处理器进行解码并调用算法处理，把处理结果通过数据传输部分传输给处理器。
如图4所示的继电控制电路的电源隔离开关QS、用于短路保护的熔断器FU1－3、接触器KM的主触点、用于过载保护的热继电器，用于短路保护的熔断器FU4、FU5、用于过载保护的热继电器FR1的常闭触点、接触器KM的线圈。
继电控制电路对于甲地停止按钮SB1、启动按钮SB2、信号灯，对于乙地停止按钮SB3、启动按钮SB4、信号灯。
PWM调速系统为提高系统的静、动态性能，在充分利用电机过载能力的条件下获得最快的动态响应，转速采用PID调节，另外，为防止电流过大损坏PWM功率放大器，用交流电流互感器检测电流来限制最大工作电流。
本发明对行驶中的车辆的周围车况进行实时动态监测，进而使得对车体周围的车辆以及地面障碍物的位置做出准确判断，根据显示器以及外部环境采集系统的相关数据，进而及时对车速以及车体本身做出相应的应对变化，利用无线信号传输实现远程端的连接，可在驾驶车辆的时候，通过远程端协助管理，增加安全性，设置虹膜识别系统可识别上车驾驶的人员是否为车主，或者是车主允许的人员。
CAN总线最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识符可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义2或2个以上不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连。
用光电码盘检测电机转速的常用方法有M 法、T法、M/T法等[4]。由于铸轧速度需要无级调速，故使用M/T 法。所谓M/T 法，实际上是M 法与T 法的结合。实现该方法是指在测速的过程中，不仅测取光电转速脉冲的个数mn，而且同时测取高频时钟脉冲的个数mc。
虹膜识别系统采用TMS320DM6437数字信号处理器作为核心处理器，它是TI公司推出的专门为高性能、低成本视频应用开发的，主频为600 MHz，基于32位定点DSP达芬奇技术的处理器。它采用2级Cache存储器体系结构，片上具有64通道增强型DMA控制器EDMA，支持复杂的数据类型的传输，有利于图像数据的高效传输和格式变换。它有8个并行处理单元，采用甚长指令字(CLIW)结构体系，有强大的处理能力。它还集成了一些外设接口，包括图像处理子系统、以太网接口、I2C总线接口、DDR2接口和EMIF接口等.其中，VPSS上提供了一个输入接口和一个输出接口，输入接口VPFE用来连接前端外部设备图像传感器，它由5部分组成，分别是CCDC、IPIPE、H3A、Resizer和Histogram。输出接口VPBE可以连接显示设备，如analogy SDTV显示器、数字LCD面板等，它包含On-Screen Display模块、带数字LCD和模拟DAC接口的VENC(用以生成模拟式输出)。DLCD控制器产生数字RGB/YCBCR，输出时间信号和数据。
本发明对行驶中的车辆的周围车况进行实时动态监测，进而使得对车体周围的车辆以及地面障碍物的位置做出准确判断，根据显示器以及外部环境采集系统的相关数据，进而及时对车速以及车体本身做出相应的应对变化，利用无线信号传输实现远程端的连接，可在驾驶车辆的时候，通过远程端协助管理，增加安全性，设置虹膜识别系统可识别上车驾驶的人员是否为车主，或者是车主允许的人员，本发明实现远程智能控制，信号传输效率更高，安全性能更高，用户体验更好。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，包括处理器、径识别模块、故障诊断模块和障碍检测模块，其特征在于：所述的处理器通过CAN总线与径识别模块、故障诊断模块和障碍检测模块连接，所述CAN总线的SJA1000控制器通过单片机的一I/O口控制，SJA1000控制器的TX1脚悬空,RX1引脚的电位维持在0.5VCC上；所述的处理器还连接有PWM调速系统、虹膜识别系统、智能车锁系统、继电控制系统、无线信号传输系统和警报系统，其中虹膜识别系统采集人眼虹膜图像，对信息进行解码处理后把处理结果传输给处理器，处理器根据识别的结果控制智能车锁系统的开关；所述继电控制系统控制车载电源的开关；所述无线信号传输用于连接处理器和远程控制端；所述警报系统与交警报警系统相连，在事故时刻发送报警信号以及车身的位置信号；所述的PWM调速系统调节电动机调速和转速。
2.根据权利要求1所述的基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，其特征在于： 所述的PWM调速系统利用大功率晶体的高频开关作用,将直流电压通过脉宽调制变为某一固定频率的方波电压,并通过方波电压占空比的变化,改变加在电动机电枢两端的平均电压大小，控制电机调速。
3.根据权利要求2所述的基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，其特征在于：所述的PWM调速系统采用给定电位器经A/D转换后设定电动机速度的最终值，把光电码盘输出的脉冲由计数器T1计数来检测电机实际转速，将转速实际值与给定值进行比较，根据偏差与变化的情况控制PWM0脉冲宽度寄存器，使其输出脉冲的占空比改变，调节电动机转速。
4.根据权利要求1所述的基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，其特征在于：所述虹膜识别系统包括CMOS图像传感器、虹膜图像处理器、存储器以及数据传输部分，其中存储器采用闪存存储程序代码和虹膜特征库，CMOS图像传感器负责采集虹膜图像，采集的数据由CPLD分配地址存储在RAM中；当一帧图像采集完毕后，CPLD产生外部中断信号，将存储在SRAM中的字节位图拷贝至SDRAM等待DSP处理；处理后的数据通过虹膜图像处理器进行解码并调用算法处理，把处理结果通过数据传输部分传输给处理器。
5.根据权利要求1所述的基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，其特征在于：所述继电控制电路包括电源隔离开关QS、用于短路保护的熔断器FU1－3、接触器KM的主触点、用于过载保护的热继电器，用于短路保护的熔断器FU4、FU5、用于过载保护的热继电器FR1的常闭触点、接触器KM的线圈。
6.根据权利要求5所述的基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，其特征在于：所述继电控制电路包括对于甲地停止按钮SB1、启动按钮SB2、信号灯，对于乙地停止按钮SB3、启动按钮SB4、信号灯。
7.根据权利要求1所述的基于can加速的远程控制汽车无人驾驶系统，其特征在于：所述PWM调速系统转速采用PID调节，用交流电流互感器检测电流来限制最大工作电流。
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