CN109455201B - 一种基于rfid定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统 - Google Patents

一种基于rfid定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统 Download PDF

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Abstract

本发明设计的基于RFID定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统，包括小型车辆和轨道，小型车辆的底盘上设有读取方向向下的RFID读卡器，所述的轨道基面上设有RFID标签组，并保证车辆行驶时RFID读卡器能经过RFID标签的正上方，发明所述的RFID读卡器与车载智能终端连接，车载智能终端与车身制动控制系统连接，所述的轨道分段间隔设置RFID标签组，至少由两组RFID标签组之间的距离小于其它RFID标签组之间的距离，且RFID标签组内RFID标签的数量与车辆经过的速度成正比。通过这种结构管轨车辆自动驾驶系统的到站停车能提供多级减速制动方案，并为其提供制动决策辅助信息，最终实现平稳和精准停车。

Description

一种基于RFID定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动 系统
技术领域
本发明涉及管轨交通中车辆的自动驾驶辅助制动系统，特别是使用RFID定位技术进行管轨车辆的自动驾驶辅助制动领域，具体地涉及基于RFID定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统。
背景技术
随着人们对出行质量的要求不断提高，新的交通方式不断出现，其中管轨交通引起广泛关注。管轨交通是沿着现有道路两侧渐次延伸架空的管内轨道网络，全面联通建筑物与地面，以无人驾驶的方式运行智能小型车辆。由于管轨站台一般较小，且位于空中，因此临近目标站台时的精准制动和停车极为重要，这就要求实现高精度定位。由于管道交通常常会穿梭于建筑物内部，而GPS等卫星定位技术难以实现信号覆盖，且轨道的金属材料也会影响卫星信号的接收，因此传统定位手段缺陷明显。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种应用于环形管轨交通领域，基于RFID定位的小型车辆的自动驾驶辅助制动系统。该系统针对RFID读卡器的读取率做了优化，能够对管轨中的车辆进行精确定位，准确判断行程状态和目标距离，适时向自动驾驶系统发送多级目标距离信号，由自动驾驶系统根据目标距离进行多级减速制动，最终实现平稳和精准停车。
为了达到上述目的，本发明设计的基于RFID定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统，包括小型车辆和轨道，小型车辆的底盘上设有读取方向向下的RFID读卡器，所述的轨道基面上设有RFID标签组，并保证车辆行驶时RFID读卡器能经过RFID标签的正上方，发明所述的RFID读卡器与车载智能终端连接，车载智能终端与车身制动控制系统连接，，所述的轨道分段间隔设置RFID标签组，至少有两组RFID标签组之间的距离小于其它RFID标签组之间的距离，且RFID标签组内RFID标签的数量与车辆经过的速度成正比。
进一步的方案是，所述的RFID标签组内的RFID标签所包含的信息相同。
使用上述基于RFID定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统的制动方法，包括以下步骤：
步骤1：在管轨上对车辆的制动性能和乘客舒适度进行测试，确定多级制动减速的分级数，以及最佳的减速区间和各个分级子区间参数，包括区间起点位置、区间目标速度；
步骤2：在RFID读卡器和标签之间不同的相对速度下，对读卡器的读取率进行测试，并据此确定不同减速子区间的起点位置的标签布置数量；
步骤3：根据前面结论，在管轨基面上每个站点的减速子区间的起点位置，以及该站的出站位置标记点，布置相应的标签数量，并对此位置进行唯一编号，然后把该编号统一写入该位置的所有标签，最后把标签相关信息录入服务器后台数据库；
步骤4：在管轨车辆底部正对RFID标签的位置安装RFID读卡器，且保证读卡器和标签之间的最佳距离；
步骤5：把车载RFID读卡器通过RS232接入车载智能终端，并把车载智能终端和车身自动驾驶系统ADAS都接入车身CAN网络；
步骤6：车载智能终端通过4G移动网络与服务器后台建立连接，当服务器后台下发行程任务给智能终端后，智能终端把下发行程任务给ADAS，并把出站计数器清零，服务器下发的行程任务信息包含了行程中所有需要用到的位置的RFID编号，包括目标站点位置、各减速子区间起始点位置、起始站的出站位置；
步骤7：车载智能终端定时向服务器后台报告行程状态，包括上一个经过的标签编号，以便后台跟踪、调度、发送新任务；
步骤8：ADAS控制车辆前进，当RFID读卡器读取到起始站的出站位置标签时，出站计数器加1；
步骤9：当RFID读卡器读到减速子区间起始点的位置标签时，智能终端把该信息通过车身CAN网络发送给ADAS，ADAS收到信息后对车辆进行相应的制动减速动作，当RFID读卡器读到目标站点位置的标签时，ADAS完全刹车停稳；
步骤10： 如果行程是环线一圈，当车辆停靠在起始站时，如果出站计数器大于0，则表明行程结束，然后出站计数器清零；否则表明行程未开始；同时行程状态变化时，智能终端会向后台发送通知。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1、 本发明能可靠的获取管轨中采用自动驾驶方案的小型车辆的精确位置，以及行程任务状态；
2、本发明为管轨车辆自动驾驶系统的到站停车提供多级减速制动方案，并为其提供制动决策辅助信息，最终实现平稳和精准停车；
3、本发明针对RFID读卡器的读取率做了优化，能有效改进车速较快情况下RFID位置标签的可靠性和可用性；
4、在环形轨道的环线行驶任务中，能有效区分车辆的未出发状态和已到达状态，并为自动驾驶系统提供相关辅助信息。
附图说明
图1是实施例1系统原理图。
图中：1、RFID标签组，2、RFID读卡器，3、服务器后台，4、车载智能终端，5、车身自动驾驶系统，6、车身制动控制系统。
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。
实施例1。
如图1所示，本实施例描述的基于RFID定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统，包括小型车辆和轨道，小型车辆的底盘上设有读取方向向下的RFID读卡器，所述的轨道基面上设有RFID标签组，并保证车辆行驶时RFID读卡器能经过RFID标签的正上方，所述的RFID读卡器与车载智能终端连接，车载智能终端与车身制动控制系统连接，所述的轨道分段间隔设置RFID标签组，至少有两组RFID标签组之间的距离小于其它RFID标签组之间的距离，且RFID标签组内RFID标签的数量与车辆经过的速度成正比。所述的RFID标签组内的RFID标签所包含的信息相同。
使用上述基于RFID定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统的制动方法，包括以下步骤：
步骤1：在管轨上对车辆的制动性能和乘客舒适度进行测试，确定多级制动减速的分级数，以及最佳的减速区间和各个分级子区间参数，包括区间起点位置、区间目标速度；
步骤2：在RFID读卡器和标签之间不同的相对速度下，对读卡器的读取率进行测试，并据此确定不同减速子区间的起点位置的标签布置数量；
步骤3：根据前面结论，在管轨基面上每个站点的减速子区间的起点位置，以及该站的出站位置标记点，布置相应的标签数量，并对此位置进行唯一编号，然后把该编号统一写入该位置的所有标签，最后把标签相关信息录入服务器后台数据库；
步骤4：在管轨车辆底部正对RFID标签的位置安装RFID读卡器，且保证读卡器和标签之间的最佳距离；
步骤5：把车载RFID读卡器通过RS232接入车载智能终端，并把车载智能终端和车身自动驾驶系统ADAS都接入车身CAN网络；
步骤6：车载智能终端通过4G移动网络与服务器后台建立连接，当服务器后台下发行程任务给智能终端后，智能终端把下发行程任务给ADAS，并把出站计数器清零，服务器下发的行程任务信息包含了行程中所有需要用到的位置的RFID编号，包括目标站点位置、各减速子区间起始点位置、起始站的出站位置；
步骤7：车载智能终端定时向服务器后台报告行程状态，包括上一个经过的标签编号，以便后台跟踪、调度、发送新任务；
步骤8：ADAS控制车辆前进，当RFID读卡器读取到起始站的出站位置标签时，出站计数器加1；
步骤9：当RFID读卡器读到减速子区间起始点的位置标签时，智能终端把该信息通过车身CAN网络发送给ADAS，ADAS收到信息后对车辆进行相应的制动减速动作，当RFID读卡器读到目标站点位置的标签时，ADAS完全刹车停稳；
步骤10： 如果行程是环线一圈，当车辆停靠在起始站时，如果出站计数器大于0，则表明行程结束，然后出站计数器清零；否则表明行程未开始；同时行程状态变化时，智能终端会向后台发送通知。
具体应用时：
假如我们采用10级制动减速方案，车辆正常巡航速度是40km/h。经对车辆在管轨中的制动性能和乘客舒适度进行测试，确定了分级区间参数，并对RFID读取率测试后确定了不同位置点的RFID布置数量，假设最终某站点的减速区间数据汇总如表1(另：出站标签的位置P’，在出站方向5m处，标签编号T’,标签数量5)。当车辆进入减速区间时，首先进入外侧的S10区间，该区间起始位置P10距离目标停车位置P0较远，行驶速度较高，RFID读卡器的读取率较低，因此这里布置相对较多的标签数量，本例是10个；而当车辆接近停车位置时，比如进入距离站点10米的S6区间时，行驶速度中等，RFID读卡器的读取率中等，因此在区间起点位置P6布置中等数量的标签，本例是6个；当车辆几乎到达停车位置P0时，比如进入距离站点1米处的S1区间时，车速极低，RFID读卡器的读取率较高，因此P1位置布置相对较少的标签数量，本例是2个。
表1 基于RFID的多级制动减速方案数据表实例。
车辆停靠在始发站点待命时，服务器后台向车载终端发送行程任务（包括所有特征位置标签的编号），车载终端把出站计数器清零后，通过车身CAN网络发送行程任务给自动驾驶系统，自动驾驶系统开始控制车辆前进，当车载RFID读卡器读到始发站的出站位置标记点P’的标签T’时，出站计数器加1，认为行程开始。车辆逐渐加速到正常巡航速度40km/h。当车载RFID读卡器读到目标站的P10位置的标签T10时，表示进入目标站点最外层的减速区间，车载终端把RFID位置信息发送给车身CAN网络，车身自动驾驶系统从CAN网络读取到相关信号后执行减速制动动作，并将车速降到30 km/h；以此类推，车身RFID读卡器每读到一个减速子区间Sn的起始位置Pn的标签Tn，就发送数据给车载智能终端，并由智能终端发送相关信号给车身CAN网络，车身自动驾驶系统通过车身CAN网络收到信息后就进行相应的制动减速，并将车速降到既定值Vn；当车载RFID读卡器读到距目标站1米处的P1位置的标签T1时，车身自动驾驶系统将车速降到1 km/h,并为最终停车做好准备；当车载RFID读卡器读到目标站停车位置的P0位置的标签T0时，车身自动控制系统进行刹车制动，并将车辆停稳，行程结束。如果是环线行程，起始站和终点站相同，记为P0，则车辆停在起始站时，如果出站计数器为0，则表示未经过出站位置标记点P’ 的标签T’，因此行程未开始；如果出站计数器大于0，则表示已经过出站位置标记点P’ 的标签T’，因此行程已完成。

Claims (1)

1.一种使用基于 RFID 定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统的制动方法，所述的辅助制动系统包括小型车辆和轨道，小型车辆的底盘上设有读取方向向下的RFID 读卡器，所述的轨道基面上设有 RFID 标签组，并保证车辆行驶时 RFID 读卡器能经过 RFID 标签的正上方，所述的 RFID 读卡器与车载智能终端连接，车载智能终端与车身制动控制系统连接，所述的轨道分段间隔设置 RFID 标签组，至少有两组 RFID 标签组之间的距离小于其它 RFID 标签组之间的距离，且 RFID 标签组内 RFID 标签的数量与车辆经过的速度成正比；所述的 RFID 标签组内的 RFID 标签所包含的信息相同；
其特征是所述的制动方法，包括以下步骤：
步骤 1：在管轨上对车辆的制动性能和乘客舒适度进行测试，确定多级制动减速的分级数，以及最佳的减速区间和各个分级子区间参数，包括区间起点位置、区间目标速度；
步骤 2：在 RFID 读卡器和标签之间不同的相对速度下，对读卡器的读取率进行测试，并据此确定不同减速子区间的起点位置的标签布置数量；
步骤 3：根据前面结论，在管轨基面上每个站点的减速子区间的起点位置，以及该站的出站位置标记点，布置相应的标签数量，并对此位置进行唯一编号，然后把该编号统一写入该位置的所有标签，最后把标签相关信息录入服务器后台数据库；
步骤 4：在管轨车辆底部正对 RFID 标签的位置安装 RFID 读卡器，且保证读卡器和标签之间的最佳距离；
步骤 5：把车载 RFID 读卡器通过 RS 232 接入车载智能终端，并把车载智能终端和车身自动驾驶系统 ADAS 都接入车身 CAN 网络；
步骤 6：车载智能终端通过 4 G 移动网络与服务器后台建立连接，当服务器后台下发行程任务给智能终端后，智能终端把下发行程任务给 ADAS，并把出站计数器清零，服务器下发的行程任务信息包含了行程中所有需要用到的位置的 RFID 编号，包括目标站点位置、各减速子区间起始点位置、起始站的出站位置；
步骤 7：车载智能终端定时向服务器后台报告行程状态，包括上一个经过的标签编号，以便后台跟踪、调度、发送新任务；
步骤 8：ADAS 控制车辆前进，当 RFID 读卡器读取到起始站的出站位置标签时，出站计数器加 1；
步骤 9：当 RFID 读卡器读到减速子区间起始点的位置标签时，智能终端把该信息通过车身 CAN 网络发送给 ADAS，ADAS 收到信息后对车辆进行相应的制动减速动作，当RFID 读卡器读到目标站点位置的标签时，ADAS 完全刹车停稳；
步骤 10： 如果行程是环线一圈，当车辆停靠在起始站时，如果出站计数器大于 0，则表明行程结束，然后出站计数器清零；否则表明行程未开始；同时行程状态变化时，智能终端会向后台发送通知。
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