CN109814567B - 无人驾驶系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人驾驶系统及其工作方法，该系统包括：喷刷在基体的磁粉线，磁粉线存储有导向信息；自动驾驶装置，自动驾驶装置通过磁读取模块获取磁粉线所存储的导向信息并根据导向信息沿磁粉线循线行驶。该工作方法包括：启动自动驾驶装置；自动驾驶装置通过磁读取模块获取磁粉线所存储的导向信息；自动驾驶装置根据导向信息沿磁粉线循线行驶。应用本发明的无人驾驶系统可减少成本，同时便于控制。

Description

无人驾驶系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，具体的，涉及一种无人驾驶系统，还涉及该无人驾驶系统的工作方法。

背景技术

目前市场上推出了由计算机控制的自动无人车，通过计算机发出指令，控制小车的行驶路线，小车循线的引导方式主要有电磁感应引导、超声波引导、激光引导或红外引导，考虑到功耗和成本问题，超声波引导、激光引导、红外引导相配套产品价格昂贵，性价比不高，不便于推广，现有大多数小车都采用电磁感应引导，需要在路面上敷设多条磁道进行导航，但是敷设多条磁条需要对路面进行改造，空间重复利用率低，增加额外的硬件开销和工程开销，影响实际循线效率。此外，磁道中不能进行数据写入，不利于对当前路况信息获取，需要同设置一系列的设备以及高精度地图才能进行周围信息的获取，并通过复杂的运算才能得出路况信息，影响循线的效率且容易出现误差，且成本较高。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种既可以减少成本，又能够实现精确和可靠的导航控制的无人驾驶系统。

本发明的第二目的是提供一种既可以减少成本，又能够实现精确和可靠的导航控制的无人驾驶系统的工作方法。

为了实现上述第一目的，本发明提供的无人驾驶系统包括：喷刷在基体的磁粉线，磁粉线存储有导向信息；自动驾驶装置，自动驾驶装置通过磁读取模块获取磁粉线所存储的导向信息并根据导向信息沿磁粉线循线行驶。

由上述方案可见，本发明的无人驾驶系统通过利用磁粉线进行自动驾驶装置的循线行驶引导，由于磁粉线可通过喷刷的方式进行铺设，可简化引导设施，降低无人驾驶系统的复杂程度和成本。同时，利用磁粉线进行导向信息的存储，自动驾驶装置可根据当前的路况信息对应的导向信息进行行驶，可使无人驾驶装置行驶线路更加精确且可在各种气候条件下应用。

进一步方案中，自动驾驶装置设置有磁写入模块，磁写入模块对磁粉线进行导向信息的写入。

由此可见，通过设置磁写入模块，可对磁粉线进行导向信息的写入，可便于在磁粉线初始信息写入时或者需要对磁粉线中的信息进行重置时进行写入操作。

进一步的方案中，导向信息包括自动驾驶装置的当前路况控制信息和预设距离的后续路况控制信息。

由此可见，导向信息包括当前路况控制信息和预设距离的后续路况控制信息，自动驾驶装置可根据当前路况控制信息控制当前各项行驶参数，例如当前所处位置、速度和转向等信息，同时，还可根据后续路况控制信息获知后续预设距离内需使用的行驶参数，从而提高行驶的精确度。

进一步的方案中，自动驾驶装置还设置有障碍物探测模块，自动驾驶装置通过障碍物探测模块获取行驶方向上的障碍物信息，自动驾驶装置根据障碍物信息进行驾驶控制。

由此可见，在自动驾驶装置行驶时，为了保障自动驾驶装置当前行驶的方向上没有障碍物，设置障碍物探测模块进行检测，从而可根据障碍物探测模块所探测的障碍物信息相应的控制自动驾驶装置，例如减速、停止、发送警报等。

进一步的方案中，自动驾驶装置还设置有无线通信模块，自动驾驶装置通过无线通信模块与上位机进行信息交互。

由此可见，设置无线通信模块，可便于自动驾驶装置与上位机进行通信，以便进行远程控制或者向远程端发送相关信息。

为了实现上述第二目的，本发明提供的一种无人驾驶系统的工作方法，应用于上述的无人驾驶系统，该方法包括：启动自动驾驶装置；自动驾驶装置通过磁读取模块获取磁粉线所存储的导向信息；自动驾驶装置根据导向信息沿磁粉线循线行驶。

由上述方案可见，本发明的无人驾驶系统的工作方法通过利用磁粉线进行自动驾驶装置的循线行驶引导，由于磁粉线可通过喷刷的方式进行铺设，可简化引导设施，降低无人驾驶系统的复杂程度和成本。同时，利用磁粉线进行导向信息的存储，自动驾驶装置可根据当前的路况信息对应的导向信息进行性行驶，可使无人驾驶装置行驶线路更加精确且可在各种气候条件下应用。

进一步的方案中，在自动驾驶装置通过磁读取模块获取磁粉线所存储的导向信息的步骤前，方法还包括：磁写入模块根据磁粉线所处位置的路况信息对磁粉线进行导向信息的写入。

由此可见，通过磁写入模块根据磁粉线所处位置的路况信息对磁粉线进行导向信息的写入，可便于在磁粉线初始信息写入时或者需要对磁粉线中的信息进行重置时进行写入操作。

进一步的方案中，导向信息包括自动驾驶装置的当前路况控制信息和预设距离的后续路况控制信息。

由此可见，导向信息包括当前路况控制信息和预设距离的后续路况控制信息，自动驾驶装置可根据当前路况控制信息控制当前各项行驶参数，例如当前所处位置、速度和转向等信息，同时，还可根据后续路况控制信息获知后续预设距离内需使用的行驶参数，从而提高行驶的精确度。

进一步的方案中，在自动驾驶装置根据导向信息沿磁粉线循线行驶的步骤后，方法还包括：自动驾驶装置通过障碍物探测模块获取行驶方向上的障碍物信息，自动驾驶装置根据障碍物信息进行驾驶控制。

由此可见，在自动驾驶装置行驶时，为了保障自动驾驶装置当前行驶的方向上没有障碍物，设置障碍物探测模块进行检测，从而可根据障碍物探测模块所探测的障碍物信息相应的控制自动驾驶装置，例如减速、停止、发送警报等。

进一步的方案中，在启动自动驾驶装置的步骤后，方法还包括：自动驾驶装置通过无线通信模块与上位机进行信息交互。

由此可见，自动驾驶装置通过无线通信模块与上位机进行信息交互，可便于进行远程控制或者向远程端发送相关信息。

附图说明

图1是本发明无人驾驶系统实施例的结构示意图。

图2是本发明无人驾驶系统实施例中自动驾驶装置的电路框图。

图3是本发明无人驾驶系统实施例中磁写入模块的工作示意图。

图4是本发明无人驾驶系统实施例中写入电流发生器的电路原理图。

图5是本发明无人驾驶系统实施例中写入磁粉线中数据的分布示意图。

图6是本发明无人驾驶系统实施例中磁读取模块的工作示意图。

图7是本发明无人驾驶系统实施例中电流接收器的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明无人驾驶系统包括自动驾驶装置1和喷刷在基体3的磁粉线2，其中，基体3包括室内地面或墙壁、室外路面、人行道路面等可承载磁粉线2的基体。磁粉线2是通过将具有磁粉的热熔胶涂料喷刷在基体3上形成，磁粉线2存储有导向信息，用以对自动驾驶装置1的循线行驶进行导向。本实施例中，具有磁粉的热熔胶涂料是通过将预设大小的粒度的磁粉按照5％－40％的比例与热熔胶涂料混合搅拌而成，优选的，磁粉的预设大小的粒度在0.2毫米以下，磁粉按照20％的比例与热熔胶涂料混合搅拌而成。其中，磁粉包括但不限于氧化铁磁粉、二氧化铬磁粉、钴－氧化铁磁粉或铁铷硼磁粉。在设置磁粉线2时，通过将具有磁粉的热熔胶涂料加热至融化，利用热熔胶涂料划线设备将热熔胶涂料按照预定的线路、厚度和宽度均匀的喷刷在基体3上，从而形成可导向的磁粉线3。

参见图2，自动驾驶装置1包括主控电路10、磁写入模块20、磁读取模块30、障碍物探测模块40、无线通信模块50以及驾驶控制模块60，磁写入模块20、磁读取模块30、障碍物探测模块40、无线通信模块50以及驾驶控制模块60分别与主控电路10电连接。磁写入模块20用于对磁粉线2进行导向信息的写入。自动驾驶装置1通过磁读取模块30获取磁粉线2所存储的导向信息并根据导向信息沿磁粉线2循线行驶。障碍物探测模块40用获取行驶方向上的障碍物信息，自动驾驶装置1根据障碍物信息进行驾驶控制。自动驾驶装置1通过无线通信模块50与上位机进行信息交互。驾驶控制模块60用于控制自动驾驶装置1行驶，例如，根据自动驾驶装置1的位置以及坐标编码来控制行驶速度、转向、停止等操作。其中，障碍物探测模块40包括雷达探测模块或超声波探测模块，雷达探测模块和超声波探测模块均是本领域技术人员的公知技术，在此不再赘述。

参见图3，磁写入模块20包括写入电流发生器201和写入磁头202，写入电流发生器201和写入磁头202电连接，写入电流发生器201与主控电路10电连接。主控电路10向写入电流发生器201发送写入控制信号，写入电流发生器201产生相应的电流并传输至写入磁头202，使得写入磁头202产生磁场，从而磁化磁粉线2，达到写入数据的目的。写入电流发生器201可利用现有已知的写入电流发生器，用以根据主控电路10的信号产生相应的电流信号。

参见图4，本实施例的写入电流发生器201包括NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、NPN型三极管Q3和NPN型三极管Q4，NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2构成一个触发器电路，NPN型三极管Q3的集电极与NPN型三极管Q1的发射极电连接、NPN型三极管Q4的集电极与NPN型三极管Q2的发射极相连接，写入磁头202的两端分别与NPN型三极管Q1的发射极、NPN型三极管Q2的发射极电连接。写入电流发生器201通过端子203获取主控电路10的写入控制信号，若NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q4处于饱和状态，NPN型三极管Q2、NPN型三极管Q3截止，则写入磁头202的电流沿NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q4流动。若NPN型三极管Q2、NPN型三极管Q3处于饱和状态，NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q4截止，则写入磁头202的电流沿NPN型三极管Q2、NPN型三极管Q3流动。主控电路10通过写入控制信号控制写入磁头202产生磁场的强度，从而磁化磁粉线2，达到写入数据的目的。

本实施例中，导向信息是通过二进制码的方式写入磁粉线2中。例如，参见图5，磁粉线2中的信息存储段需要写入二进制码“10111100”。在进行信息写入时，主控电路10根据二进制码向写入电流发生器201发送写入控制信号，当当前二进制码为“0”时，写入电流发生器201输出的电压为低电平，当当前二进制码为“1”时，写入电流发生器201输出的电压为高电平，因此，磁粉线2上“0”对应的区域为未被磁化的区域，如图3中未被磁化的区域21，，磁粉线2上“1”对应的区域为完全被磁化的区域如图3中被磁化的区域22。

参见图6，磁读取模块30包括电流接收器301和读取磁头302，电流接收器301和读取磁头302电连接，电流接收器301与主控电路10电连接。读取磁头302获取磁粉线2的上磁场并产生相应的电流，电流接收器301接收到电流信号后将其发送至主控电路10中进行译码，从而获得磁粉线2的存储数据。例如，在经过图5中所示的信息段时，主控电路10通过对接收到的电流信号进行译码可获得二进制码“10111100”，主控电路10进一步对二进制码“10111100”进行解析，并获得该二进制码相应的信息。

参见图7，图7是本实施例的电流接收器301的电路原理图。在本实施例的电流接收器301中，PNP型三极管Q5作为射极跟随器，并作为电路的匹配级，PNP型三极管Q6和PNP型三极管Q7组成电路的放大级。在放大器电路中，PNP型三极管Q6的发射极连接有电阻R6和电容C4，PNP型三极管Q7的发射极连接有电阻R10和电容C6，可起到温度补偿的作用，且电阻R10为可调电阻，PNP型三极管Q7的第二级放大倍数可进行调节。NPN型三极管Q8组成限幅电路，NPN型三极管Q8具有一个负载截止电平，负载截止电平是由－20V的电源经过电阻R11以及－15V电源经过是电阻R12提供，幅度值大于该负载截止电平的信号才能通过限幅电路，否则便被截止不再往下级输送。NPN型三极管Q8除了限幅作用外，还具有放大的作用，可对信号进一步放大处理。信号经过NPN型三极管Q8后被输送至PNP型三极管Q9组成的功率输出级，并最终输送至主控电路10。读取磁头302读取磁粉线2中的信号，通过PNP型三极管Q5传输，并最终由电流接收器301的端子303发送至主控电路10，由主控电路10进行数据处理，从而得到相应的信息。

下面结合本发明无人驾驶系统的工作方法对本发明更详细的描述。

本发明的无人驾驶系统在工作时，需先利用磁写入模块20根据磁粉线2所处位置的路况信息对磁粉线2进行导向信息的写入。磁粉线2所处位置的路况信息包括自动驾驶装置1需要经过的路面的坡度、拐弯角度以及行驶速度等。本实施例中，导向信息包括自动驾驶装置1的当前路况控制信息和预设距离的后续路况控制信息。当前路况控制信息包括自动驾驶装置1所处路段的坡度、拐弯角度以及当前需要的行驶速度等。预设距离的后续路况控制信息包括后续路段的坡度、拐弯角度以及需要的行驶速度等，预设距离可根据实际情况进行设置，例如，当处于直线路段时，可将预设距离设置为100米，当处于多弯路段时，可将预设距离设置为20米。

在需要自动驾驶装置1进行行驶时，启动自动驾驶装置1，自动驾驶装置1通过磁读取模块30获取磁粉线2所存储的导向信息，自动驾驶装置1根据导向信息沿磁粉线2循线行驶。自动驾驶装置1启动行驶后，当自动驾驶装置1经过存储有导向信息的磁粉线2的信息段时，由于存储有信息的磁粉线带有磁场，读取磁头302在磁粉线2上移动时会产生电流信号，读取磁头302将电流信号传输至电流接收器301，接着电流接收器301将获取到的电流信号传输至主控电路10，主控电路10通过对电流信号的解析，获得导向信息后并根据导向信息控制驾驶控制模块60进行工作，从而使得自动驾驶装置1可沿着磁粉线2进行运动。驾驶控制模块60可采用现有无人驾驶的电路模块，用于控制自动驾驶装置1的行驶，此为本领域技术人员的公知技术，在此不再赘述。

在自动驾驶装置1循线驾驶的过程中，障碍物探测模块40可获取行驶方向上的障碍物信息，自动驾驶装置1根据障碍物信息进行驾驶控制。障碍物信息可包括障碍物与自动驾驶装置1的距离、障碍物的移动速度以及障碍物的方位等，障碍物探测模块40可采用现有已知的障碍物探测模块，例如雷达探测模块或超声波探测模块等，雷达探测模块和超声波探测模块均是本领域技术人员的公知技术，在此不再赘述。。本实施例中，利用障碍物探测模块40获取障碍物信息，主控电路10可通过障碍物信息作出加速、减速或停止的决定。例如，当判断障碍物处于自动驾驶装置1的正前方，并且处于静止状态时，主控电路10作出停止前行的决定；当判断障碍物处于自动驾驶装置1前方且移动速度小于自动驾驶装置1的行驶速度时，主控电路10作出减速前行的决定，并通过驾驶控制模块60控制自动驾驶装置1的移动。

在启动自动驾驶装置1后，自动驾驶装置1通过无线通信模块50与上位机进行信息交互。自动驾驶装置1在行驶过程中，可实时与上位机进行信息交互，实现远程监控自动驾驶装置1并对自动驾驶装置1进行远程控制。例如，当自动驾驶装置1行驶至红路灯路口时，上位机可通过无线通信电路50向主控电路10发送当前红绿灯的状态信息，主控电路10可根据当前红绿灯的状态信息进行行驶控制，如当前红绿灯为红灯时，自动驾驶装置1停止前行，前红绿灯为绿灯时，自动驾驶装置1匀速前行。又例如，当自动驾驶装置1在出现故障、无法读取磁粉线数据或无法循线时，自动驾驶装置1可通过无线通信模块50向上位机发送相应的故障信息，以便上位机获知并采取相应的控制操作。此外，在红绿灯路口的磁粉线2两侧还可设置与红路灯系统连接的地感装置(未示出)，同时，自动驾驶装置1设置有与感应装置(未示出)，自动驾驶装置1经过地感装置时，红绿灯的信息可通过地感装置发送至自动驾驶装置1，从而使得自动驾驶装置1可准确判断当前红绿灯的信息，以便进行驾驶控制。

需要说明的是，本发明的无人驾驶系统及其工作方法可应用于公共道路、停车场、盲道、家庭机器人控制循线、自动送货机器人通道，仓库运输、无人工厂等场所，可根据不同的场所相应的设置磁粉线的线路以及自动驾驶装置的控制规则，从而实现无人驾驶系统。

由上述可知，本发明的无人驾驶系统通过利用磁粉线进行自动驾驶装置的循线行驶引导，由于磁粉线可通过喷刷的方式进行铺设，可简化引导设施，降低无人驾驶系统的复杂程度和成本。同时，利用磁粉线进行导向信息的存储，自动驾驶装置可根据当前的路况信息对应的导向信息进行行驶，可使无人驾驶装置行驶线路更加精确。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人驾驶系统，其特征在于，包括：

喷刷在基体的磁粉线，所述磁粉线存储有导向信息，所述导向信息是通过二进制码的方式写入所述磁粉线中，所述导向信息包括自动驾驶装置的当前路况控制信息和预设距离的后续路况控制信息；

自动驾驶装置，所述自动驾驶装置设置有主控电路、磁写入模块和磁读取模块，所述磁写入模块和所述磁读取模块与所述主控电路电连接，所述自动驾驶装置通过所述磁写入模块对所述磁粉线进行所述导向信息的写入，所述自动驾驶装置通过所述磁读取模块获取所述磁粉线所存储的所述导向信息并根据所述导向信息沿所述磁粉线循线行驶。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶系统，其特征在于，

所述自动驾驶装置还设置有障碍物探测模块，所述自动驾驶装置通过所述障碍物探测模块获取行驶方向上的障碍物信息，所述自动驾驶装置根据所述障碍物信息进行驾驶控制。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶系统，其特征在于，

所述自动驾驶装置还设置有无线通信模块，所述自动驾驶装置通过所述无线通信模块与上位机进行信息交互。

4.一种无人驾驶系统的工作方法，应用于上述权利要求1所述的无人驾驶系统，其特征在于，包括：启动所述自动驾驶装置；

所述自动驾驶装置通过磁读取模块获取所述磁粉线所存储的所述导向信息；

所述自动驾驶装置根据所述导向信息沿所述磁粉线循线行驶。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶系统的工作方法，其特征在于，所述自动驾驶装置设置有磁写入模块，在所述自动驾驶装置通过磁读取模块获取所述磁粉线所存储的所述导向信息的步骤前，所述方法还包括：所述磁写入模块根据所述磁粉线所处位置的路况信息对所述磁粉线进行所述导向信息的写入。

6.根据权利要求4或5所述的无人驾驶系统的工作方法，其特征在于，所述自动驾驶装置还设置有障碍物探测模块，在所述自动驾驶装置根据所述导向信息沿所述磁粉线循线行驶的步骤后，所述方法还包括：所述自动驾驶装置通过所述障碍物探测模块获取行驶方向上的障碍物信息，所述自动驾驶装置根据所述障碍物信息进行驾驶控制。

7.根据权利要求4或5所述的无人驾驶系统的工作方法，其特征在于：所述自动驾驶装置还设置有无线通信模块，在启动所述自动驾驶装置的步骤后，所述方法还包括：

所述自动驾驶装置通过所述无线通信模块与上位机进行信息交互。

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