CN109917792A - 一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统 - Google Patents

一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统 Download PDF

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Abstract

本发明所述一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，属于智能安全控制领域和无人驾驶智能交通领域。包括传感器模块、数据筛选模块、障碍物检测模块、防碰撞决策模块和刹车模块；所述传感器模块、数据筛选模块、障碍物检测模块、防碰撞决策模块和刹车模块依次电连接设置；本发明所述自主防碰撞系统可以解决观光电动车在景区、园区里无人驾驶的安全问题，适用于自助游览观光的低速观光电动车无人驾驶系统。

Description

一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统
技术领域
本发明属于智能安全控制领域和无人驾驶智能交通领域，具体地，涉及一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统。
背景技术
随着社会经济和科技的不断进步，人们对无人驾驶产品需求越来越急迫，尤其是无人驾驶观光电动车在景区、园区等公共场所的应用，但是安全性是首要的，因此基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统非常重要。
公布号为CN107678426A的中国发明专利公开了一种自动行驶汽车的防碰撞系统，硕士论文《汽车行驶中防碰撞智能控制系统设计》公开的一种可以自动辅助驾驶员避免汽车碰撞事故发生的智能装置，但这两个系统都是针对人工驾驶的情况，仅仅是一种辅助系统，无法解决无人驾驶观光电动车的安全性问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决在景区、园区等公共场所环境中无人驾驶观光电动车的安全性问题，提出了一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统。
为了实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：
提供一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，包括传感器模块、数据筛选模块、障碍物检测模块、防碰撞决策模块和刹车模块；所述传感器模块、数据筛选模块、障碍物检测模块、防碰撞决策模块和刹车模块依次电连接设置。
所述传感器模块用于采集原始数据，所述传感器模块包括一线激光雷达传感器，所述一线激光雷达传感器安装在无人驾驶观光电动车的车身前部中间的水平位置。
所述数据筛选模块用于筛选所述一线激光雷达传感器收集和采集的原始数据，并保留对自主防碰撞系统有用的数据一。
所述障碍物检测模块用于将所述数据筛选模块中保留的数据一中位置接近的坐标点聚成一个类，每个类作为一个障碍物，同时计算出每个障碍物离车辆的中心距离。
所述防碰撞决策模块用于根据障碍物检测模块检测出的结果和距离判断是否应该进行刹车动作。
进一步地，所述数据筛选模块包括数据采集单元、角度范围筛选单元和距离范围筛选单元电连接设置。
所述数据采集单元、角度范围筛选单元和距离范围筛选单元依次电连接设置。
所述数据采集单元用于采集一线激光雷达传感器采集的原始数据，所述原始数据是一组极坐标系坐标点P{p1,p2,p3,...,pk,...,pn}，每个坐标点是由角度和离车辆距离组成，第k个坐标点可以表示为pk(θk,dk)，其中角度θk的单位为度，距离dk的单位为米。
所述角度范围筛选单元用于要求筛选保留无人驾驶观光电动车正前方60度范围内的数据，满足-30≤θk≤30的数据保留，角度范围以车辆纵轴线为0度，左侧为负，右侧为正。
所述距离范围筛选单元用于筛选保留无人驾驶观光电动车正前方10米范围内的数据，满足0<dk≤10的数据保留。
进一步地，所述障碍物检测模块包括坐标点归类单元、障碍物类进行中心点距离计算单元和中心距离进行排序单元，所述坐标点归类单元、障碍物类进行中心点距离计算单元和中心距离进行排序单元依次电连接设置。
所述坐标点归类单元用于两个坐标点pi(θi,di)和pj(θj,dj)满足条件|θi-θj|≤3和|di-dj|≤0.05则认为是属于一个类，将所有点进行遍历判断，得到所有的障碍物类。
所述障碍物类进行中心点距离计算单元用于对坐标点归类单元中得到的障碍物类进行中心点距离计算，设一个障碍物类有N个坐标点组成，则这个N个坐标点的距离值的算术平均值为该障碍物离车辆的中心距离，用dc表示，单位是米；
所述中心距离进行排序单元对障碍物类进行中心点距离计算单元中的中心距离进行排序，得到离车辆最近的距离dmin，单位是米。
进一步地，所述防碰撞决策模块包括是否检测到障碍物判断单元和离车辆最近的障碍物距离判断单元，所述是否检测到障碍物判断单元和离车辆最近的障碍物距离判断单元依次电连接设置。
所述是否检测到障碍物判断单元用于判断是否检测到障碍物。
如果检测到车辆前方有障碍物则将检测信号传递给进行离车辆最近的障碍物距离判断单元进行判断，否则不需要进行刹车。
所述离车辆最近的障碍物距离判断单元判断离车辆最近的障碍物距离dmin是否满足dmin≤1.5，如果满足则立即刹车，否则不需要进行刹车。
进一步地，所述坐标点归类单元与距离范围筛选单元电连接，所述中心距离进行排序单元与否检测到障碍物判断单元电连接设置，所述离车辆最近的障碍物距离判断单元与刹车模块电连接设置。
进一步地，所述一线激光雷达传感器的安装高度为0.4m～0.6m，所述安装高度指一线激光雷达传感器到无人驾驶观光电动车轮胎最底面的距离。
更进一步地，所述自主防碰撞系统应用于无人驾驶观光电动车的行驶速度低于50千米/小时。
进一步地，所述一线激光雷达传感器安装在无人驾驶观光电动车的车身前部中间的水平位置，不能上下倾斜。
与现有技术想比，本发明的有益效果如下：
与现有技术中的防碰撞系统想比，本发明所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统很好地解决在景区、园区等公共场所环境中无人驾驶观光电动车的安全性问题，保障车辆和行人的安全；仅用一个一线激光雷达传感器，造价成本底；本发明所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统具有高效实时性，满足实际应用需求，值得推广使用。
附图说明
图1为本发明所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统示意图；
附图中：
100.传感器模块，200.数据筛选模块，300.障碍物检测模块；400.防碰撞决策模块，500.刹车模块；
201.数据采集单元，202.角度范围筛选单元，203.距离范围筛选单元；
301.坐标点归类单元，302.障碍物类进行中心点距离计算单元，303.中心距离进行排序单元；
401.否检测到障碍物判断单元，402.离车辆最近的障碍物距离判断单元。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
如图1所示，提供一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，包括传感器模块100、数据筛选模块200、障碍物检测模块300、防碰撞决策模块400和刹车模块500；所述传感器模块100、数据筛选模块200、障碍物检测模块300、防碰撞决策模块400和刹车模块500依次电连接设置。
所述传感器模块100用于采集原始数据，所述传感器模块100包括一线激光雷达传感器，所述一线激光雷达传感器安装在无人驾驶观光电动车的车身前部中间的水平位置。
所述数据筛选模块200用于筛选所述一线激光雷达传感器收集和采集的原始数据，并保留对自主防碰撞系统有用的数据一。
所述障碍物检测模块300用于将所述数据筛选模块200中保留的数据一中位置接近的坐标点聚成一个类，每个类作为一个障碍物，同时计算出每个障碍物离车辆的中心距离。
所述防碰撞决策模块400用于根据障碍物检测模块300检测出的结果和距离判断是否应该进行刹车动作。
作为上述实施方式进一步地改进，所述数据筛选模块200包括数据采集单元201、角度范围筛选单元202和距离范围筛选单元203电连接设置。
所述数据采集单元201、角度范围筛选单元202和距离范围筛选单元203依次电连接设置。
所述数据采集单元201用于采集一线激光雷达传感器采集的原始数据，所述原始数据是一组极坐标系坐标点P{p1,p2,p3,...,pk,...,pn}，每个坐标点是由角度和离车辆距离组成，第k个坐标点可以表示为pk(θk,dk)，其中角度θk的单位为度，距离dk的单位为米。
所述角度范围筛选单元202用于要求筛选保留无人驾驶观光电动车正前方60度范围内的数据，满足-30≤θk≤30的数据保留，角度范围以车辆纵轴线为0度，左侧为负，右侧为正。
所述距离范围筛选单元203用于筛选保留无人驾驶观光电动车正前方10米范围内的数据，满足0<dk≤10的数据保留。
作为上述实施方式进一步地改进，所述障碍物检测模块300包括坐标点归类单元301、障碍物类进行中心点距离计算单元302和中心距离进行排序单元303，所述坐标点归类单元301、障碍物类进行中心点距离计算单元302和中心距离进行排序单元303依次电连接设置。
所述坐标点归类单元301用于两个坐标点pi(θi,di)和pj(θj,dj)满足条件|θi-θj|≤3和|di-dj|≤0.05则认为是属于一个类，将所有点进行遍历判断，得到所有的障碍物类。
所述障碍物类进行中心点距离计算单元302用于对坐标点归类单元301中得到的障碍物类进行中心点距离计算，设一个障碍物类有N个坐标点组成，则这个N个坐标点的距离值的算术平均值为该障碍物离车辆的中心距离，用dc表示，单位是米；
所述中心距离进行排序单元303对障碍物类进行中心点距离计算单元302中的中心距离进行排序，得到离车辆最近的距离dmin，单位是米。
作为上述实施方式进一步地改进，所述防碰撞决策模块400包括是否检测到障碍物判断单元401和离车辆最近的障碍物距离判断单元402，所述是否检测到障碍物判断单元401和离车辆最近的障碍物距离判断单元402依次电连接设置。
所述是否检测到障碍物判断单元401用于判断是否检测到障碍物。
如果检测到车辆前方有障碍物则将检测信号传递给进行离车辆最近的障碍物距离判断单元402进行判断，所述离车辆最近的障碍物距离判断单元402判断离车辆最近的障碍物距离dmin是否满足dmin≤1.5，如果满足则立即刹车，否则不需要进行刹车。
所述离车辆最近的障碍物距离判断单元402判断离车辆最近的障碍物距离dmin是否满足dmin≤1.5，如果满足则立即刹车，否则不需要进行刹车。
作为上述实施方式进一步地改进，所述坐标点归类单元301与距离范围筛选单元203电连接，所述中心距离进行排序单元303与否检测到障碍物判断单元401电连接设置，所述离车辆最近的障碍物距离判断单元402与刹车模块500电连接设置。
作为上述实施方式进一步地改进，所述一线激光雷达传感器的安装高度为0.4m～0.6m，所述安装高度指一线激光雷达传感器到无人驾驶观光电动车轮胎最底面的距离。
作为上述实施方式进一步地改进，所述自主防碰撞系统应用于无人驾驶观光电动车的行驶速度低于50千米/小时。
作为上述实施方式进一步地改进，所述一线激光雷达传感器安装在无人驾驶观光电动车的车身前部中间的水平位置，不能上下倾斜。
与现有技术中的防碰撞系统想比，本发明所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统很好地解决在景区、园区等公共场所环境中无人驾驶观光电动车的安全性问题，保障车辆和行人的安全；仅用一个一线激光雷达传感器，造价成本底；本发明所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统具有高效实时性，满足实际应用需求，值得推广使用。

Claims (7)

1.一种基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，其特征在于，包括传感器模块、数据筛选模块、障碍物检测模块、防碰撞决策模块和刹车模块；所述传感器模块、数据筛选模块、障碍物检测模块、防碰撞决策模块和刹车模块依次电连接设置；
所述传感器模块用于采集原始数据，所述传感器模块包括一线激光雷达传感器，所述一线激光雷达传感器安装在无人驾驶观光电动车的车身前部中间的水平位置；
所述数据筛选模块用于筛选所述一线激光雷达传感器收集和采集的原始数据，并保留对自主防碰撞系统有用的数据一；
所述障碍物检测模块用于将所述数据筛选模块中保留的数据一中位置接近的坐标点聚成一个类，每个类作为一个障碍物，同时计算出每个障碍物离车辆的中心距离。
所述防碰撞决策模块用于根据障碍物检测模块检测出的结果和距离判断是否应该进行刹车动作。
2.根据权利要求1所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，其特征在于，所述数据筛选模块包括数据采集单元、角度范围筛选单元和距离范围筛选单元电连接设置；
所述数据采集单元、角度范围筛选单元和距离范围筛选单元依次电连接设置；
所述数据采集单元用于采集一线激光雷达传感器采集的原始数据，所述原始数据是一组极坐标系坐标点P{p1,p2,p3,...,pk,...,pn}，每个坐标点是由角度和离车辆距离组成，第k个坐标点可以表示为pk(θk,dk)，其中角度θk的单位为度，距离dk的单位为米；
所述角度范围筛选单元用于要求筛选保留无人驾驶观光电动车正前方60度范围内的数据，满足-30≤θk≤30的数据保留，角度范围以车辆纵轴线为0度，左侧为负，右侧为正；
所述距离范围筛选单元用于筛选保留无人驾驶观光电动车正前方10米范围内的数据，满足0<dk≤10的数据保留。
3.根据权利要求2所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，其特征在于，所述障碍物检测模块包括坐标点归类单元、障碍物类进行中心点距离计算单元和中心距离进行排序单元，所述坐标点归类单元、障碍物类进行中心点距离计算单元和中心距离进行排序单元依次电连接设置；
所述坐标点归类单元用于两个坐标点pi(θi,di)和pj(θj,dj)满足条件|θi-θj|≤3和|di-dj|≤0.05则认为是属于一个类，将所有点进行遍历判断，得到所有的障碍物类。
所述障碍物类进行中心点距离计算单元用于对坐标点归类单元中得到的障碍物类进行中心点距离计算，设一个障碍物类有N个坐标点组成，则这个N个坐标点的距离值的算术平均值为该障碍物离车辆的中心距离，用dc表示，单位是米。
所述中心距离进行排序单元对障碍物类进行中心点距离计算单元中的中心距离进行排序，得到离车辆最近的距离dmin，单位是米。
4.根据权利要求3所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，其特征在于，所述防碰撞决策模块包括是否检测到障碍物判断单元和离车辆最近的障碍物距离判断单元，所述是否检测到障碍物判断单元和离车辆最近的障碍物距离判断单元依次电连接设置；
所述是否检测到障碍物判断单元用于判断是否检测到障碍物；
如果检测到车辆前方有障碍物则将检测信号传递给进行离车辆最近的障碍物距离判断单元进行判断，否则不需要进行刹车；
所述离车辆最近的障碍物距离判断单元判断离车辆最近的障碍物距离dmin是否满足dmin≤1.5，如果满足则立即刹车，否则不需要进行刹车。
5.根据权利要求4所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，其特征在于，所述坐标点归类单元与距离范围筛选单元电连接，所述中心距离进行排序单元与否检测到障碍物判断单元电连接设置，所述离车辆最近的障碍物距离判断单元与刹车模块电连接设置。
6.根据权利要求1所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，其特征在于，所述一线激光雷达传感器的安装高度为0.4m～0.6m，所述安装高度指一线激光雷达传感器到无人驾驶观光电动车轮胎最底面的距离。
7.根据权利要求1～6任意一项所述基于无人驾驶观光电动车的自主防碰撞系统，其特征在于，所述自主防碰撞系统应用于无人驾驶观光电动车的行驶速度低于50千米/小时。
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