CN110096003A - 一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器 - Google Patents

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龚进峰
戎辉
唐风敏
王文扬
胡宁
陈祥威
袁安录
张东伟
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Abstract

本发明提供了一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，主芯片包括微处理器MPU、微控制单元MCU以及4G模组LTE Modem；外设包括加速度传感器、陀螺仪、定位模块、V2X模块、WiFi及蓝牙模块、硬件安全模块。微控制器MPU与V2X芯片连接，用于接收处理无人驾驶汽车周围环境感知信息；微控制单元MCU用于采集车辆的位置信息、状态信息以及汽车的加速度信号；4G模组LTE Modem用于车辆实现实时联网，连接服务器平台，以及建立热点。本发明通过基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，极大提高了无人驾驶汽车行驶安全性，具有测试运行效果良好，系统稳定性可靠，使用简单方便等优点。

Description

一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器
技术领域
本发明属于控制器技术领域，尤其是涉及一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器。
背景技术
无人驾驶网联控制器是实现无人驾驶汽车的重要组成部分。美国谷歌公司作为最先发展无人驾驶技术的公司，其研制的全自动驾驶汽车能够实现自动起动行驶与停车。谷歌自动驾驶汽车项目重组为一家名为Waymo的独立公司。Waymo于2017年11月7日对外宣布，将对不配备安全驾驶员的无人驾驶汽车进行测试。预计无人驾驶汽车测试活动将在2019年加速，2019年Waymo可能将会在公路上部署更多完全无人驾驶汽车。除了传统汽车业强国与谷歌等互联网企业已经开始无人驾驶汽车的研发并且已经取得了相当好的成果之外，苹果、Uber等也已经将业务范围向无人驾驶汽车倾斜。目前，国内的百度、长安等企业以及国防科技大学、军事交通学院等军事院校的无人驾驶汽车走在国内研发的前列。例如长安汽车实现了无人驾驶汽车从重庆出发一路北上到达北京的国内无人驾驶汽车长途驾驶记录。百度汽车同样在北京进行了初次无人驾驶汽车在北京道路的实验并且取得了成功，并2018年成功量产世界第一款无人驾驶汽车阿伯龙。而到2020年，无人驾驶车辆有望在北京到崇礼的延崇高速路上实现道路测试。相关技术的快速发展无疑为无人驾驶的未来提供了强有力的技术支持，未来的某天，当无人驾驶汽车普及，很多现有的社会制度将会受到强烈的冲击，比如人们不再需要驾照与保险这个硬性规定。随着信息技术的普及，无人驾驶汽车必将会与移动通信技术相连接，无人驾驶汽车通过移动通信可随时保持联系。如果是电动无人驾驶汽车，或许从国家电网公司购买电动汽车也不再是遥不可及，油费将会被电费取代，加油站也将会被拆除。马路上的出租汽车也不需要“的哥”，出租车司机这个职业将会渐渐消失。无人驾驶的出现，带给了我们无限美好的憧憬。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，以通过无人驾驶网联控制器，实现远程对无人驾驶汽车的控制，以及远程查询车辆的位置及状态信息。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，微处理器MPU、微控制单元MCU、以及4G模组LTE Modem；
所述微控制器MPU连接V2X芯片，用于接收处理无人驾驶汽车周围环境感知信息；
所述微控制单元MCU用于采集车辆的位置信息、状态信息以及汽车的加速度信号，负责与车辆的通信；
所述4G模组LTE Modem用于车辆实现实时联网，连接服务器平台，以及建立热点；
所述微处理器MPU通过硬件加密芯片与微控制单元MCU以及4G模组LTE Modem进行数据通信。
进一步的，所述微控制器MPU采用iMX 6Quad系列微处理器。
进一步的，所述微控制单元MCU与4G模组LTE Modem通过串口进行通信。
进一步的，所述微控制单元MCU实现对陀螺仪、加速度传感器、定位模块以及CAN总线模块的连接与管理。
进一步的，所述微处理器MPU还外接LPDDR3以及EMMC，实现大数据存储与处理。
进一步的，所述MPU与V2X芯片通过USB连接。
进一步的，所述4G模组LTE Modem还通过SDIO接口连接WIFI/BT。
进一步的，还包括电源管理单元PMU，用于为各单元供电。
进一步的，所述硬件加密芯片型号为SMEC98SP。
相对于现有技术，本发明所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器具有以下优势：
本发明通过基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，用户可以通过网络和客户端程序来查看远程车辆状态数据、远程控制汽车，无人驾驶汽车可以获取周围盲区环境信息，极大提高了无人驾驶汽车行驶安全性，具有测试运行效果良好，系统稳定性可靠，使用简单方便等优点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器示意图；
图2为本发明实施例所述的IMX6的电路图；
图3为本发明实施例所述的定位模块的电路图；
图4为本发明实施例所述的CAN总线模块的电路图；
图5为本发明实施例所述的陀螺仪芯片的电路图；
图6为本发明实施例所述的LTEmodem电路图；
图7为本发明实施例所述的V2X电线接收电路图；
图8为本发明实施例所述的MCU的电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明为一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，主要包括微处理器MPU(IMX6)、微控制单元MCU(S32K144)以及4G模组LTE Modem(ec20r2p0)；
微控制器MPU用以与V2X芯片连接，主要承担接收处理无人驾驶汽车周围环境感知信息；在自动驾驶模式下，能够通过对实时交通信息的分析，自动选择路况最佳的行驶路线，从而大大缓解交通堵塞。除此之外，通过使用车载传感器和摄像系统，还可以感知周围环境，做出迅速调整，从而实现“零交通事故”，例如，如果行人突然出现，可以自动减速至安全速度或停车。车辆、交通路口以及基站之间都加入V2X技术，是未来智能交通运输系统的关键技术。它使得车与车、车与基站、基站与基站之间能够通信。从而获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，从而提高驾驶安全性、减少拥堵、提高交通效率、提供车载娱乐信息等。
微控制单元MCU用以采集车辆的位置信息、状态信息以及汽车的加速度信号，主要负责与车辆的基本通信；4G模组LTE Modem主要使得车辆实现实时联网，连接服务器平台，以及建立热点供车内人员使用；其中，微控制单元MCU实现对陀螺仪、加速度传感器、定位模块以及CAN总线模块的连接与管理，4G模组LTE Modem实现对WiFi、蓝牙以及4G网络的连接与管理，微处理器MPU外接V2X模块外，要外挂LPDDR3以及EMMC，实现大数据存储与处理。
所述微控制器MPU采用iMX 6Quad系列微处理器；
所述微控制单元MCU与4G模组LTE Modem通过串口进行通信；
所述微处理器MPU通过硬件加密芯片SMEC98SP与微控制单元MCU以及4G模组LTEModem进行数据通信。
如图2所示为微控制器MPU的IMX6的电路图。
如图3所示为定位模块的电路图，采用maxm8q01a型号的芯片。
如图4所示为CAN总线模块的电路图。
如图5所示为陀螺仪芯片的电路图。
如图6所示为LTEmodem的电路图。
如图7所示为V2X电线接收电路图。
如图8所示为MCU电路图，采用的型号为s32k144pln100，其中，MCU_DTR引脚连接MPU的UART1_RXD；MCU的WAKEUP4G连接ec20r2p0的GPIO1，作为LTE模块的外部唤醒信号，使得MCU唤醒LTE模块；GNSS_3V3_EN引脚通过电瓶转换芯片控制定位芯片ATGM336H的电源供应；MCU_CAN1/CAN2/CAN3_EN引脚连接CAN收发器的EN引脚；MCU_GYRO_INT1连接陀螺仪的INT1引脚，数据通过I2C_SDA1输入输出；V2X芯片通过UART1_RXD引脚接收环境数据，然后利用USB接口与MPU连接。
基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器可以实现车辆的实时联网，无人车可凭借无人驾驶控制器获取重要交通路口的其它车辆行驶信息，进而影响无人驾驶控制策略，防止出现交通事故；当出现交通事故时，无人车可通过加速度传感器和陀螺仪出发报警，微处理器MPU可以将微控制单元MCU获取的车辆CAN总线的状态信息、GNSS定位信息通过网络传送至服务器平台，能够及时获得救援以及后续的事故分析；为了方便乘客，车内用户可通过4G模组LTE Modem建立的WiFi热点在车内上网；硬件加密芯片可以防止信息泄露，加快处理器处理速度。基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，对无人车的感知、决策、控制以及安全具有很大的价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：包括微处理器MPU、微控制单元MCU、以及4G模组LTE Modem；
所述微控制器MPU连接V2X芯片，用于接收处理无人驾驶汽车周围环境感知信息；
所述微控制单元MCU用于采集车辆的位置信息、状态信息以及汽车的加速度信号，负责与车辆的通信；
所述4G模组LTE Modem用于车辆实现实时联网，连接服务器平台，以及建立热点；
所述微处理器MPU通过硬件加密芯片与微控制单元MCU以及4G模组LTEModem进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：所述微控制器MPU采用iMX 6Quad系列微处理器。
3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：所述微控制单元MCU与4G模组LTE Modem通过串口进行通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：所述微控制单元MCU实现对陀螺仪、加速度传感器、定位模块以及CAN总线模块的连接与管理。
5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：所述微处理器MPU还外接LPDDR3以及EMMC，实现大数据存储与处理。
6.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：所述MPU与V2X芯片通过USB连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：所述4G模组LTE Modem还通过SDIO接口连接WIFI/BT。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：还包括电源管理单元PMU，用于为各单元供电。
9.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式Linux的无人驾驶网联控制器，其特征在于：所述硬件加密芯片型号为SMEC98SP。
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