CN110294016A - 一种自动驾驶avg转向控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动驾驶AVG转向控制系统及方法，包括感知层、决策层及执行层，感知层包括传感器、摄像机、雷达装置、编码器，用于采集车况信息、路况信息，并将信息传递给决策层；决策层包括整车控制器VCU、转向电子控制单元ECU，决策层根据获得的相应信息参数判断车辆是否需要转向、及转向时是否达到预期转角，并根据车速、车重等因素计算目标控制压力，向执行层发送控制指令；执行层包括液压助力系统，根据决策层传来的控制指令驱动车轮转动，实现无人驾驶在车辆载重不同时的转向调节，有效增强无人驾驶车辆在转弯处的稳定性和平衡性，提高无人驾驶车辆在转弯处的安全，同时减少路径规划中的误差。

Description

一种自动驾驶AVG转向控制系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车行业，具体涉及一种自动驾驶AVG转向控制系统及方法。

背景技术

自动驾驶概念目前比较流行，因此也应运而生了一些封闭场景的自动驾驶汽车，如观光车、港口AGV小车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)。由于AGV的集装箱大小不同及货物重量不同、车速也有可能不相同，因此在转弯时可能会造成比较大的误差，运动轨迹不平滑，也有可能会影响到车辆的轨迹规划。

目前很多自动驾驶AGV转向系统都设计有缺陷，车轮转向速度在任何状态下都是固定值，可能会造成车辆本身的不安全，也可能造成了车身的运动轨迹规划在转角处的偏移，甚至造成了车身控制系统的极速纠偏(如有方向盘，可以看到有时在转弯处其转动速度非常快)，严重影响了乘坐舒适感或造成车身不稳定。

发明内容

本发明提供一种自动驾驶AVG转向控制系统及方法，针对不同的路况设计出不同的转向速度，类似人手动操作方向盘，增加了车辆的灵活性，提高了应对复杂情况的能力，使自动驾驶更加智能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种自动驾驶AVG转向控制系统，包括感知层、决策层及执行层，感知层和执行层分别与决策层相连通；

所述感知层包括传感器、摄像机、雷达装置、编码器，用于采集车况信息、路况信息，并将信息传递给决策层；

所述决策层包括整车控制器VCU、转向电子控制单元ECU，整车控制器用于根据获得的相应信息参数判断是否转向，并向转向电子控制单元ECU发送转向命令，同时将车况信息发送给转向电子控制单元ECU，转向电子控制单元ECU用于接收整车控制器VCU发送的转向命令，根据目标速度、车况信息计算目标推力值，根据接收到的编码器传来的实时转向角度信息判断是否达到预期转角，并向执行层发送控制指令，以及向整车控制器VCU返回转向实时状态信息；

所述执行层包括液压助力系统，用于对决策层传来的控制指令进行快速响应，驱动车轮转动，实现车辆直行或转向。

作为上述方案的优选，所述传感器包括车速传感器、重量传感器，所述速传感器、重量传感器、摄像机及雷达装置安装在车辆上，分别与整车控制器的输入端连接，整车控制器与转向电子控制单元ECU连接，转向电子控制单元ECU的输出端与液压助力系统连接，所述编码器安装在车轮上，与转向电子控制单元ECU的输入端连接。

作为上述方案的优选，所述车况信息包括车辆重量和车辆速度。

一种自动驾驶AVG转向控制方法，包括以下步骤：

S1、感知层实时采集车况信息、路况信息，并将信息传递给整车控制器VCU；

S2、整车控制器VCU根据获得的相应车况和路况信息参数进行解析，针对当前工况判断是否转向，并向转向电子控制单元ECU发送转向命令，同时将车速、车重信息发送给转向电子控制单元ECU；

S3、转向电子控制单元ECU在接收到整车控制器VCU发送的转向命令后，读取车速、车重信息，根据车速、车重信息经由目标速度换算得到目标推力值，生成控制命令，并将控制指令发送给液压助力系统；

S4、液压助力系统根据决策层传来的转向控制指令，驱动车轮转动；

S5、转向电子控制单元ECU接收编码器采集的车轮实时转向角度信息，根据实际转向角度值与目标转向角度值对比，判断是否达到预期转角，若判断为是，则停止控制指令，并向整车控制器VCU返回转向实时状态信息，否则，持续向液压助力系统发送控制指令，直至完成车辆转向。

由于具有上述结构，本发明的有益效果在于：

本申请针对不同的车重、车速设计出不同的转向速度，并根据编码器采集的车轮实时转向角度信息，判断车体是否达到预期转角，进而实现无人驾驶在车辆载重不同时的转向调节，类似人手动操作方向盘，有效增强无人驾驶车辆在转弯处的稳定性、平衡性、灵活性和安全性；减小车重、速度等因素对转弯处轨迹规划的影响，进而减少路径规划中的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明一种自动驾驶AVG转向控制系统的整体系统架构图；

图2为本发明一种自动驾驶AVG转向控制系统的感知层与决策层连接关系示意图；

图3为本发明一种自动驾驶AVG转向控制方法的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本实施例提供一种自动驾驶AVG转向控制系统，包括感知层、决策层及执行层，感知层和执行层分别与决策层相连通；

所述感知层相当于无人驾驶车辆的眼睛，包括传感器、摄像机、雷达装置、编码器，用于采集车况信息、路况信息，并将信息传递给决策层，方便其控制决策；

所述决策层包括整车控制器VCU、转向电子控制单元ECU，整车控制器VCU功能很强大，但是在本实施例中的主要工作为根据获得的相应信息参数判断是否转向，并向转向电子控制单元ECU发送转向命令，同时将车况信息发送给转向电子控制单元ECU；

转向电子控制单元ECU用于接收整车控制器VCU发送的转向命令，根据目标速度、车况信息计算目标推力值，根据接收到的编码器传来的实时转向角度信息判断是否达到预期转角，并向执行层发送控制指令，以及向整车控制器VCU返回转向实时状态信息；

所述执行层包括液压助力系统，液压助力系统为现有技术，可以采用力士乐生产的液压助力系统，其原理与电子助力转向系统EPS(Electrical Power Steering，简称EPS)类似，用于对决策层传来的控制指令进行快速响应，驱动车轮转动，实现车辆直行或转向。其端口预留±10V接口，与之对应为正负推力，推力的大小代表推动速度的快慢，电压值与推力呈线性关系。

所述传感器包括车速传感器、重量传感器，所述速传感器、重量传感器、摄像机及雷达装置安装在车辆上，分别与整车控制器VCU的输入端连接，整车控制器VCU与转向电子控制单元ECU连接，转向电子控制单元ECU的输出端与液压助力系统连接，所述编码器安装在车轮上，与转向电子控制单元ECU的输入端连接，用于检测车轮实时角度。

所述车况信息包括车辆重量和车辆速度。

本实施例还提供一种自动驾驶AVG转向控制方法，包括以下步骤：

S1、感知层实时采集车况信息、路况信息，并将信息传递给整车控制器VCU；

S2、整车控制器VCU根据获得的相应车况和路况信息参数进行解析，针对当前工况判断是否转向，并向转向电子控制单元ECU发送转向命令，同时将车速、车重信息发送给转向电子控制单元ECU；

S3、转向电子控制单元ECU在接收到整车控制器VCU发送的转向命令后，读取车速、车重信息，根据车速、车重信息经由目标速度计算得到目标推力值，生成控制命令，并将控制指令发送给液压助力系统，使车体在转弯时能够按照预设的目标车速行驶。本实施例中，测试车辆为前驱车，为了简化车辆运动方式，在ECU工作时，可以根据自行车模型给车辆建模，即将车辆看作一辆自行车，其两个前轮和两个后轮分别看作运动同步；

S4、液压助力系统根据决策层传来的转向控制指令，驱动车轮转动；

S5、转向电子控制单元ECU接收编码器采集的车轮实时转向角度信息，根据实际转向角度值与目标转向角度值对比，判断是否达到预期转角，若判断为是，则停止控制指令，并向整车控制器VCU返回转向实时状态信息，否则，持续向液压助力系统发送控制指令，液压助力系统持续给车轮施加推力，直至完成车辆转向。

该转向控制系统与刹车系统配合使用，能够实现车辆自动控制车速，使得自动驾驶AVG 在直线运行和转弯运行时都能够按照预设速度行驶，进而使运行更加平稳、安全，更加智能化。

本实施例中，传感器、摄像机、雷达装置、编码器均采用现有技术，其中车速传感器的型号为EWTS53AA15096372，重量传感器的型号为Mettler Toledo SB-20T，雷达装置可以采用型号为RPLIDAR A2的激光雷达，摄像机可以采用型号DS-2CE56D9T-IT3，编码器的型号为ZKT-66。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种自动驾驶AVG转向控制系统，其特征在于：包括感知层、决策层及执行层，感知层和执行层分别与决策层相连通；

所述感知层包括传感器、摄像机、雷达装置、编码器，用于采集车况信息、路况信息，并将信息传递给决策层；

所述决策层包括整车控制器VCU、转向电子控制单元ECU，整车控制器用于根据获得的相应信息参数判断是否转向，并向转向电子控制单元ECU发送转向命令，同时将车况信息发送给转向电子控制单元ECU，转向电子控制单元ECU用于接收整车控制器VCU发送的转向命令，根据目标速度、车况信息计算目标推力值，根据接收到的编码器传来的实时转向角度信息判断是否达到预期转角，并向执行层发送控制指令，以及向整车控制器VCU返回转向实时状态信息；

所述执行层包括液压助力系统，用于对决策层传来的控制指令进行快速响应，驱动车轮转动，实现车辆直行或转向。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶AVG转向控制系统，其特征在于：所述传感器包括车速传感器、重量传感器，所述速传感器、重量传感器、摄像机及雷达装置安装在车辆上，分别与整车控制器VCU的输入端连接，整车控制器VCU与转向电子控制单元ECU连接，转向电子控制单元ECU的输出端与液压助力系统连接，所述编码器安装在车轮上，与转向电子控制单元ECU的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的自动驾驶AVG转向控制系统，其特征在于：所述车况信息包括车辆重量和车辆速度。

4.根据权利要求3所述的一种自动驾驶AVG转向控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、感知层实时采集车况信息、路况信息，并将信息传递给整车控制器VCU；

S2、整车控制器VCU根据获得的相应车况和路况信息参数进行解析，针对当前工况判断是否转向，并向转向电子控制单元ECU发送转向命令，同时将车速、车重信息发送给转向电子控制单元ECU；

S3、转向电子控制单元ECU在接收到整车控制器VCU发送的转向命令后，读取车速、车重信息，根据车速、车重信息经由目标速度换算得到目标推力值，生成控制命令，并将控制指令发送给液压助力系统；

S4、液压助力系统根据决策层传来的转向控制指令，驱动车轮转动；

S5、转向电子控制单元ECU接收编码器采集的车轮实时转向角度信息，根据实际转向角度值与目标转向角度值对比，判断是否达到预期转角，若判断为是，则停止控制指令，并向整车控制器VCU返回转向实时状态信息，否则，持续向液压助力系统发送控制指令，直至完成车辆转向。