CN110442124A - 无人驾驶电动汽车控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人驾驶电动汽车控制系统，包括主控计算机、信号采集模块和驱动控制系统，所述主控计算机通过接口交换机分别与所述驱动控制系统以及局域网集线器连接，所述局域网集线器通过LAN接口与所述信号采集模块连接，信号采集模块采集的数据通过局域网集线器传输给接口交换机，并通过接口交换机传送给所述主控计算机进行处理，处理后的数据通过所述接口交换机传送给所述驱动控制系统，驱动控制系统根据接收的数据控制相应的部件进行动作。所述系统可有效的采集多种电动汽车行驶数据，计算速度快，从而可提高电动汽车运行的安全性和稳定性。

Description

无人驾驶电动汽车控制系统
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种无人驾驶电动汽车控制系统。
背景技术
在能源制约、环境污染等大背景下，国家将发展新能源汽车作为改善环境的重要举措。电动汽车近几年展现表出良好的发展势头。电动汽车中控制系统通常包括整车控制器和电机控制器，现有技术中控制系统处理速度慢，从而严重的影响了电动汽车运行的安全性和可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可有效的采集多种电动汽车行驶数据，计算速度快，从而可提高电动汽车运行的安全性和稳定性的无人驾驶电动汽车控制系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：包括主控计算机、信号采集模块和驱动控制系统，所述主控计算机通过接口交换机分别与所述驱动控制系统以及局域网集线器连接，所述局域网集线器通过LAN接口与所述信号采集模块连接，信号采集模块采集的数据通过局域网集线器传输给接口交换机，并通过接口交换机传送给所述主控计算机进行处理，处理后的数据通过所述接口交换机传送给所述驱动控制系统，驱动控制系统根据接收的数据控制相应的部件进行动作。
进一步的技术方案在于：所述信号采集模块包括微控制器模块，超声波传感器的信号输出端与所述微控制器模块的信号输入端连接，用于对物体进行探测；三轴加速度传感器的信号输出端与所述微处理器模块的信号输入端连接，用于感应车辆的姿态；车载GPS模块的信号输出端与所述微控制器模块的信号输入端连接，用于感应车辆的位置；信号采集电源模块经第一断路器与所述信号采集模块中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；工业计算机主控电源模块经第二断路器与工业计算机主控的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；所述工业计算机主控的信号输出端设置有扬声器；所述工业计算机主控与所述局域网集线器之间通过LAN接口连接；信号采集电源模块的一路输出电源以及工业计算机主控电源模块的一路输出电源与指示板的信号输入端连接，所述指示板的信号输出端设置有电源指示灯，用于分别指示所述信号采集电源模块以及工业计算机主控电源模块是否有电源输出。
进一步的技术方案在于：所述驱动控制系统包括信号转换器，第一编码器和第二编码器的信号输出端与所述信号转换器的信号输入端连接；操作杆控制器的信号输出端与所述信号转换器的信号输入端连接，用于控制所述电动汽车动作；信号转换器的控制信号输出端与马达控制器的信号输入端连接，马达控制器的控制信号输出端分别与第一驱动马达以及第二驱动马达的控制信号输入端连接；信号转换器将主控计算机下传的控制命令分别传送给所述编码器、操作杆控制器和马达控制器，控制编码器、操作杆和驱动马达进行动作；驱动电源用于为所述驱动控制系统中需要供电的模块提供工作电源。
进一步的技术方案在于：所述信号采集模块还包括DDR3存储模块，所述DDR3存储模块包括DDR3存储芯片以及DDR3终端调节器。
进一步的技术方案在于：所述信号采集模块还包括flash存储芯片，EEPROM存储芯片以及USB接口模块，所述USB接口模块包括ISO7221ADR型双通道隔离器U10以及CP2104-F03-GM型USB芯片U8；所述U10的1脚接3.3V电源，所述U10的2脚分为两路，第一路经电阻R343接3.3V电源，第二路经电阻R49接FPGA模块的USB_UART_RX接口；所述U10的3脚接FPGA模块的USB_UART_TX接口；所述U10的4脚分为两路，第一路经电容C39接3.3V电源，第二路接地；所述U10的5脚分为两路，第一路接地，第二路经电容C40接3.3V电源；所述U10的6脚与所述U8的21脚连接，所述U10的7脚与所述U8的20脚连接；所述U8的1脚、9-12脚、13-16脚、18-19脚以及22-24脚悬空；所述U8的2脚接地；所述U8的4脚分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的6脚以及61729-1011BLF型芯片USB1的2脚连接；所述U8的3脚分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的1脚以及61729-1011BLF型USB1的3脚连接；所述U8的5脚和6脚连接后分为三路，第一路经电容C37接地，第二路经电容C38接地，第三路与3.3V电源连接；所述U8的7脚和8脚连接后分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的2脚以及ZEN056V130A24LS型芯片D1的3脚连接，所述D1的3脚经电阻R45与D1的1脚连接后分为两路，第一路经电容C36接地，第二路与61729-1011BLF型芯片USB1的1脚连接，所述D101的5脚与所述USB1的的4脚连接后接地；所述USB1的S1和S2脚接地；所述U8的9脚经电阻R47接3.3V电源；所述U8的17脚依次经二极管USBON1以及电阻R48后与3.3V电源连接；所述U8的25脚接地。
进一步的技术方案在于：所述信号采集模块还包括以太网模块以及时钟模块，所述以太网模块使用DP83630SQ/NOPB型以太网芯片；所述时钟模块使用DSC1123CI2型时钟。
进一步的技术方案在于：所述信号采集模块还包括JTAG接口模块，所述JTAG接口模块包括SN74LVT125PWR型四路总线缓冲器以及XG4C-1431型连接器。
进一步的技术方案在于：所述系统还包括网络摄像机，所述网络摄像机与所述主控计算机的信号输入端连接，用于采集车辆周围的环境图像信息。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述系统中包括超声波传感器、三轴加速度传感器、GPS传感器以及网络摄像机等，可以有效的采集电动汽车周围的环境信息，通过采集的环境信息控制所述电动汽车行驶，使其行驶更稳定；此外，所述系统通过主控计算机、信号采集模块和驱动控制系统的相互配合，提高了数据处理的速度，进而提高了控制的及时性，使得所述电动汽车运行的更稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述系统的原理框图；
图2是本发明实施例所述系统中DDR3模块的原理图；
图3是本发明实施例所述系统中Flash、EEPROM以及USB模块的原理图
图4是本发明实施例所述系统中以太网和时钟模块的原理图；
图5是本发明实施例所述系统中JTAG接口模块的原理图；
图6是本发明实施例所述系统中三轴加速度传感器的原理图；
图7是本发明实施例所述系统中超声波传感器的原理图；
图8是本发明实施例所述系统中指示灯模块的原理图；
图9是本发明实施例所述信号采集供电模块的原理图；
图10是本发明实施例所述系统中稳压器模块的原理图；
图11是本发明实施例所述系统中供电模块的原理图。
具体实施方式
下面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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种无人驾驶电动汽车控制系统，包括主控计算机、信号采集模块和驱动控制系统，所述主控计算机通过接口交换机分别与所述驱动控制系统以及局域网集线器连接，所述局域网集线器通过LAN接口与所述信号采集模块连接，信号采集模块采集的数据通过局域网集线器传输给接口交换机，并通过接口交换机传送给所述主控计算机进行处理，处理后的数据通过所述接口交换机传送给所述驱动控制系统，驱动控制系统根据接收的数据控制相应的部件进行动作。
如图1所示，所述信号采集模块包括微控制器模块，超声波传感器的信号输出端与所述微控制器模块的信号输入端连接，用于对物体进行探测；三轴加速度传感器的信号输出端与所述微处理器模块的信号输入端连接，用于感应车辆的姿态；车载GPS模块的信号输出端与所述微控制器模块的信号输入端连接，用于感应车辆的位置；信号采集电源模块经第一断路器与所述信号采集模块中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；工业计算机主控电源模块经第二断路器与工业计算机主控的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；所述工业计算机主控的信号输出端设置有扬声器；所述工业计算机主控与所述局域网集线器之间通过LAN接口连接；信号采集电源模块的一路输出电源以及工业计算机主控电源模块的一路输出电源与指示板的信号输入端连接，所述指示板的信号输出端设置有电源指示灯，用于分别指示所述信号采集电源模块以及工业计算机主控电源模块是否有电源输出。
如图1所示，所述驱动控制系统包括信号转换器，第一编码器和第二编码器的信号输出端与所述信号转换器的信号输入端连接；操作杆控制器的信号输出端与所述信号转换器的信号输入端连接，用于控制所述电动汽车动作；信号转换器的控制信号输出端与马达控制器的信号输入端连接，马达控制器的控制信号输出端分别与第一驱动马达以及第二驱动马达的控制信号输入端连接；信号转换器将主控计算机下传的控制命令分别传送给所述编码器、操作杆控制器和马达控制器，控制编码器、操作杆和驱动马达进行动作；驱动电源用于为所述驱动控制系统中需要供电的模块提供工作电源。
所述信号采集模块还包括DDR3存储模块（如图2所示），所述DDR3存储模块包括DDR3存储芯片以及DDR3终端调节器。
所述信号采集模块还包括flash存储芯片，EEPROM存储芯片以及USB接口模块（如图3所示），所述USB接口模块包括ISO7221ADR型双通道隔离器U10以及CP2104-F03-GM型USB芯片U8；所述U10的1脚接3.3V电源，所述U10的2脚分为两路，第一路经电阻R343接3.3V电源，第二路经电阻R49接FPGA模块的USB_UART_RX接口；所述U10的3脚接FPGA模块的USB_UART_TX接口；所述U10的4脚分为两路，第一路经电容C39接3.3V电源，第二路接地；所述U10的5脚分为两路，第一路接地，第二路经电容C40接3.3V电源；所述U10的6脚与所述U8的21脚连接，所述U10的7脚与所述U8的20脚连接；所述U8的1脚、9-12脚、13-16脚、18-19脚以及22-24脚悬空；所述U8的2脚接地；所述U8的4脚分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的6脚以及61729-1011BLF型芯片USB1的2脚连接；所述U8的3脚分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的1脚以及61729-1011BLF型USB1的3脚连接；所述U8的5脚和6脚连接后分为三路，第一路经电容C37接地，第二路经电容C38接地，第三路与3.3V电源连接；所述U8的7脚和8脚连接后分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的2脚以及ZEN056V130A24LS型芯片D1的3脚连接，所述D1的3脚经电阻R45与D1的1脚连接后分为两路，第一路经电容C36接地，第二路与61729-1011BLF型芯片USB1的1脚连接，所述D101的5脚与所述USB1的的4脚连接后接地；所述USB1的S1和S2脚接地；所述U8的9脚经电阻R47接3.3V电源；所述U8的17脚依次经二极管USBON1以及电阻R48后与3.3V电源连接；所述U8的25脚接地。
所述信号采集模块还包括以太网模块以及时钟模块（如图4所示），所述以太网模块使用DP83630SQ/NOPB型以太网芯片；所述时钟模块使用DSC1123CI2型时钟。
所述信号采集模块还包括JTAG接口模块（如图5所示），所述JTAG接口模块包括SN74LVT125PWR型四路总线缓冲器以及XG4C-1431型连接器。
如图1所示，所述系统还包括网络摄像机，所述网络摄像机与所述主控计算机的信号输入端连接，用于采集车辆周围的环境图像信息。
图6是本发明实施例所述系统中三轴加速度传感器的原理图；图7是本发明实施例所述系统中超声波传感器的原理图；图8是本发明实施例所述系统中指示灯模块的原理图；图9是本发明实施例所述信号采集供电模块的原理图；图10是本发明实施例所述系统中稳压器模块的原理图；图11是本发明实施例所述系统中供电模块的原理图。
所述系统中包括超声波传感器、三轴加速度传感器、GPS传感器以及网络摄像机等，可以有效的采集电动汽车周围的环境信息，通过采集的环境信息控制所述电动汽车行驶，使其行驶更稳定；此外，所述系统通过主控计算机、信号采集模块和驱动控制系统的相互配合，提高了数据处理的速度，进而提高了控制的及时性，使得所述电动汽车运行的更稳定。

Claims (8)

1.一种无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：包括主控计算机、信号采集模块和驱动控制系统，所述主控计算机通过接口交换机分别与所述驱动控制系统以及局域网集线器连接，所述局域网集线器通过LAN接口与所述信号采集模块连接，信号采集模块采集的数据通过局域网集线器传输给接口交换机，并通过接口交换机传送给所述主控计算机进行处理，处理后的数据通过所述接口交换机传送给所述驱动控制系统，驱动控制系统根据接收的数据控制相应的部件进行动作。
2.如权利要求1所述的无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：所述信号采集模块包括微控制器模块，超声波传感器的信号输出端与所述微控制器模块的信号输入端连接，用于对物体进行探测；三轴加速度传感器的信号输出端与所述微处理器模块的信号输入端连接，用于感应车辆的姿态；车载GPS模块的信号输出端与所述微控制器模块的信号输入端连接，用于感应车辆的位置；信号采集电源模块经第一断路器与所述信号采集模块中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；工业计算机主控电源模块经第二断路器与工业计算机主控的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；所述工业计算机主控的信号输出端设置有扬声器；所述工业计算机主控与所述局域网集线器之间通过LAN接口连接；信号采集电源模块的一路输出电源以及工业计算机主控电源模块的一路输出电源与指示板的信号输入端连接，所述指示板的信号输出端设置有电源指示灯，用于分别指示所述信号采集电源模块以及工业计算机主控电源模块是否有电源输出。
3.如权利要求1所述的无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：所述驱动控制系统包括信号转换器，第一编码器和第二编码器的信号输出端与所述信号转换器的信号输入端连接；操作杆控制器的信号输出端与所述信号转换器的信号输入端连接，用于控制所述电动汽车动作；信号转换器的控制信号输出端与马达控制器的信号输入端连接，马达控制器的控制信号输出端分别与第一驱动马达以及第二驱动马达的控制信号输入端连接；信号转换器将主控计算机下传的控制命令分别传送给所述编码器、操作杆控制器和马达控制器，控制编码器、操作杆和驱动马达进行动作；驱动电源用于为所述驱动控制系统中需要供电的模块提供工作电源。
4.如权利要求2所述的无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：所述信号采集模块还包括DDR3存储模块，所述DDR3存储模块包括DDR3存储芯片以及DDR3终端调节器。
5.如权利要求2所述的无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：所述信号采集模块还包括flash存储芯片，EEPROM存储芯片以及USB接口模块，所述USB接口模块包括ISO7221ADR型双通道隔离器U10以及CP2104-F03-GM型USB芯片U8；所述U10的1脚接3.3V电源，所述U10的2脚分为两路，第一路经电阻R343接3.3V电源，第二路经电阻R49接FPGA模块的USB_UART_RX接口；所述U10的3脚接FPGA模块的USB_UART_TX接口；所述U10的4脚分为两路，第一路经电容C39接3.3V电源，第二路接地；所述U10的5脚分为两路，第一路接地，第二路经电容C40接3.3V电源；所述U10的6脚与所述U8的21脚连接，所述U10的7脚与所述U8的20脚连接；所述U8的1脚、9-12脚、13-16脚、18-19脚以及22-24脚悬空；所述U8的2脚接地；所述U8的4脚分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的6脚以及61729-1011BLF型芯片USB1的2脚连接；所述U8的3脚分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的1脚以及61729-1011BLF型USB1的3脚连接；所述U8的5脚和6脚连接后分为三路，第一路经电容C37接地，第二路经电容C38接地，第三路与3.3V电源连接；所述U8的7脚和8脚连接后分别与CDSOT23-SR208型芯片D101的2脚以及ZEN056V130A24LS型芯片D1的3脚连接，所述D1的3脚经电阻R45与D1的1脚连接后分为两路，第一路经电容C36接地，第二路与61729-1011BLF型芯片USB1的1脚连接，所述D101的5脚与所述USB1的的4脚连接后接地；所述USB1的S1和S2脚接地；所述U8的9脚经电阻R47接3.3V电源；所述U8的17脚依次经二极管USBON1以及电阻R48后与3.3V电源连接；所述U8的25脚接地。
6.如权利要求2所述的无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：所述信号采集模块还包括以太网模块以及时钟模块，所述以太网模块使用DP83630SQ/NOPB型以太网芯片；所述时钟模块使用DSC1123CI2型时钟。
7.如权利要求2所述的无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：所述信号采集模块还包括JTAG接口模块，所述JTAG接口模块包括SN74LVT125PWR型四路总线缓冲器以及XG4C-1431型连接器。
8.如权利要求1所述的无人驾驶电动汽车控制系统，其特征在于：所述系统还包括网络摄像机，所述网络摄像机与所述主控计算机的信号输入端连接，用于采集车辆周围的环境图像信息。
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