CN113232715A - 一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其技术方案要点是：包括控制模块、驾驶行为检测模块、动力模块以及监测模块；所述驾驶行为检测模块用于检测车辆当前行驶状态；所述动力模块用于辅助驱动方向盘帮助驾驶人员完成转向操作；所述监测模块包括安装在车辆内部的至少三个速度传感器和至少两个角度传感器；所述速度传感器用于监测车辆行驶速度数据以及轮胎转动速度数据；所述角度传感器用于监测方向盘以及车辆轮胎的转动角度数据；达到提高车辆运行安全性能和驾驶稳定性能的效果。

Description

一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统
技术领域
本发明属于智能驾驶领域，具体涉及一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统。
背景技术
传统汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵转向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。20世纪50年代起，增加了液压助力系统，至今仍被广泛应用。由于电子技术的发展，汽车转向系统中越来越多地采用电子部件，逐渐发展了电控液压动力转向、电动助力转向、前轮主动转向和线控转向等电子控制转向系统。示意图随着汽车的高速化，对汽车操纵的轻便性及灵活性要求越来越高。现今广泛应用的液压式助力转向系，因存在着结构复杂、价格高、维修保养困难等缺陷，应用范围受到一定的影响，故常用于中、重型汽车及高级轿车上，而电子控制动力转向系可广泛应用于轻型汽车及普通型轿车上，并可提高汽车的操纵灵活性。
可参考公开号为CN108142024A的中国专利，其公开一种行走转向控制系统，该系统包括电控手柄、A/D控制器、右行走泵比例电磁阀、左行走泵比例电磁阀，电控手柄与A/D控制器电性连接，A/D控制器分别与右行走泵比例电磁阀、左行走泵比例电磁阀电性连接；电控手柄具有八轴操纵，实现行走前进、后退、左转、右转控制，行走速度与电控手柄开度成正比；电控手柄具有速度设定按钮、双边转向按钮，电控手柄通过摩擦定位实现实时定速行驶。
上述专利具有推拉定位的电控手柄平滑控制行走泵的行走，具有精确稳定的效果；采用八轴操纵，减少电控手柄与行走泵之间的机械连接操作机构，操作简单省力；采用按钮控制行走双边转向功能，具有转向半径小的优点，但是其也存在缺陷，如：无法对车辆行驶转动角度进行精准控制，使得驾驶安全性较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，包括控制模块、驾驶行为检测模块、动力模块以及监测模块；
所述驾驶行为检测模块用于检测车辆当前行驶状态；
所述动力模块用于辅助驱动方向盘帮助驾驶人员完成转向操作；
所述监测模块包括安装在车辆内部的至少三个速度传感器和至少两个角度传感器；
所述速度传感器用于监测车辆行驶速度数据以及轮胎转动速度数据；
所述角度传感器用于监测方向盘以及车辆轮胎的转动角度数据；
所述速度传感器与所述角度传感器监测到车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据后，将其实时发送至所述控制模块进行处理，处理完成后根据计算结论向所述动力模块发出行为指令，所述动力模块接收到行为指令后及时辅助方向盘进行转动，帮助驾驶人员完成转向操作。
优选的，所述控制模块还包括用于计算所述转动角度数据的第一运算单元以及用于计算通过反作用力转矩相对于所述转动角度数据特性的第二运算单元。
优选的，还包括转向灯启动模块，所述转向灯启动模块包括至少一个车辆横向运动趋势监测单元和数据接收单元，当所述数据接收单元接收到所述角度传感器以及车辆横向运动趋势监测单元传输的转向信号数据时，所述数据接收单元实时向所述转向灯启动模块回传启动指令，并在接收到所述启动指令的同一时刻开启对应方向转向灯。
优选的，所述车辆当前行驶状态包括自动驾驶状态、辅助驾驶状态以及非自动驾驶状态。
优选的，所述驾驶行为检测模块包括自动驾驶启停单元以及方向盘行为切换单元；
所述自动驾驶启停单元用于自动或手动切换车辆的自动驾驶模式以及非自动驾驶模式；
所述方向盘行为切换单元用于接收并处理车辆方向盘的转动数据以及接触监测数据，并根据所述转动数据以及所述接触监测数据自动切换为自动驾驶状态或非自动驾驶状态。
优选的，所述动力模块包括前轮转向控制单元，所述前轮转向控制单元用于在车辆处于自动驾驶模式时，实时接收车辆的车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据，并根据车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据控制车辆前轮转角角度。
优选的，还包括溃缩力调节模块，所述溃缩力调节模块与车辆方向盘机械连接，所述溃缩力调节机构用于调节转向执行组件的压溃力。
优选的，所述溃缩力调节模块包括压力参数单元、压力传感单元以及压力调节单元，当所述压力传感单元监测到所述执行组件承受的压力大于所述压力参数单元所预设阈值时，向所述压力调节单元发送指令进行实时调节。
优选的，所述压力参数单元包括方向盘承受压力预设阈值、车辆前端碰撞力度预设阈值以及安全带加速度预设阈值；所述压力参数单元还包括设置在所述方向盘处的压力传感器、设置在所述车辆前端的撞击力传感器以及设置在座椅安全带处的加速度传感器。
优选的，还包括车辆后轮避障模块，所述车辆后轮避障模块包括障碍物检测单元、转向角度修正单元以及警报单元，当所述障碍物检测单元检测到车辆后轮行驶路径中存在障碍物，则向所述转角修正单元发出信号，所述转角修正单元接收到信号后及时作出转向角度调整，当作出转向角度调整的数值妨碍车辆安全驾驶时，所述转角修正单元则停止修正并向所述警报单元发出信号，所述警报单元接收信号后第一时间发出警报信息通知驾驶人员。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统在使用时，通过驾驶行为检测模块可自行判断出车辆处于自动驾驶状态或非自动驾驶状态，并根据驾驶状态调整转向时的控制方式；通过控制模块、动力模块以及监测模块的设置，在车辆处于自动驾驶模式和非自动驾驶模式时，均能够实现对车辆进行转向角度的精准控制；通过溃缩力调节模块的设置，可以在车辆发生碰撞时，极大限度的降低方向盘对驾驶人员的伤害；通过车辆后轮避障模块的设置，可以提高车辆行驶时避险性能，防止在转向盲区内车辆后轮碰撞到障碍物；
综上可使本发明达到提高车辆运行安全性能和驾驶稳定性能的效果。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将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。
请参阅图1
实施例
一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，包括控制模块、驾驶行为检测模块、动力模块以及监测模块；
驾驶行为检测模块用于检测车辆当前行驶状态；
动力模块用于辅助驱动方向盘帮助驾驶人员完成转向操作；
监测模块包括安装在车辆内部的至少三个速度传感器和至少两个角度传感器；
速度传感器用于监测车辆行驶速度数据以及轮胎转动速度数据；
角度传感器用于监测方向盘以及车辆轮胎的转动角度数据；
速度传感器与角度传感器监测到车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据后，将其实时发送至控制模块进行处理，处理完成后根据计算结论向动力模块发出行为指令，动力模块接收到行为指令后及时辅助方向盘进行转动，帮助驾驶人员完成转向操作。
本实施例中，优选的，控制模块还包括用于计算转动角度数据的第一运算单元以及用于计算通过反作用力转矩相对于转动角度数据特性的第二运算单元。
本实施例中，优选的，还包括转向灯启动模块，转向灯启动模块包括至少一个车辆横向运动趋势监测单元和数据接收单元，当数据接收单元接收到角度传感器以及车辆横向运动趋势监测单元传输的转向信号数据时，数据接收单元实时向转向灯启动模块回传启动指令，并在接收到启动指令的同一时刻开启对应方向转向灯。
本实施例中，优选的，车辆当前行驶状态包括自动驾驶状态、辅助驾驶状态以及非自动驾驶状态。
本实施例中，优选的，驾驶行为检测模块包括自动驾驶启停单元以及方向盘行为切换单元；
自动驾驶启停单元用于自动或手动切换车辆的自动驾驶模式以及非自动驾驶模式；
方向盘行为切换单元用于接收并处理车辆方向盘的转动数据以及接触监测数据，并根据转动数据以及接触监测数据自动切换为自动驾驶状态或非自动驾驶状态。
本实施例中，优选的，动力模块包括前轮转向控制单元，前轮转向控制单元用于在车辆处于自动驾驶模式时，实时接收车辆的车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据，并根据车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据控制车辆前轮转角角度。
本实施例中，优选的，还包括溃缩力调节模块，溃缩力调节模块与车辆方向盘机械连接，溃缩力调节机构用于调节转向执行组件的压溃力。
本实施例中，优选的，溃缩力调节模块包括压力参数单元、压力传感单元以及压力调节单元，当压力传感单元监测到执行组件承受的压力大于压力参数单元所预设阈值时，向压力调节单元发送指令进行实时调节。
本实施例中，优选的，压力参数单元包括方向盘承受压力预设阈值、车辆前端碰撞力度预设阈值以及安全带加速度预设阈值；压力参数单元还包括设置在方向盘处的压力传感器、设置在车辆前端的撞击力传感器以及设置在座椅安全带处的加速度传感器。
本实施例中，优选的，还包括车辆后轮避障模块，车辆后轮避障模块包括障碍物检测单元、转向角度修正单元以及警报单元，当障碍物检测单元检测到车辆后轮行驶路径中存在障碍物，则向转角修正单元发出信号，转角修正单元接收到信号后及时作出转向角度调整，当作出转向角度调整的数值妨碍车辆安全驾驶时，转角修正单元则停止修正并向警报单元发出信号，警报单元接收信号后第一时间发出警报信息通知驾驶人员。
本发明的有益效果：
本智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统在使用时，通过驾驶行为检测模块可自行判断出车辆处于自动驾驶状态或非自动驾驶状态，并根据驾驶状态调整转向时的控制方式；通过控制模块、动力模块以及监测模块的设置，在车辆处于自动驾驶模式和非自动驾驶模式时，均能够实现对车辆进行转向角度的精准控制；通过溃缩力调节模块的设置，可以在车辆发生碰撞时，极大限度的降低方向盘对驾驶人员的伤害；通过车辆后轮避障模块的设置，可以提高车辆行驶时避险性能，防止在转向盲区内车辆后轮碰撞到障碍物；
综上可使本发明达到提高车辆运行安全性能和驾驶稳定性能的效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：包括控制模块、驾驶行为检测模块、动力模块以及监测模块；
所述驾驶行为检测模块用于检测车辆当前行驶状态；
所述动力模块用于辅助驱动方向盘帮助驾驶人员完成转向操作；
所述监测模块包括安装在车辆内部的至少三个速度传感器和至少两个角度传感器；
所述速度传感器用于监测车辆行驶速度数据以及轮胎转动速度数据；
所述角度传感器用于监测方向盘以及车辆轮胎的转动角度数据；
所述速度传感器与所述角度传感器监测到车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据后，将其实时发送至所述控制模块进行处理，处理完成后根据计算结论向所述动力模块发出行为指令，所述动力模块接收到行为指令后及时辅助方向盘进行转动，帮助驾驶人员完成转向操作。
2.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：所述控制模块还包括用于计算所述转动角度数据的第一运算单元以及用于计算通过反作用力转矩相对于所述转动角度数据特性的第二运算单元。
3.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：还包括转向灯启动模块，所述转向灯启动模块包括至少一个车辆横向运动趋势监测单元和数据接收单元，当所述数据接收单元接收到所述角度传感器以及车辆横向运动趋势监测单元传输的转向信号数据时，所述数据接收单元实时向所述转向灯启动模块回传启动指令，并在接收到所述启动指令的同一时刻开启对应方向转向灯。
4.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：所述车辆当前行驶状态包括自动驾驶状态、辅助驾驶状态以及非自动驾驶状态。
5.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：所述驾驶行为检测模块包括自动驾驶启停单元以及方向盘行为切换单元；
所述自动驾驶启停单元用于自动或手动切换车辆的自动驾驶模式以及非自动驾驶模式；
所述方向盘行为切换单元用于接收并处理车辆方向盘的转动数据以及接触监测数据，并根据所述转动数据以及所述接触监测数据自动切换为自动驾驶状态或非自动驾驶状态。
6.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：所述动力模块包括前轮转向控制单元，所述前轮转向控制单元用于在车辆处于自动驾驶模式时，实时接收车辆的车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据，并根据车辆行驶速度数据、轮胎转动速度数据以及方向盘的转动角度数据控制车辆前轮转角角度。
7.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：还包括溃缩力调节模块，所述溃缩力调节模块与车辆方向盘机械连接，所述溃缩力调节机构用于调节转向执行组件的压溃力。
8.根据权利要求7所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：所述溃缩力调节模块包括压力参数单元、压力传感单元以及压力调节单元，当所述压力传感单元监测到所述执行组件承受的压力大于所述压力参数单元所预设阈值时，向所述压力调节单元发送指令进行实时调节。
9.根据权利要求8所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：所述压力参数单元包括方向盘承受压力预设阈值、车辆前端碰撞力度预设阈值以及安全带加速度预设阈值；所述压力参数单元还包括设置在所述方向盘处的压力传感器、设置在所述车辆前端的撞击力传感器以及设置在座椅安全带处的加速度传感器。
10.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆多传感器融合转向控制系统，其特征在于：还包括车辆后轮避障模块，所述车辆后轮避障模块包括障碍物检测单元、转向角度修正单元以及警报单元，当所述障碍物检测单元检测到车辆后轮行驶路径中存在障碍物，则向所述转角修正单元发出信号，所述转角修正单元接收到信号后及时作出转向角度调整，当作出转向角度调整的数值妨碍车辆安全驾驶时，所述转角修正单元则停止修正并向所述警报单元发出信号，所述警报单元接收信号后第一时间发出警报信息通知驾驶人员。
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