CN113253734A - 带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人驾驶技术领域，具体地说，涉及带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及控制系统。包括工控机本体，工控机本体包括底板，底板上通过螺钉固定有外壳，外壳的前端通过螺钉固定有接口面板，无人驾驶智能控制器用于输出无人驾驶控制信息，其中，所述无人驾驶控制信息包括车速控制信息和方向控制信息。本发明设计内部结构简单紧凑，便于安装和检修，同时便于外接大量不同的辅助电子设备及执行机构，使用方便；其系统可以提高参数传输的速度、降低时延，从而降低因参数较多导致的参数耦合问题，并设置避障信号传输功能，便于及时处理对障碍信息进行分析反馈，提高避障反应速度，完善系统功能，进而提高无人驾驶的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶技术领域，具体地说，涉及带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及控制系统。
背景技术
无人驾驶车辆能有效避免因人为因素造成的各种交通事故，且适于在国防、安防及不适宜人类操作的恶劣环境下工作。安全是拉动无人驾驶车需求增长的主要因素。每年，驾驶员们的疏忽大意都会导致许多事故。既然驾驶员失误百出，制造商们当务之急也在集中精力设计能确保安全的系统。“无人”驾驶系统种类繁多，其中有些根本算不上“无人”，还有些活像是科幻小说中的东西。
智能控制系统，是整个无人驾驶系统的最后一环，是将环境识别，路径规划，机器决策的结论付诸实践的执行者。无人驾驶的车辆在行驶过程中，除了常规行车外，最重要的是避障让行。但是，目前常规的无人驾驶智能控制器构造复杂，不易安装和检修；同时，为了提高控制系统的鲁棒性，需要系统考虑得更全面、增加直接控制的独立参数，但是，控制的参数越多可能会出现参数耦合问题以及优先级设置不合理导致的问题；另外，目前无人驾驶智能控制系统不具有避障信号传输功能，容易出现避障反应不及时的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器，包括工控机本体，所述工控机本体包括底板，所述底板上通过螺钉固定有外壳，所述外壳的前端通过螺钉固定有接口面板，所述接口面板上固定嵌设有若干接头，所述外壳内规则分布有MCU处理器、存储器、5G网络通讯器及若干CAN网络控制器，所述MCU处理器的IO接口与存储器信号连接，使得存储器给MCU处理器提供存储算法及程序的空间，5G网络通讯器与MCU处理器的输入端信号连接，为系统提供稳定快速的通讯基础，所述CAN网络控制器与MCU处理器连接，其至少包括：
接口管理逻辑模块，用于解释来自MCU处理器的命令，控制 CAN 寄存器的寻址，向MCU处理器提供中断信息和状态信息；
发送缓冲器，用于存储发送到CAN总线上的报文；
接收缓冲器，用于存储从 CAN 总线上接收并被确认的信息；
所述无人驾驶智能控制器用于输出无人驾驶控制信息，其中，所述无人驾驶控制信息包括车速控制信息和方向控制信息；所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息，以及在方向自动控制模式下根据所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息对行驶车辆的方向进行控制并屏蔽所述无人驾驶智能控制器输出的车速控制信息。
作为本技术方案的进一步改进，若干所述接头分别与所述MCU处理器电性连接，所述存储器、所述5G网络通讯器以及若干所述CAN网络控制器分别通过导线与所述MCU处理器电性连接，所述存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。
本发明的目的之二在于，提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，该系统装载于所述MCU处理器中并以上述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器作为运行载体及执行机构，包括
基础建设单元、避障管理单元、决策规划单元、车辆控制单元和功能应用单元；所述基础建设单元、所述避障管理单元、所述决策规划单元、所述车辆控制单元与所述功能应用单元依次通过以太网通讯连接；所述基础建设单元用于提供并管理支持系统运行的终端设备、传感器及智能技术的实施；所述避障管理单元用于在车辆行驶过程中通过感知识别运行路径上的各种障碍物并通过对障碍物的及时分析决策来实现避障过程；所述决策规划单元用于对车辆行驶过程中的运行操作进行决策及规划行走路径；所述车辆控制单元用于通过载入多种智能控制算法来对车辆进行控制及调度操作；所述功能应用单元用于在系统正常运行的基础上为车辆行驶提供多种服务以促进系统的功能性并完成基础行车和超控过程；
所述基础建设单元包括状态感知模块、执行机构模块、技术支持模块和网络通信模块；
所述避障管理单元包括目标检测模块、信号上报模块、智能分析模块和结果反馈模块；
所述决策规划单元包括有限状态模块、路径规划模块、变道超车模块和自动规划模块；
所述车辆控制单元包括模糊PID模块、预测控制模块、线性调节模块和车辆调度模块；
所述功能应用单元包括有序行车模块、避障让行模块、紧急停车模块和自动泊车模块。
作为本技术方案的进一步改进，所述状态感知模块、所述执行机构模块与所述技术支持模块依次通过以太网通讯连接；所述状态感知模块用于通过布设在车辆内外且与工控机本体连接的多种智能传感器来实时获取外界环境的状态参数；所述执行机构模块用于对与工控机本体连接且用于执行控制车辆运行过程的决策指令的机构进行管理；所述技术支持模块用于加载多种智能电子技术来促进系统快速顺畅的运行过程；所述网络通信模块用于给系统各层面之间提供信号连接及数据传输的通道；所述网络通信模块（104）的网络通信包括局域网、有线网、无线WiFi、数据流量、5G网。
其中，传感器包括但不限于摄像头、激光雷达、毫米波雷达、GPS、IMU惯导、5G通信设备等。
其中，执行机构包括但不限于机械手、电磁开关等。
其中，智能技术包括但不限于图像识别、远程遥控技术等。
其中，网络通信技术包括但不限于局域网、有线网、无线WiFi、数据流量、5G网等，且优先以5G网络为主。
作为本技术方案的进一步改进，所述目标检测模块的信号输出端与所述信号上报模块的信号输入端连接，所述信号上报模块的信号输出端与所述智能分析模块的信号输入端连接，所述智能分析模块的信号输出端与所述结果反馈模块的信号输入端连接；所述目标检测模块用于对车辆行驶过程中获取的图形影像信息中的各种动静态目标进行检测与识别；所述信号上报模块用于实时将检测到的目标信号上报传输到MCU处理器中；所述智能分析模块用于通过各种加载在MCU处理器上的智能算法实现对目标信号进行的智能的分析、理解并匹配应对策略；所述结果反馈模块用于将分析得出的结果及应对结果反馈给工控机本体并向执行机构下达对应的工作指令。
作为本技术方案的进一步改进，所述目标检测模块包括人车检测模块、光源检测模块、道路检测模块和距离检测模块；所述人车检测模块、所述光源检测模块、所述道路检测模块与所述距离检测模块依次通过以太网通讯连接且并列运行；所述人车检测模块用于对获取的影像信息中的车辆、行人、动物等动态目标进行检测识别；所述光源检测模块用于对获取的影像信息中的各类光源进行检测识别，包括红绿信号灯、车辆各类灯光；所述道路检测模块用于对获取的影像信息中的道路边沿、车道线等静态目标进行检测识别；所述距离检测模块用于对车辆行驶过程中车身与周围各目标之间的距离进行检测判断；所述光源检测模块可以对路灯进行识别，避免非道路必要信号光源的干扰。
作为本技术方案的进一步改进，所述有限状态模块、所述路径规划模块、所述变道超车模块与所述自动规划模块并列运行；所述有限状态模块用于通过有限状态机模型来模拟车辆行驶过程中的有限个状态及在这些状态之间的转移和动作等行为来预测车辆的运行状态；所述路径规划模块用于以ACC巡航和LKAS车道偏离等辅助驾驶系统为基础，结合通过卫星获取的地图信息对车辆的行走路径进行智能规划；所述变道超车模块用于以贝塞尔曲线为基础对车辆行驶过程中的变道、超车等行为的轨迹路径进行规划；所述自动规划模块用于以获取的城市地图自动搜寻停车区域并进行泊车路径规划，实现对城市区域的规划信息的及时获取。
作为本技术方案的进一步改进，所述路径规划模块采用曼哈顿距离算法，其公式为：
其中，
为前方目的地的坐标，
为车辆实时位置点的坐标，
为车辆到目的地之间的距离。
作为本技术方案的进一步改进，所述模糊PID模块、所述预测控制模块、所述线性调节模块与所述车辆调度模块并列运行；所述模糊PID模块用于通过模糊PID控制系统对车辆的行驶过程中各执行机构的运行进行比例控制；所述预测控制模块用于通过基于模型的预测、滚动优化和前馈-反馈的控制结构的MPC模型预测控制算法来实现车辆的运行控制；所述线性调节模块用于通过线性二次调节器LQR来实现运行控制和任务分解操作；所述车辆调度模块用于通过智能车队管理系统对范围内且包含在系统内的车辆进行调度管理操作，所述智能车队管理系统包括实现车辆距离、定位、防盗的基础车辆管理功能。
作为本技术方案的进一步改进，所述有序行车模块、所述避障让行模块、所述紧急停车模块与所述自动泊车模块依次通过以太网通讯连接且并列运行；所述有序行车模块用于通过无人驾驶系统控制车辆在道路上有序行驶及通过各类路口；所述避障让行模块用于控制车辆在行驶过程中自动且智能地避开障碍物及按照现行交通规则礼让行人或其他车辆；所述紧急停车模块用于在车辆行走过程中遇到紧急情况且无法避让的情况下自动进行紧急制动操作；所述自动泊车模块用于在车辆运行到目的地附近区域时通过城市地图自动搜寻停车位置并自动按照规划的路径进行泊车操作，自动泊车模块可以识别路径最优状态进行泊车操作。
本发明的目的之三在于，提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及控制系统的运行方式，包括如下步骤：
S1、将所述工控机本体安装在汽车内，并分别将各辅助装置及执行器通过所述接头面板连接起来；
S2、所述工控机本体控制车辆行驶，在行驶过程中，布设在车身内外的若干摄像头实时获取外界环境影像，同时各检测器及传感器同时运行，实时检测外界环境的状态参数，并实时传输到所述MCU处理器进行分析处理；
S3、所述工控机本体实时检测获取的影像信息中的车辆、行人、光源、道路边沿线、车道线等目标，同时测量车身与周围各目标之间的距离，从而实时反馈到MCU处理器，并及时针对行驶过程进行决策规划；
S4、当行驶过程中遇到障碍物，各传感器及检测器协同工作，及时将障碍信号上报传输到MCU处理器，MCU处理器通过多种智能算法对障碍信号进行智能分析，并快速做出避障方案；
S5、所述工控机本体通过向各执行机构发送工作指令，执行机构执行工作指令，自动控制车辆进行减速、变道、让行、紧急停车等避障措施；
S6、车辆行驶到目的地附近时，系统自动在城市地图上搜寻停车位，自动规划泊车路径，并控制车辆自动行走到停车位进行泊车操作。
本发明的目的之四在于，提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统的运行装置，包括MCU处理器、存储器以及存储在存储器中并在MCU处理器上运行的计算机程序，MCU处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统。
本发明的目的之五在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被MCU处理器执行时实现上述任一的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.该带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器中，通过设置带有若干安装孔的工控机本体，其内部结构简单紧凑，便于安装和检修，同时通过设置带有若干不同接口的接口面板，便于外接大量不同的辅助电子设备及执行机构，使用方便。
2.通过根据所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息对所述车辆的方向进行控制并屏蔽所述无人驾驶智能控制器输出的车速控制信息，使得方向控制信息和车速控制信息融合到更高，安全性能大幅提升。
3.该带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统中，通过外接形式连接各传感器及检测器，并通过以5G通信为基础的网络环境，提高参数传输的速度、降低时延，从而降低因参数较多导致的参数耦合问题，并设置避障信号传输功能，便于及时处理对障碍信息进行分析反馈，提高避障反应速度，完善系统功能，进而提高无人驾驶的安全性能。
4、本发明采用曼哈顿算法来进行路径规划，曼哈顿距离只需要做加减法，这使得计算机在大量的计算过程中代价更低，而且会消除在开平方过程中取近似值而带来的误差。不仅如此，曼哈顿距离在人脱离计算机做计算的时候也会很方便。
附图说明
图1为本发明中控制器的整体结构示意图；
图2为本发明中控制器的局部结构示意图；
图3为本发明的示例性产品架构图；
图4为本发明的整体系统装置结构图；
图5为本发明的局部系统装置结构图之一；
图6为本发明的局部系统装置结构图之二；
图7为本发明的局部系统装置结构图之三；
图8为本发明的局部系统装置结构图之四；
图9为本发明的局部系统装置结构图之五；
图10为本发明的局部系统装置结构图之六；
图11为本发明的示例性计算机程序产品结构图。
图中各个标号意义为：
1、工控机本体；11、底板；111、安装孔；12、外壳；13、接口面板；131、接头；
2、MCU处理器；
3、存储器；
4、5G网络通讯器；
5、CAN网络控制器；
100、基础建设单元；101、状态感知模块；102、执行机构模块；103、技术支持模块；104、网络通信模块；
200、避障管理单元；201、目标检测模块；2011、人车检测模块；2012、光源检测模块；2013、道路检测模块；2014、距离检测模块；202、信号上报模块；203、智能分析模块；204、结果反馈模块；
300、决策规划单元；301、有限状态模块；302、路径规划模块；303、变道超车模块；304、自动规划模块；
400、车辆控制单元；401、模糊PID模块；402、预测控制模块；403、线性调节模块；404、车辆调度模块；
500、功能应用单元；501、有序行车模块；502、避障让行模块；503、紧急停车模块；504、自动泊车模块。
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。
实施例1
如图1-图2所示，本实施例提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器，包括工控机本体1，工控机本体1包括底板11，底板11上通过螺钉固定有外壳12，外壳12的前端通过螺钉固定有接口面板13，接口面板13上固定嵌设有若干接头131，外壳12内规则分布有MCU处理器2、存储器3、5G网络通讯器4及若干CAN网络控制器5。MCU处理器（2）的IO接口与存储器（3）信号连接，使得存储器（3）给MCU处理器（2）提供存储算法及程序的空间，5G网络通讯器（4）与MCU处理器（2）的输入端信号连接，为系统提供稳定快速的通讯基础，所述CAN网络控制器（5）与MCU处理器（2）连接，其至少包括：接口管理逻辑模块，用于解释来自MCU处理器（2）的命令，控制 CAN 寄存器的寻址，向MCU处理器（2）提供中断信息和状态信息；
发送缓冲器，用于存储发送到CAN总线上的报文；
接收缓冲器，用于存储从 CAN 总线上接收并被确认的信息；
无人驾驶智能控制器用于输出无人驾驶控制信息，其中，无人驾驶控制信息包括车速控制信息和方向控制信息；无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息，以及在方向自动控制模式下根据无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息对车辆的方向进行控制并屏蔽无人驾驶智能控制器输出的车速控制信息。
本实施例中，底板11的左右两端均等间距设有若干安装孔111，便于将工控机本体1安装在车辆内部不同的位置。
本实施例中，接口面板13上提供多种形式不同的接口131，用于外接电源、交互模块、遥控模块、通讯器、传感器、执行机构等。
进一步地，若干接头131分别与MCU处理器2电性连接，使各外接电子设备直接与MCU处理器2连接，便于快速实现数据传输及处理，缩短数据传输的时延，提高系统反应速度。
进一步地，存储器3、5G网络通讯器4以及若干CAN网络控制器5分别通过导线与MCU处理器2电性连接，存储器3给MCU处理器2提供存储算法及程序的空间，5G网络通讯器4给系统提供稳定快速的通讯基础，若干CAN网络控制器5用于支持多路CAN网络，来提高道路监测的准确性和速度。
具体地，车辆行驶过程中，摄像头的分辨率优选采用1080p以上；监视器的容量优选为2G以上，最高传输速率为2600Mbps；以太网MAC控制器优选为千兆以上的。
如图3-图11所示，本实施例还提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，该系统装载于MCU处理器2中并以上述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器作为运行载体及执行机构，包括
基础建设单元100、避障管理单元200、决策规划单元300、车辆控制单元400和功能应用单元500；基础建设单元100、避障管理单元200、决策规划单元300、车辆控制单元400与功能应用单元500依次通过以太网通讯连接；基础建设单元100用于提供并管理支持系统运行的终端设备、传感器及智能技术；避障管理单元200用于在车辆行驶过程中通过感知识别运行路径上的障碍物并及时通过分析决策来实现避障过程；决策规划单元300用于对车辆行驶过程中的运行操作进行决策及规划行走路径；车辆控制单元400用于通过载入多种智能控制算法来对车辆进行控制及调度操作；功能应用单元500用于在系统正常运行的基础上为车辆行驶提供多种服务以促进系统的功能性；
基础建设单元100包括状态感知模块101、执行机构模块102、技术支持模块103和网络通信模块104；
避障管理单元200包括目标检测模块201、信号上报模块202、智能分析模块203和结果反馈模块204；
决策规划单元300包括有限状态模块301、路径规划模块302、变道超车模块303和自动规划模块304；
车辆控制单元400包括模糊PID模块401、预测控制模块402、线性调节模块403和车辆调度模块404；
功能应用单元500包括有序行车模块501、避障让行模块502、紧急停车模块503和自动泊车模块504。
本实施例中，状态感知模块101、执行机构模块102与技术支持模块103依次通过以太网通讯连接；状态感知模块101用于通过布设在车辆内外且与工控机本体1连接的多种智能传感器来实时获取外界环境的状态参数；执行机构模块102用于对与工控机本体1连接且用于执行控制车辆运行过程的决策指令的机构进行管理；技术支持模块103用于加载多种智能电子技术来促进系统快速顺畅的运行过程；网络通信模块104用于给系统各层面之间提供信号连接及数据传输的通道。
其中，传感器包括但不限于摄像头、激光雷达、毫米波雷达、GPS、IMU惯导、5G通信设备等。
其中，执行机构包括但不限于机械手、电磁开关等。
其中，智能技术包括但不限于图像识别、远程遥控技术等。
其中，网络通信技术包括但不限于局域网、有线网、无线WiFi、数据流量、5G网等，且优先以5G网络为主。
本实施例中，目标检测模块201的信号输出端与信号上报模块202的信号输入端连接，信号上报模块202的信号输出端与智能分析模块203的信号输入端连接，智能分析模块203的信号输出端与结果反馈模块204的信号输入端连接；目标检测模块201用于对车辆行驶过程中获取的图形影像信息中的各种动静态目标进行检测与识别；信号上报模块202用于实时将检测到的目标信号上报传输到MCU处理器2中；智能分析模块203用于通过各种加载在MCU处理器2上的智能算法实现对目标信号进行的智能的分析、理解并匹配应对策略；结果反馈模块204用于将分析得出的结果及应对结果反馈给工控机本体1并向执行机构下达对应的工作指令。
进一步地，目标检测模块201包括人车检测模块2011、光源检测模块2012、道路检测模块2013和距离检测模块2014；人车检测模块2011、光源检测模块2012、道路检测模块2013与距离检测模块2014依次通过以太网通讯连接且并列运行；人车检测模块2011用于对获取的影像信息中的车辆、动物、行人等动态目标进行检测识别；光源检测模块2012用于对获取的影像信息中的各类光源进行检测识别，包括红绿信号灯、车辆各类灯光；道路检测模块2013用于对获取的影像信息中的道路边沿、车道线等静态目标进行检测识别；距离检测模块2014用于对车辆行驶过程中车身与周围各目标之间的距离进行检测判断。光源检测模块还可以对路灯进行识别，避免非道路必要信号光源的干扰。
本实施例中，有限状态模块301、路径规划模块302、变道超车模块303与自动规划模块304并列运行；有限状态模块301用于通过有限状态机模型来模拟车辆行驶过程中的有限个状态及在这些状态之间的转移和动作等行为来预测车辆的运行状态；路径规划模块302用于以ACC巡航和LKAS车道偏离等辅助驾驶系统为基础，结合通过卫星获取的地图信息对车辆的行走路径进行智能规划；变道超车模块303用于以贝塞尔曲线为基础对车辆行驶过程中的变道、超车等行为的轨迹路径进行规划；自动规划模块304用于以获取的城市地图自动搜寻停车区域并进行泊车路径规划，实现对城市区域的规划信息的及时获取。
具体地，路径规划模块302采用曼哈顿距离算法，其公式为：
其中，
为前方目的地的坐标，
为车辆实时位置点的坐标，
为车辆到目的地之间的距离。
本实施例中，模糊PID模块401、预测控制模块402、线性调节模块403与车辆调度模块404并列运行；模糊PID模块401用于通过模糊PID控制系统对车辆的行驶过程中各执行机构的运行进行比例控制；预测控制模块402用于通过基于模型的预测、滚动优化和前馈-反馈的控制结构的MPC模型预测控制算法来实现车辆的运行控制；线性调节模块403用于通过线性二次调节器LQR来实现运行控制和任务分解操作；车辆调度模块404用于通过智能车队管理系统对范围内且包含在系统内的车辆进行调度管理操作，智能车队管理系统包括实现车辆距离、定位、防盗的基础车辆管理功能。
本实施例中，有序行车模块501、避障让行模块502、紧急停车模块503与自动泊车模块504依次通过以太网通讯连接且并列运行；有序行车模块501用于通过无人驾驶系统控制车辆在道路上有序行驶及通过各类路口；避障让行模块502用于控制车辆在行驶过程中自动且智能地避开障碍物及按照现行交通规则礼让行人或其他车辆；紧急停车模块503用于在车辆行走过程中遇到紧急情况且无法避让的情况下自动进行紧急制动操作；自动泊车模块504用于在车辆运行到目的地附近区域时通过城市地图自动搜寻停车位置并自动按照规划的路径进行泊车操作，自动泊车模块可以识别路径最优状态进行泊车操作。
本实施例还提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及控制系统的运行方式，包括如下步骤：
S1、将工控机本体1安装在汽车内，并分别将各辅助装置及执行器通过接头面板13连接起来；
S2、工控机本体1控制车辆行驶，在行驶过程中，布设在车身内外的若干摄像头实时获取外界环境影像，同时各检测器及传感器同时运行，实时检测外界环境的状态参数，并实时传输到MCU处理器2进行分析处理；
S3、工控机本体1实时检测获取的影像信息中的车辆、行人、光源、道路边沿线、车道线等目标，同时测量车身与周围各目标之间的距离，从而实时反馈到MCU处理器2，并及时针对行驶过程进行决策规划；
S4、当行驶过程中遇到障碍物，各传感器及检测器协同工作，及时将障碍信号上报传输到MCU处理器2，MCU处理器2通过多种智能算法对障碍信号进行智能分析，并快速做出避障方案；
S5、工控机本体1通过向各执行机构发送工作指令，执行机构执行工作指令，自动控制车辆进行减速、变道、让行、紧急停车等避障措施；
S6、车辆行驶到目的地附近时，系统自动在城市地图上搜寻停车位，自动规划泊车路径，并控制车辆自动行走到停车位进行泊车操作。
上述步骤中的障碍物包括活动体或静止物体，识别规划泊车路径按照就近原则，优先规划最优泊车操作。
如图11所示，本实施例还提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统的运行装置，该装置包括MCU处理器2、存储器以及存储在存储器中并在MCU处理器2上运行的计算机程序。
MCU处理器2包括一个或一个以上处理核心，MCU处理器2通过总线与MCU处理器2相连，存储器用于存储程序指令，MCU处理器2执行存储器中的程序指令时实现上述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器（SRAM），电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM），可编程只读存储器（PROM），只读存储器（ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供了计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被MCU处理器2执行时实现上述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统。
可选的，本发明还提供了包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器，其特征在于：包括工控机本体（1），所述工控机本体（1）包括底板（11），所述底板（11）上通过螺钉固定有外壳（12），所述外壳（12）的前端通过螺钉固定有接口面板（13），所述接口面板（13）上固定嵌设有若干接头（131），所述外壳（12）内规则分布有MCU处理器（2）、存储器（3）、5G网络通讯器（4）及若干CAN网络控制器（5），所述MCU处理器（2）的IO接口与存储器（3）信号连接，使得存储器（3）给MCU处理器（2）提供存储算法及程序的空间，5G网络通讯器（4）与MCU处理器（2）的输入端信号连接，为系统提供稳定快速的通讯基础，所述CAN网络控制器（5）与MCU处理器（2）连接，所述MCU处理器（2）至少包括：
接口管理逻辑模块，用于解释来自MCU处理器（2）的命令，并控制 CAN 寄存器的寻址，向MCU处理器（2）提供中断信息和状态信息；
发送缓冲器，用于存储发送到CAN总线上的报文；
接收缓冲器，用于存储从 CAN 总线上接收并被确认的信息；
所述无人驾驶智能控制器用于输出无人驾驶控制信息，其中，所述无人驾驶控制信息包括车速控制信息和方向控制信息；所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息，以及在方向自动控制模式下根据所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息对行驶车辆的方向进行控制并屏蔽所述无人驾驶智能控制器输出的车速控制信息。
2.根据权利要求1所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器，其特征在于：若干所述接头（131）分别与所述MCU处理器（2）电性连接，所述存储器（3）、所述5G网络通讯器（4）以及若干所述CAN网络控制器（5）分别通过导线与所述MCU处理器（2）电性连接；
所述存储器（3）可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。
3.带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，该系统装载于所述MCU处理器（2）中并以权利要求1-2任一所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器作为运行载体及执行机构，其特征在于：包括
基础建设单元（100）、避障管理单元（200）、决策规划单元（300）、车辆控制单元（400）和功能应用单元（500）；所述基础建设单元（100）、所述避障管理单元（200）、所述决策规划单元（300）、所述车辆控制单元（400）与所述功能应用单元（500）依次通过以太网通讯连接；所述基础建设单元（100）用于提供并管理支持系统运行的终端设备、传感器及智能技术的实施；所述避障管理单元（200）用于在车辆行驶过程中通过感知识别运行路径上的各种障碍物并通过对障碍物的及时分析决策来实现避障过程；所述决策规划单元（300）用于对车辆行驶过程中的运行操作进行决策及规划行走路径；所述车辆控制单元（400）用于通过载入多种智能控制算法来对车辆进行控制及调度操作；所述功能应用单元（500）用于在系统正常运行的基础上为车辆行驶提供多种服务以促进系统的功能性并完成基础行车和操控过程；
所述基础建设单元（100）包括状态感知模块（101）、执行机构模块（102）、技术支持模块（103）和网络通信模块（104）；
所述避障管理单元（200）包括目标检测模块（201）、信号上报模块（202）、智能分析模块（203）和结果反馈模块（204）；
所述决策规划单元（300）包括有限状态模块（301）、路径规划模块（302）、变道超车模块（303）和自动规划模块（304）；
所述车辆控制单元（400）包括模糊PID模块（401）、预测控制模块（402）、线性调节模块（403）和车辆调度模块（404）；
所述功能应用单元（500）包括有序行车模块（501）、避障让行模块（502）、紧急停车模块（503）和自动泊车模块（504）。
4.根据权利要求3所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，其特征在于：所述状态感知模块（101）、所述执行机构模块（102）与所述技术支持模块（103）依次通过以太网通讯连接；所述状态感知模块（101）用于通过布设在车辆内外且与工控机本体（1）连接的多种智能传感器来实时获取外界环境的状态参数；所述执行机构模块（102）用于对与工控机本体（1）连接且用于执行控制车辆运行过程的决策指令的机构进行管理；所述技术支持模块（103）用于加载多种智能电子技术来促进系统快速顺畅的运行过程；所述网络通信模块（104）用于给系统各层面之间提供信号连接及数据传输的通道；
所述网络通信模块（104）的网络通信包括局域网、有线网、无线WiFi、数据流量、
5G网。
5.根据权利要求3所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，其特征在于：所述目标检测模块（201）的信号输出端与所述信号上报模块（202）的信号输入端连接，所述信号上报模块（202）的信号输出端与所述智能分析模块（203）的信号输入端连接，所述智能分析模块（203）的信号输出端与所述结果反馈模块（204）的信号输入端连接；所述目标检测模块（201）用于对车辆行驶过程中获取的图形影像信息中的各种动静态目标进行检测与识别；所述信号上报模块（202）用于实时将检测到的目标信号上报传输到MCU处理器（2）中；所述智能分析模块（203）用于通过各种加载在MCU处理器（2）上的智能算法实现对目标信号进行的智能的分析、理解并匹配应对策略；所述结果反馈模块（204）用于将分析得出的结果及应对结果反馈给工控机本体（1）并向执行机构下达对应的工作指令。
6.根据权利要求5所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，其特征在于：所述目标检测模块（201）包括人车检测模块（2011）、光源检测模块（2012）、道路检测模块（2013）和距离检测模块（2014）；所述人车检测模块（2011）、所述光源检测模块（2012）、所述道路检测模块（2013）与所述距离检测模块（2014）依次通过以太网通讯连接且并列运行；所述人车检测模块（2011）用于对获取的影像信息中的车辆、行人、动物动态目标进行检测识别；所述光源检测模块（2012）用于对获取的影像信息中的各类光源进行检测识别，包括红绿信号灯、车辆各类灯光；所述道路检测模块（2013）用于对获取的影像信息中的道路边沿、车道线静态目标进行检测识别；所述距离检测模块（2014）用于对车辆行驶过程中车身与周围各目标之间的距离进行检测判断；
所述光源检测模块（2012）可以对路灯进行识别，避免非道路必要信号光源的干扰。
7.根据权利要求3所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，其特征在于：所述有限状态模块（301）、所述路径规划模块（302）、所述变道超车模块（303）与所述自动规划模块（304）并列运行；所述有限状态模块（301）用于通过有限状态机模型来模拟车辆行驶过程中的有限个状态及在这些状态之间的转移和动作行为来预测车辆的运行状态；所述路径规划模块（302）用于以ACC巡航和LKAS车道偏离辅助驾驶系统为基础，结合通过卫星获取的地图信息对车辆的行走路径进行智能规划；所述变道超车模块（303）用于以贝塞尔曲线为基础对车辆行驶过程中的变道、超车行为的轨迹路径进行规划；所述自动规划模块（304）用于以获取的城市地图自动搜寻停车区域并进行泊车路径规划，实现对城市区域的规划信息的及时获取。
8.根据权利要求7所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，其特征在于：所述路径规划模块（302）采用曼哈顿距离算法，其公式为：
其中，
为前方目的地的坐标，
为车辆实时位置点的坐标，
为车辆到目的地之间的距离。
9.根据权利要求3所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，其特征在于：所述模糊PID模块（401）、所述预测控制模块（402）、所述线性调节模块（403）与所述车辆调度模块（404）并列运行；所述模糊PID模块（401）用于通过模糊PID控制系统对车辆的行驶过程中各执行机构的运行进行比例控制；所述预测控制模块（402）用于通过基于模型的预测、滚动优化和前馈-反馈的控制结构的MPC模型预测控制算法来实现车辆的运行控制；所述线性调节模块（403）用于通过线性二次调节器LQR来实现运行控制和任务分解操作；所述车辆调度模块（404）用于通过智能车队管理系统对范围内且包含在系统内的车辆进行调度管理操作；所述智能车队管理系统包括实现车辆距离、定位、防盗的基础车辆管理功能。
10.根据权利要求3所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，其特征在于：所述有序行车模块（501）、所述避障让行模块（502）、所述紧急停车模块（503）与所述自动泊车模块（504）依次通过以太网通讯连接且并列运行；所述有序行车模块（501）用于通过无人驾驶系统控制车辆在道路上有序行驶及通过各类路口；所述避障让行模块（502）用于控制车辆在行驶过程中自动且智能地避开障碍物及按照现行交通规则礼让行人或其他车辆；所述紧急停车模块（503）用于在车辆行走过程中遇到紧急情况且无法避让的情况下自动进行紧急制动操作；所述自动泊车模块（504）用于在车辆运行到目的地附近区域时通过城市地图自动搜寻停车位置并自动按照规划的路径进行泊车操作，所述自动泊车模块（504）可以识别路径最优状态进行泊车操作。
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