CN113703459A - 一种模拟室内无人驾驶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟室内无人驾驶系统，涉及无人驾驶技术领域，包括无人车、无人驾驶平台、无人驾驶中控器和路径规划终端，所述无人车位于无人驾驶平台内，无人驾驶平台与无人车无线信号连接，无人驾驶平台与无人驾驶中控器无线信号连接，无人驾驶中控器与路径规划终端无线信号连接，路径规划终端与无人车之间无线信号连接；通过设置4个UWB距离信息计算出无人车在无人驾驶平台中的精确的实时位置，在用户设置无人车需要到达的位置后，路径规划终端可以立即计算出一条最合理的行进路线，无人车在收到其当前位置和下一时刻需要到达的位置信息后，会根据这些信息控制其运动单元朝指定位置运动。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶技术领域，更具体地说，它涉及一种模拟室内无人驾驶系统。
背景技术
目前，无人驾驶技术领域正在进行高速发展，基于GPS定位，车道分析，障碍检测，人工智能算法进行自动行驶的技术越来越成熟，根据中国专利提供的专利号为CN201710096369.0的无人驾驶小车导航系统及导航方法、无人驾驶小车，该方案中记载了“本发明的无人驾驶小车导航系统和无人驾驶小车，由于混合采用卫星导航模块、惯性导航模块、磁带导航方式，且在室内和室外时导航方式可自由切换，因此可满足室内及室外导航的双重需求，且造价不高，此外，本发明通过采用卫星导航和惯性导航进行双重定位，利用融合算法得到车辆实时位置信息，提高了定位精度”，但是这些技术往往都是在户外顶部无遮挡环境中才能良好使用，但是在有限空间中，比如仓库，地下停车场等环境中，也需要一种可以在室内工作无人驾驶技术，比如在仓库中控制无人车进行货物转运，地下停车场中进行车辆自动寻找停车位等等；本发明就提出了一种模拟在室内确定环境中的无人驾驶系统。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种模拟室内无人驾驶系统，其具有在有限空间无人驾驶的特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种模拟室内无人驾驶系统，包括无人车、无人驾驶平台、无人驾驶中控器和路径规划终端，其特征在于，所述无人车位于无人驾驶平台内，无人驾驶平台与无人车无线信号连接，无人驾驶平台与无人驾驶中控器无线信号连接，无人驾驶中控器与路径规划终端无线信号连接，路径规划终端与无人车之间无线信号连接。
通过采用上述技术方案，路径规划终端预设好了一张与无人驾驶平台一致的地图，路径规划终端负责整个系统的控制与调度。
进一步地，所述的无人车内部设置有UWB电子标签、蓝牙模块和运动单元。
通过采用上述技术方案，每个UWB基站都能检测到自身与UWB电子标签之间的距离信息。
进一步地，所述无人驾驶平台为设定好车道信息的道路模型。
通过采用上述技术方案，用于无人无人车在这个模型的车道上进行行驶。
进一步地，所述无人驾驶中控器包含4个重要组成部分，分别为UWB基站、模拟红绿灯、蓝牙模块和数据中继单元。
进一步地，所述UWB基站的数量为四个，4个UWB基站分别分布在无人驾驶平台的4个顶点处，4个UWB基站分为1个主基站和3个副基站，主基站通过串口传输到数据中继单元。
通过采用上述技术方案，每个UWB基站都能检测到自身与UWB电子标签之间的距离信息，这些信息会汇总到主基站，由主基站通过串口传输到数据中继单元。
进一步地，所述无人驾驶中控器通过蓝牙模块与路径规划终端进行无线信号连接。
通过采用上述技术方案，蓝牙模块主要用于发送传递信息。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本方案中，通过设置4个UWB距离信息计算出无人车在无人驾驶平台中的精确的实时位置，在用户设置无人车需要到达的位置后，路径规划终端可以立即计算出一条最合理的行进路线，无人车在收到其当前位置和下一时刻需要到达的位置信息后，会根据这些信息控制其运动单元朝指定位置运动。
附图说明
图1为本发明的系统原理示意图；
图2为本发明的UWB定位原理示意图；
图3为本发明中UWB电子标签与基站距离的示意图；
图4为本发明的坐标区域划分的示意图；
图5为本发明距离计算推导的示意图；
图6为本发明中未知点推导的示意图。
具体实施方式
实施例：
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种模拟室内无人驾驶系统，包括无人车、无人驾驶平台、无人驾驶中控器和路径规划终端，无人车位于无人驾驶平台内，无人驾驶平台与无人车无线信号连接，无人驾驶平台与无人驾驶中控器无线信号连接，无人驾驶中控器与路径规划终端无线信号连接，路径规划终端与无人车之间无线信号连接，路径规划终端预设好了一张与无人驾驶平台一致的地图，路径规划终端负责整个系统的控制与调度，包括控制红绿灯的开关，控制无人车的目标位置，计算无人车的行进轨迹等等。
无人车内部设置有UWB电子标签、蓝牙模块和运动单元。
无人驾驶平台为设定好车道信息的道路模型，主要用于无人无人车在这个模型的车道上进行行驶，无人驾驶中控器包含4个重要组成部分，分别为UWB基站、模拟红绿灯、蓝牙模块和数据中继单元，无人驾驶中控器和无人车可以通过蓝牙进行通信，无人驾驶中控器收到无人车当前位置和下一时刻需要到达的位置的信息后，会将其立即转发到无人车，无人车在收到其当前位置和下一时刻需要到达的位置信息后，会根据这些信息控制其运动单元朝指定位置运动。
UWB基站的数量为四个，4个UWB基站分别分布在无人驾驶平台的4个顶点处，4个UWB基站分为1个主基站和3个副基站，主基站通过串口传输到数据中继单元，每个UWB基站都能检测到自身与UWB电子标签之间的距离信息，这些信息会汇总到主基站，由主基站通过串口传输到数据中继单元，使用过程中无人车移动至任意位置后需要定位，以通过检测UWB电子标签，以最为靠近UWB电子标签的三个UWB基站建立定位坐标系，同时对坐标系内的面积进行区域划分，设置UWB电子标签靠近三个UWB基站的距离分为d1、d2和d3，坐标系建立后设置三个UWB基站的位置分别为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)，设置UWB电子标签的坐标点为(x0,y0)，以d1,d2,d3为半径作三个圆，根据勾股定理，得出交点即未知点的位置计算公式，即，
(x1-x0)2+(y1-y0)2＝d12
(x2-x0)2+(y2-y0)2＝d22
(x3-x0)2+(y3-y0)2＝d32。
无人驾驶中控器通过蓝牙模块与路径规划终端进行无线信号连接，并将收集到的UWB距离信息传输给路径规划终端，路径规划终端可以根据收到的4个UWB距离信息计算出无人车在无人驾驶平台中的精确的实时位置，在用户设置无人车需要到达的位置后，路径规划终端可以立即计算出一条最合理的行进路线(路径规划的算法可以按实际需求进行设计实现，具有一定的自由性)，并不断将无人车当前位置和下一时刻需要到达的位置发送给无人驾驶中控器；
设未知点位置为(x,y)，令其中的第一个球形P1的球心坐标为(0,0)，P2处于相同纵坐标，球心坐标为(d,0)，P3球心坐标为(i,j)，三个球形半径分别为r1,r2,r3，z为三球形相交点与水平面高度。则有：
r12＝x2+y2+z2
r22＝(x-d)2+y2+z2
r32＝(x-i)2+(y-j)2+z2
当z＝0时，即为三个圆在水平面上相交为一点，首先解出x:
x＝(r12-r22+d2)/2d
将公式二变形，将公式一的z2代入公式二，再代入公式三得到y的计算公式：
y＝(r12-r32-x2+(x-i)2+j2)/2j。
工作原理：打开无人车电源开关，利用无人驾驶中控器开关开启路径规划终端软件，无人驾驶中控器通过串口连接主基站，通过蓝牙连接无人车和路径规划终端，通过IO口连接和控制模拟红绿灯；无人车UWB标签通电后一直发送UWB信号，4个UWB基站接受到UWB信号后可以即时获取到无人车距离各自的距离，并统一通过主基站使用串口传输至无人驾驶中控器；无人驾驶中控器将UWB距离信息通过蓝牙模块实时的发送到路径规划终端，路径规划终端通过计算后可以得到无人车在无人驾驶平台中的精确位置，这个位置会实时显示在路径规划终端的屏幕上，路径规划终端会把无人驾驶平台的地图分割为多个小块的正方形区域，并给每一个区域一个编号，每一个区域代表路径规划终端所能反映的位置信息的最小差异；用户可以在路径规划终端上选择想要无人车行驶到的位置，路径规划终端会根据预设好的算法自动选择一条最佳行驶路径(实际上是一个途经区域点的数组)，并将无人车当前所在区域和下一个应该到达的区域位置信息通过蓝牙返回给无人驾驶中控器；无人驾驶中控器收到相关位置信息后立即通过蓝牙转发到无人车；无人车解析位置信息，并根据解析出的区域位置信息控制自生的转向与运动；当路径规划终端检测到无人车已经行驶到当前指定的区域后，会继续发送下一个需要运动到的区域，如此循环往复，直到无人车运动到用户指定的位置为止。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种模拟室内无人驾驶系统，包括无人车、无人驾驶平台、无人驾驶中控器和路径规划终端，其特征在于，所述无人车位于无人驾驶平台内，无人驾驶平台与无人车无线信号连接，无人驾驶平台与无人驾驶中控器无线信号连接，无人驾驶中控器与路径规划终端无线信号连接，路径规划终端与无人车之间无线信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种模拟室内无人驾驶系统，其特征在于，所述的无人车内部设置有UWB电子标签、蓝牙模块和运动单元。
3.根据权利要求1所述的一种模拟室内无人驾驶系统，其特征在于，所述无人驾驶平台为设定好车道信息的道路模型。
4.根据权利要求1所述的一种模拟室内无人驾驶系统，其特征在于，所述无人驾驶中控器包含4个重要组成部分，分别为UWB基站、模拟红绿灯、蓝牙模块和数据中继单元。
5.根据权利要求4所述的一种模拟室内无人驾驶系统，其特征在于，所述UWB基站的数量为四个，4个UWB基站分别分布在无人驾驶平台的4个顶点处，4个UWB基站分为1个主基站和3个副基站，主基站通过串口传输到数据中继单元。
6.根据权利要求1所述的一种模拟室内无人驾驶系统，其特征在于，所述无人驾驶中控器通过蓝牙模块与路径规划终端进行无线信号连接。
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