CN113807571A - 一种无人驾驶车辆路径实时规划系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，包括车载控制系统、总控制台和控制切换单元，总控制台具有远程信号单元，控制切换单元和车载控制系统均与总控制台通过无线信号相连接，控制切换单元采用无线遥控器并具有信号发送单元，控制切换单元用于对车载控制系统的控制方式进行切换，所述车载控制系统具有驱动模块、手动驾驶模块和自动驾驶模块；本系统通过自动驾驶模块和手动驾驶模块的设置，能够自由切换无人驾驶方式，通过图像采集模块和总控制台智能计算，在自动运行模式下，不仅能够预先进行路径的设定，还能够在预先路径出现障碍物阻拦的情况下，实时进行路径的规划，适应于现有仓储物流、园区、军工等作业环境，提高效率及安全性。
Description
技术领域
本发明涉及无人车辆控制技术，具体是一种无人驾驶车辆路径实时规划系统。
背景技术
目前，无人驾驶车辆已经逐渐迈入人们的生活，而一些封闭场景中，如仓储、物流中，也逐渐采用无人驾驶车辆来进行生产工作，无人驾驶车辆的优势在于可以减少人工成本，减少驾驶舱，不仅能够减少车辆占用空间，进行更为效率的生产工作，并且也能够在区域内完成更为精准的路线行进工作。
而目前在仓储等区域无人驾驶车辆路径规划还局限于远程控制方式或者缺乏实时性，这种方式存在的问题是，还需要人员的实时把控，而由于场景内障碍物的不断变化，只能通过远程监控进行获取，这样就导致了出现紧急情况时只能通过人员的反应来进行避险，还是存在对于操控人员的依赖性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，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：
一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，包括车载控制系统、总控制台和控制切换单元，总控制台具有远程信号单元，控制切换单元和车载控制系统均与总控制台通过无线信号相连接，控制切换单元采用无线遥控器并具有信号发送单元，控制切换单元用于对车载控制系统的控制方式进行切换，所述车载控制系统具有驱动模块、手动驾驶模块和自动驾驶模块，驱动模块用于驱动装载车载控制系统的车辆进行移动，自动驾驶模块用于主动控制驱动模块工作对车辆进行自动控制移动，手动驾驶模块用于通过控制切换单元发送的控制信号进行远程手动控制车辆移动，所述车载控制系统还包括有图像采集单元，图像采集单元用于实时进行图像的采集及处理并反馈给总控制台后进行处理，所述总控制台具有图像处理单元和计算单元，图像处理单元对图像采集单元采集的图像进行处理识别，计算单元通过图像处理单元处理的结果进行计算并反馈给自动驾驶模块，进行实时的路线规划。
所述图像处理单元通过有线对比适应性直方均化预处理，对反馈图像中所有区域的纹理特征进行梳理，计算单元通过与处理后的图像进行SIFT特征点匹配，再进行Harris焦点匹配，建立空间三维坐标，显示车辆圆周方向范围内的路线情形。
所述自动驾驶模块包括避障单元和路线规划单元，路线规划单元和避障单元均通过计算单元建立的空间三维坐标进行车辆控制，路线规划单元通过空间三维坐标计算原始路径方向上障碍物与路径边缘之间的宽度并与车辆自身宽度进行自适应匹配，当宽度小于车辆允许通行宽度时，路线规划单元重新规划行驶路线，控制驱动模块进行车辆的驱动，路径规划单元确定路径后，避障单元对路径方向上不影响行进路径的障碍物体积通过空间三维坐标进行计算，根据车辆底盘高度与障碍物高度之间的间距差直接计算出避障路线后控制驱动模块进行车辆的驱动。
所述自动驾驶模块还具有训练单元，所述训练单元用于自动驾驶模块在出发前进行模拟训练，所述总控制台具有数据库用于存储车辆行进路线信息和图像采集单元的图像信息，训练单元调取数据库内路径信息和图像采集单元对应信息，通过叠加方式，产生不同障碍路线。
所述图像采集单元包括摄像模组和雷达测距模组，所述摄像模组具有沿车辆周围圆周方向设置的多个摄像机，雷达测距模组具有沿车辆周围圆周方向设置的多个测距雷达，摄像机与测距雷达匹配成组设置，摄像机在采集图像的同时通过测距雷达获取图像中障碍与车辆之间的距离信息。
作为本发明的优选方案：所述驱动模块包括进退单元、加速单元、转向单元和刹车单元，分别用于进行车辆的前进后退控制、加速控制、转向控制和刹车控制。
作为本发明再进一步的优选方案：所述总控制台还连接有位于车辆上的车载检测系统，所述车载检测系统具有继电器信号反馈检测模组和行驶检测模组，继电器信号反馈检测模块连接车载控制系统各单元电路的启动继电器；行驶检测模组具有速度检测模块，对于车辆的行驶速度进行检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本系统通过自动驾驶模块和手动驾驶模块的设置，能够自由切换无人驾驶方式，通过图像采集模块和总控制台智能计算，在自动运行模式下，不仅能够预先进行路径的设定，还能够在预先路径出现障碍物阻拦的情况下，实时进行路径的规划，适应与现有仓储物流等作业环境，能够大大减少人力参与，提高效率及安全性。
附图说明
图1为本发明的整体系统框架图。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明实施例中，一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，包括车载控制系统、总控制台和控制切换单元，总控制台具有远程信号单元，控制切换单元和车载控制系统均与总控制台通过无线信号相连接，控制切换单元采用无线遥控器并具有信号发送单元，控制切换单元用于对车载控制系统的控制方式进行切换，所述车载控制系统具有驱动模块、手动驾驶模块和自动驾驶模块，驱动模块用于驱动装载车载控制系统的车辆进行移动，自动驾驶模块用于主动控制驱动模块工作对车辆进行自动控制移动，手动驾驶模块用于通过控制切换单元发送的控制信号进行远程手动控制车辆移动，所述车载控制系统还包括有图像采集单元，图像采集单元用于实时进行图像的采集及处理并反馈给总控制台后进行处理，所述总控制台具有图像处理单元和计算单元，图像处理单元对图像采集单元采集的图像进行处理识别，计算单元通过图像处理单元处理的结果进行计算并反馈给自动驾驶模块，进行实时的路线规划。
所述图像处理单元通过有线对比适应性直方均化预处理，对反馈图像中所有区域的纹理特征进行梳理，计算单元通过与处理后的图像进行SIFT特征点匹配，再进行Harris焦点匹配，建立空间三维坐标，显示车辆圆周方向范围内的路线情形。
所述自动驾驶模块包括避障单元和路线规划单元，路线规划单元和避障单元均通过计算单元建立的空间三维坐标进行车辆控制，路线规划单元通过空间三维坐标计算原始路径方向上障碍物与路径边缘之间的宽度并与车辆自身宽度进行自适应匹配，当宽度小于车辆允许通行宽度时，路线规划单元重新规划行驶路线，控制驱动模块进行车辆的驱动，路径规划单元确定路径后，避障单元对路径方向上不影响行进路径的障碍物体积通过空间三维坐标进行计算，根据车辆底盘高度与障碍物高度之间的间距差直接计算出避障路线后控制驱动模块进行车辆的驱动。
所述自动驾驶模块还具有训练单元，所述训练单元用于自动驾驶模块在出发前进行模拟训练，所述总控制台具有数据库用于存储车辆行进路线信息和图像采集单元的图像信息，训练单元调取数据库内路径信息和图像采集单元对应信息，通过叠加方式，产生不同障碍路线，车载控制系统通过训练单元产生的障碍路线进行模拟训练以提高车载控制系统的精准度。
进一步的，所述图像采集单元包括摄像模组和雷达测距模组，所述摄像模组具有沿车辆周围圆周方向设置的多个摄像机，雷达测距模组具有沿车辆周围圆周方向设置的多个测距雷达，摄像机与测距雷达匹配成组设置，摄像机在采集图像的同时通过测距雷达获取图像中障碍与车辆之间的距离信息，方便计算模块进行SIFT特征点匹配计算，从而快速实现三维立体图像的绘制。
所述驱动模块包括进退单元、加速单元、转向单元和刹车单元，分别用于进行车辆的前进后退控制、加速控制、转向控制和刹车控制。
系统工作时，总控制台根据实际场景调取数据库内的路径规划，发送给自动驾驶模块中的路线规划单元，用于控制驱动模块进行工作，在车辆行进时，图像采集单元启动采集图像信息，反馈给图像处理单元，图像处理单元进行图像处理并发送给计算单元进行计算，根据阶段化产生三维立体图像，如每段无遮挡路线开始时进行一次三维立体图像的产生，并同步发送给路线规划单元，路线规划单元根据三维立体图像进行实时规划，同步启动避障单元，对于行进路线上的障碍物进行判断并控制驱动模块的驱动方式，而当出现自动驾驶模块处理异常时，控制切换单元能够通过信号发送单元进行切换控制信号的发送，切换为手动驾驶模块控制，通过图像采集单元传回的实时视频信息进行手动驾驶控制，满足不同条件下的无人驾驶需求。
所述总控制台还连接有位于车辆上的车载检测系统，所述车载检测系统具有继电器信号反馈检测模组和行驶检测模组，继电器信号反馈检测模块连接车载控制系统各单元电路的启动继电器，通过检测继电器工作状态，获取各单元特别是自动驾驶模块的工作状态，当发现异常时，发送异常信息给总控制台，以确保快速切换控制方式；行驶检测模组具有速度检测模块，对于车辆的行驶速度进行检测，常规状态下，驱动模块以匀速方式驱动车辆进行运动，而当车辆受障碍物影响后长时间停止时，行驶检测模组发送异常信息给总控制台，以确保快速切换控制方式。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，包括车载控制系统、总控制台和控制切换单元，总控制台具有远程信号单元，其特征在于：
控制切换单元和车载控制系统均与总控制台通过无线信号相连接，控制切换单元采用无线遥控器并具有信号发送单元，控制切换单元用于对车载控制系统的控制方式进行切换，所述车载控制系统具有驱动模块、手动驾驶模块和自动驾驶模块，驱动模块用于驱动装载车载控制系统的车辆进行移动，自动驾驶模块用于主动控制驱动模块工作对车辆进行自动控制移动，手动驾驶模块用于通过控制切换单元发送的控制信号进行远程手动控制车辆移动；
所述车载控制系统还包括有图像采集单元，图像采集单元用于实时进行图像的采集及处理并反馈给总控制台后进行处理；
所述总控制台具有图像处理单元和计算单元，图像处理单元对图像采集单元采集的图像进行处理识别，计算单元通过图像处理单元处理的结果进行计算并反馈给自动驾驶模块，进行实时的路线规划。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，其特征在于，所述图像处理单元通过有线对比适应性直方均化预处理，对反馈图像中所有区域的纹理特征进行梳理，计算单元通过与处理后的图像进行SIFT特征点匹配，再进行Harris焦点匹配，建立空间三维坐标，显示车辆圆周方向范围内的路线情形。
3.根据权利要求2所述的一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，其特征在于，所述自动驾驶模块包括避障单元和路线规划单元，路线规划单元和避障单元均通过计算单元建立的空间三维坐标进行车辆控制，路线规划单元通过空间三维坐标计算原始路径方向上障碍物与路径边缘之间的宽度并与车辆自身宽度进行自适应匹配，当宽度小于车辆允许通行宽度时，路线规划单元重新规划行驶路线，控制驱动模块进行车辆的驱动，路径规划单元确定路径后，避障单元对路径方向上不影响行进路径的障碍物体积通过空间三维坐标进行计算，根据车辆底盘高度与障碍物高度之间的间距差直接计算出避障路线后控制驱动模块进行车辆的驱动。
4.根据权利要求3所述的一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，其特征在于，所述自动驾驶模块还具有训练单元，所述训练单元用于自动驾驶模块在出发前进行模拟训练，所述总控制台具有数据库用于存储车辆行进路线信息和图像采集单元的图像信息，训练单元调取数据库内路径信息和图像采集单元对应信息，通过叠加方式，产生不同障碍路线。
5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，其特征在于，所述驱动模块包括进退单元、加速单元、转向单元和刹车单元，分别用于进行车辆的前进后退控制、加速控制、转向控制和刹车控制。
6.根据权利要求1所述的一种无人驾驶车辆路径实时规划系统，其特征在于，所述总控制台还连接有位于车辆上的车载检测系统，所述车载检测系统具有继电器信号反馈检测模组和行驶检测模组，继电器信号反馈检测模块连接车载控制系统各单元电路的启动继电器；行驶检测模组具有速度检测模块，对于车辆的行驶速度进行检测。
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Cited By (1)
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| CN115346385A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-11-15 | 上海伯镭智能科技有限公司 | 基于复杂路况的无人驾驶矿车自动避障方法 |
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2021
- 2021-08-12 CN CN202110924717.5A patent/CN113807571A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN115346385B (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-03 | 上海伯镭智能科技有限公司 | 基于复杂路况的无人驾驶矿车自动避障方法 |
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