CN203164762U - 一种小车自动导引和避障系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小车自动导引和避障系统，其包括舵机驱动模块、速度检测模块、电机驱动模块、与上述舵机驱动模块、速度检测模块和电机驱动模块通讯连接的中央控制模块及电源模块，所述系统还包括一道路识别模块，其用于完成车道相对小车运动信息的采集并将上述信息传送至所述中央控制模块。本实用新型提高了运动中小车在导引和避障过程的实时性和准确性，使得小车对周围环境的快速感知、识别能力得以改进，从根本上改变了传统的“人—车—路”闭环控制方式，将不可控的驾驶员从该闭环系统中请出，大大提高了交通系统的效率和安全性。

Description

一种小车自动导引和避障系统

技术领域

 本实用新型涉及汽车自动化领域，特别指一种小车自动导引和避障系统。

背景技术

根据世界卫生组织的数据，每年全球因道路交通事故死亡的人数超过120万。我们认为，我们可以用技术减少这一数字，甚至使其下降一半。自动驾驶汽车能够促使人们拼车，极大的减少汽车的使用，创造“明天的高速公路火车”。这些高速公路火车能减少能源消耗，增加主要道路的运力。在节约时间方面，美国交通运输部估计，每一工作日，人们平均花费52分钟在上下班路上。未来，人们可以以更有效率的方式使用这些时间。

自动驾驶汽车，简称自驾汽车，是指工程师主导研制并安装汽车自动驾驶成熟技术设备的汽车。可以依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。

实用新型内容

为了改进现有技术，本实用新型提出了一种小车自动导引和避障系统，其小车在没有任何人的主动操作下，可以自动安全的运行，且还能和全球定位系统协同合作。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种小车自动导引和避障系统，其包括舵机驱动模块，其用于对小车上的舵机进行驱动以便快速准确控制小车运动方向；速度检测模块，其用于对小车运行速度进行检测、实现闭环控制以便调整弯道和直道速度、使小车能够平稳快速的运行至目的地；电机驱动模块，其用于通过控制驱动电机两端电压使小车加速运行或制动；与上述舵机驱动模块、速度检测模块和电机驱动模块通讯连接的中央控制模块及电源模块，所述系统还包括一道路识别模块，其用于完成车道相对小车运动信息的采集并将上述信息传送至所述中央控制模块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述中央控制模块还包括一GPRS定位系统，所述GPRS定位系统与中央控制模块通讯连接，其使得小车能和GPRS定位系统协同合作、自动引导小车到达目的地，同时在意外突发时可以最大程度减少损失。

优选地，所述中央控制模块选用MC9S12DG128芯片，其单片机功能强大，可完全胜任小车的检测和控制功能。

优选地，所述道路识别模块选用CCD传感器。

本实用新型带来的有益效果有：

所述小车自动导引和避障系统包括道路识别模块，其可以在小车运行途中完成车道相对小车偏移量、方向、曲率等运动信息的采集并将信息传送至所述中央控制模块，通过后者的控制算法对小车发出控制命令，自动导引小车沿着车道轨迹稳定前行，提高了运动中小车在导引和避障过程的实时性和准确性，使得小车对周围环境的快速感知、识别能力得以改进，从根本上改变了传统的“人—车—路”闭环控制方式，将不可控的驾驶员从该闭环系统中请出，大大提高了交通系统的效率和安全性。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明，

附图1是本实用新型结构框图。

具体实施方式

基于模糊控制的小车避障方法已有研究，证明了这种基于生理学上的“感知——行为”的新思路的实用性。本实用新型采用一种具有速度反馈的模糊避障控制器，提高了运动小车避障过程的实时性和准确性，结合附图1，本实用新型所述小车自动导引和避障系统包括：

舵机驱动模块2，其用于对小车上的舵机进行驱动，以快速准确控制小车运动方向；

速度检测模块3，其用于对小车运行速度进行检测，实现闭环控制以便调整弯道和直道速度，从而提高平均速度，使小车能够平稳快速的运行至目的地；

电机驱动模块4，其用于通过控制驱动电机两端电压可以使小车加速运行，也可以对小车进行制动；

与上述舵机驱动模块2、速度检测模块3和电机驱动模块4通讯连接的中央控制模块1及电源模块5，其中所述中央控制模块1优选采用的MC9S12DG128芯片是以运算速度很快的CPU12内核为核心的单片机，经过锁相环后，时钟频率可达到40MHz，内部Flash高至128KB，拥有2组各8路10位A/D、16路I/O口，有功能强大的8位PWM输出共8路，以及8路16位增强型定时器（ECT），该单片机功能强大，完全能够胜任小车的检测和控制功能。可靠的电源方案是整个电路稳定运行的基础，而所述电源模块5包含多个电池电压监测电路及稳压电路，其可以将充电电池电压转换成各模块所需要的电压为各个模块提供稳定电源。

此外，所述系统还包括一道路识别模块6，用于完成车道相对小车的偏移量、方向、曲率等运动信息的采集，通过连接线把以上信息传送至中央控制模块1，使小车沿着车道轨迹稳定前行，因为获取更多、更远、更精确的车道信息是提高小车运行速度的关键。中央控制模块1在计算路径时，采用的是已较为成熟的导航算法，但本实用新型的改进之处在于，与所述中央控制模块1通讯连接的还有一GPRS定位系统7，小车的行驶路径能在GOOGLE公司提供的Google Earth进行显示，这为保存小车行驶路径数据提供了方法，使小车即使在出现意外情况下，也能及时地被发现，避免危险的发生或最大程度减少损失。

具本实用新型系统的小车的工作模式是：通过道路识别模块6优选的CCD传感器探测车道信息，速度检测模块3中转速传感器检测当前车速，电源模块5中电池电压监测电路检测电池电压，并将这些信息传送至中央控制模块1单片机进行处理。通过控制算法对小车发出控制命令，进而通过转向舵机和驱动电机对小车的运动轨迹和速度进行实时控制。这是一种将探测、识别、判断、决策、优化、优选、执行、反馈、纠控功能融为一体，会学习、会总结、会提高技能，集微电脑、微电机、绿色环保动力系统、新型结构材料等顶尖科技成果为一体的智慧型汽车。不过需要指出的是，研发这种自动导引和避障的小车并非要完全替代驾驶员，而只是在需要替代的领域和场合作替代。无人驾驶汽车尤其适合从事旅游、应急救援、长途高速客货运输、军事用途，以发挥可靠、安全、便利及高效的性能优势，减少事故，弥补有人驾驶汽车的不足。

最后，尽管已经参照本实用新型的具体实施例显示和描述了本实用新型的基本情况，但本领域的技术人员应当理解，以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种小车自动导引和避障系统，其包括

舵机驱动模块（2），其用于对小车上的舵机进行驱动以便快速准确控制小车运动方向；

速度检测模块（3），其用于对小车运行速度进行检测、实现闭环控制以便调整弯道和直道速度、使小车能够平稳快速的运行至目的地；

电机驱动模块（4），其用于通过控制驱动电机两端电压使小车加速运行或制动；

与上述舵机驱动模块（2）、速度检测模块（3）和电机驱动模块（4）通讯连接的中央控制模块（1）及电源模块（5），其特征在于：所述系统还包括一道路识别模块（6），其用于完成车道相对小车运动信息的采集并将上述信息传送至所述中央控制模块（1）。

2.根据权利要求1所述的一种小车自动导引和避障系统，其特征在于：所述中央控制模块（1）还包括一GPRS定位系统（7），所述GPRS定位系统（7）与中央控制模块（1）通讯连接。

3.根据权利要求1所述的一种小车自动导引和避障系统，其特征在于：所述中央控制模块（1）选用MC9S12DG128芯片。

4.根据权利要求1所述的一种小车自动导引和避障系统，其特征在于：所述道路识别模块（6）选用CCD传感器。

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