CN212172193U - 一种适用于微巴的智能网联自动驾驶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，包括与智能网联自动驾驶域控制器连接的环境感知装置、定位导航组合装置、V2X通信装置、运动控制装置、及人机交互装置，所述智能网联自动驾驶域控制器用于计算和控制，包括中央处理单元和域控制器接口，所述环境感知装置用于获取车辆自身环境以及车辆行驶的周围环境信息，所述定位导航组合装置包括INS惯性导航单元、四频双天线RTK卫星导航接收机和5G差分模块，所述运动控制装置包括横向控制装置和纵向控制装置，所述人机交互装置用于车辆的信息交互。可以应用于应用场景更丰富的城市，实现智能网联功能，引入加权分配系数实现整车纵向和横向的协同运动控制，大大提高了安全性。

Description

一种适用于微巴的智能网联自动驾驶系统

技术领域

本实用新型属于智能网联自动驾驶汽车技术领域，具体地涉及一种适用于微巴的智能网联自动驾驶系统。

背景技术

未来的汽车已经不仅局限于一种交通工具，更多的是向新一代互联网终端发展。随着5G时代的到来，大数据、物联网、云平台的不断深入发展，智能网联自动驾驶汽车迎来了发展契机。智能网联自动驾驶汽车集中运用了感知传感、信息融合、无线通讯、全球定位系统、人工智能及自动控制等技术，实现了汽车脱离驾驶员而能保证其驾驶操纵性与安全性。智能网联自动驾驶的出现将从根本上改变传统汽车的控制方式，以及公众出行方式，对于交通系统的安全性与通行效率有了较大保障。

中国发明专利申请，申请号：CN201910718311.4，公开日：20191213，公开了一种自动驾驶决策方法及系统，根据多传感器接收的信息融合，利用模型预测算法生成预测轨迹，经由决策模块输入决策的轨迹点，控制模块进行轨迹跟踪。中国发明专利申请，申请号：CN201910967835.7，公开日：20191213，公开了一种自动驾驶系统及其控制方法，传感器采用了视觉感知传感器包括前向双目摄像机、前向单目摄像机和驾驶员行为检测摄像机、环视摄像机、激光雷达五个独立单元，以及用于定位导航的GPS和惯性测量单元和用于安全控制的超声波雷达和毫米波雷达，还包括高精度地图和V2X车联网装置，传感器不仅感知车辆周围信息，还接收交通状况信息。中国发明专利申请，申请号：CN201910123370.7，公开日：20190531，公开了一种基于V2X的自动驾驶车辆、方法和装置，使用多个雷达和多个传感器识别障碍物和车道线，结合V2X信息识别障碍车辆，基于GPS进行定位，并由控制模块制定行进路径。中国发明专利申请，申请号：CN201910368350.6，公开日：20190906，公开了一种基于V2I的智能网联自动驾驶汽车辅助感知路灯系统，通过在路灯内安装摄像机图像传感器、毫米波雷达传感器和激光雷达传感器，数据中心整合所有数据后通过5G网络分发实时数据给车载终端从而实现V2I的智能网联通信。美国发明专利申请，申请号：US15989805，公开日：20191001，公开了一种自动驾驶系统，可以根据车辆现有状态生成合理路径规划，通过设定车辆的控制目标值来避免一些异常车辆状态如雨雪天气下的不合理路径规划。美国发明专利申请，申请号：US15138845，公开日：20180403，公开了一种自动驾驶系统，包括环境信息感知单元，车辆状态识别单元，运动规划单元，计算单元，执行器和执行器控制单元。

上述几件专利申请存在以下缺陷：现有自动驾驶系统大部分只能对既定轨迹进行路径跟踪，无法应对复杂路况；现有自动驾驶系统大部分只针对单车，并不能实现智能网联的功能；现有自动驾驶系统大部分在缺少高精地图的情况下并无法实现自动驾驶；因此，现有自动驾驶系统大部分不具备真实城市复杂路况下的完全无人自动驾驶。本实用新型因此而来。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，适用于微巴，整合环境感知，传感器融合，V2X车联网，高精地图路径规划技术为一体，可以应用于应用场景更丰富的城市，实现智能网联功能，可以实现整车纵向和横向的协同运动控制，大大提高了安全性。

本实用新型的技术方案是：

一种适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，包括与智能网联自动驾驶域控制器连接的环境感知装置、定位导航组合装置、V2X通信装置、运动控制装置、及人机交互装置，所述智能网联自动驾驶域控制器用于计算和控制，包括中央处理单元和域控制器接口，所述中央处理单元采用可重构计算AI芯片，所述域控制器接口用于连接外置模块，所述环境感知装置用于获取车辆自身环境以及车辆行驶的周围环境信息，所述定位导航组合装置包括INS惯性导航单元、四频双天线RTK卫星导航接收机和5G差分模块，所述运动控制装置包括横向控制装置和纵向控制装置，所述横向控制装置采用管柱式电液线性控制转向系统，所述纵向控制装置通过有线控制电子油门进行加速控制，通过有线控制电子液压制动系统，并结合电机制动和电子手刹进行减速制动，所述人机交互装置用于车辆的信息交互。

优选的技术方案中，所述环境感知装置包括一个4线激光雷达、四个77GHz中距角毫米波雷达、10个车载视觉摄像头以及12个超声波雷达，所述4线激光雷达采用以太网与智能网联自动驾驶域控制器进行通讯，所述毫米波雷达采用高速CAN总线与智能网联自动驾驶域控制器进行通讯，所述车载视觉摄像头和超声波雷达采用低速CAN总线与智能网联自动驾驶域控制器进行通讯。

优选的技术方案中，所述定位导航组合装置的5G差分模块通过5G网络接收包括位置的RTCM差分信息，并发送给卫星导航板卡，导航接收机接收3轴陀螺、3轴加速度计和卫星导航板卡信息。

优选的技术方案中，所述人机交互装置包括接口模块，所述接口模块包括电源接口、通讯接口、视频接口，所述电源接口为人机交互系统提供工作电源，所述通讯接口支持CAN总线、CANFD总线、及以太网，所述视频接口传输来自自动驾驶域控制器和车内摄像头的视频信号。

优选的技术方案中，所述域控制器接口包括低速接口、以太网接口和多路摄像头接口，所述低速接口用于配置LIN总线、CAN总线、CAN FD总线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该自动驾驶系统整合环境感知，传感器融合，V2X车联网，高精地图路径规划技术为一体，可以应用于应用场景更丰富的城市，实现智能网联功能，可以实现整车纵向和横向的协同运动控制，大大提高了安全性。

、采用定位导航组合系统，可实现复杂交通条件的自动驾驶。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型适用于微巴的智能网联自动驾驶系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例：

如图1所示，一种适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，包括：

1、环境感知装置

在智能网联自动驾驶系统中，环境感知装置负责采集自动驾驶汽车所需要的信息，包括感知微巴汽车自身环境以及微巴汽车行驶的周围环境等，为自动驾驶微巴汽车的安全行驶提供及时、准确、可靠的决策依据。本实用新型综合各传感器的性能、功能、工作原理、检测范围及工作条件的优缺点等，采用各传感器融合设计方案，兼顾冗余信息安全。本实用新型采用一个4线激光雷达，四个77GHz中距角毫米波雷达，10个车载视觉摄像头以及12个超声波雷达作为无人驾驶客车的环境感知系统。其中激光雷达采用以太网与自动驾驶域控制器进行通讯，毫米波雷达采用高速CAN总线与自动驾驶域控制器进行通讯，车载视觉摄像头和超声波雷达采用低速CAN总线与自动驾驶域控制器进行通讯。对环境感知装置采集的信息根据冗余算法进行处理，确保环境感知的优越性能。

、定位导航组合装置

在智能网联自动驾驶系统中，定位导航组合装置用来提供车辆的位置、方位、姿态等信息，并为车辆提供路径规划，定位导航组合装置是智能网联自动驾驶微巴汽车行驶的基础。本实用新型采用基于GNSS+INS的定位导航组合装置，经过三轴转台全温校准以满足不同条件下的性能需求。系统由INS惯性导航单元、四频双天线RTK卫星导航接收机和5G差分模块组成。5G差分模块通过5G网络接收位置等RTCM差分信息，发送给卫星导航板卡。导航接收机接收3轴陀螺、3轴加速度计和卫星导航板卡信息，实时得到精确的位置、速度、方位。系统采集信息经耦合算法数据处理，实时输出准确的载体姿态、方位、位置、速度等传感器数据，进而基于卡尔曼滤波原理完成轨迹跟踪地图构建，根据自动驾驶车辆的时刻位置和姿态、行驶方向和速度等信息，在移动过程中根据车辆自身和车辆周围信息和地图信息进行自身方位与姿态的定位，实现自动驾驶和导航。

、V2X通信装置

在智能网联车辆自动驾驶系统中，V2X是车联网通信机制的总称，V2X通信装置可以看作是一个超级传感器，它提供了比其它车载传感器都高得多的感知能力和可靠性。本实用新型V2X车联网通信系统采用LTE-V技术，为智能网联自动驾驶提供实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，带来远距离环境信号。为本实用新型的智能网联自动驾驶系统规划、决策、控制等提供信息支持和容错冗余。LTE-V2X能够支持至少三车的协同规划功能的实现，且在单车缺少高精地图的情况下，以及真实城市复杂路况下均可实现完全无人自动驾驶。对V2X通信装置的信息根据冗余算法进行处理，确保环境感知的优越性能。

、运动控制装置

智能网联自动驾驶车辆的整车运动控制分为纵向控制和横向控制。纵向控制是通过油门和制动的协调实现对车辆的车速精确控制，横向控制是通过转向的控制实现对车辆的路径控制。整车纵向和横向的协同运动控制算法由智能网联自动驾驶域控制器实现。

本实用新型纵向控制通过有线控制电子油门进行加速控制，通过有线控制电子液压制动系统，并综合电机制动和电子手刹进行减速制动，并把制动安全作为最高优先级。

自动驾驶域控制器基于定位导航和V2X通信传感进行全局动态规划，输出制动控制还能实现机械制动和电机制动的最佳匹配。

本实用新型横向控制采用管柱式电液线性控制转向系统，转向系统可感知方向盘反馈力矩的特性，低速转向轻便、高速转向稳定。

、人机交互装置

智能网联自动驾驶微巴采用人机交互系统用于安全员与车辆的信息交互，安全员通过语音控制及触屏按键实现对车辆参数查询设定、控制指令下发、自动驾驶模式切换、影音娱乐系统操控等功能。该人机交互装置接口分为电源接口、通讯接口、视频接口等；其中电源接口为人机交互装置提供工作电源，通讯接口支持CAN总线、CANFD总线、以太网等，适应于各种通讯需要，视频接口可传输来自自动驾驶域控制器和车内摄像头的视频信号等。

、智能网联自动驾驶域控制器

智能网联自动驾驶域控制器硬件采用自主研发的开放式人工智能车辆计算平台，该域控制器中央处理单元采用可重构计算AI芯片，域控制器接口分为低速接口、以太网接口和多路摄像头接口等，其中低速接口可进行LIN总线、CAN总线、CAN FD总线等配置。域控制器软件开发基于Linux系统的AutoSAR平台开发，最终实现自动驾驶全景感知、地图&传感器融合、车辆定位、规划控制等功能。在多车编队行驶时，智能网联自动驾驶域控制器可自行完成主从车设置，且主从车可灵活切换，在单车缺少高精地图的情况下亦可实现完全编队无人驾驶。

智能网联自动驾驶域控制器具体实现的控制功能包括且不限于：

智能网联自动驾驶域控制器作为控制模式的仲裁控制器，判断是否满足自动驾驶模式的条件，决定当前是否进入自动驾驶模式。

当智能网联自动驾驶域控制器综合各种信息判断不满足自动驾驶条件时，智能网联自动驾驶域控制器不执行自动驾驶功能，并发出警示指令到人机交互界面。

当智能网联自动驾驶域控制器综合各种信息判断满足自动驾驶条件时，根据自动驾驶域控制器收到的激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达和摄像头等各传感器信息进行融合优化，以及依据V2X信息判断实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息；并根据高精度惯导卫星组合系统提高的车身姿态信息和车辆精准位置信息，结合高精度地图进行规划路线行驶，或通过并行建图与定位技术进行自适应路线规划行驶。

智能网联自动驾驶域控制器向整车控制器、电子手刹、档位、线控油门、线控制动和线控转向等控制器发出指令，执行自动驾驶正常行驶的动作。

自动驾驶模式下，可实现开放道路行驶。在遇到前方静态障碍物时，可自行左侧绕道行驶，如检测到左侧车道也有障碍物或车道过窄等无法通行时，可自动制动停车等待。

自动驾驶模式下，可实现开放道路行驶。在遇到前方动态障碍物时，左侧绕道行驶，如检测到左侧车道也有障碍物或车道过窄等无法通行时，可自行跟随前障碍物行驶。

自动驾驶模式下，检测到路口红绿灯时，可自行根据红绿灯的指示状态停车、等待、起步、运行等。

自动驾驶模式下，可识别道路交通标志及标线，并能根据交通标示进行车辆控制，如检测到限速标示，可自动调整车速到标示牌要求的速度以下。

自动驾驶模式下，可实现至少三车的编队行驶等智能网联功能。

自动驾驶模式下，可实现指定位置的靠边停车功能。

通过整车通讯模块给整车CAN总线下发前照灯、转向灯、制动灯、倒车灯、门开关、喇叭开关等车辆行驶状态部件执行命令。

发明人在海格KLQ6430GAEV微巴车型上实现了本实用新型的技术方案，并经过了智能网联自动驾驶的实车功能验证。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，其特征在于，包括与智能网联自动驾驶域控制器连接的环境感知装置、定位导航组合装置、V2X通信装置、运动控制装置、及人机交互装置，所述智能网联自动驾驶域控制器用于计算和控制，包括中央处理单元和域控制器接口，所述中央处理单元采用可重构计算AI芯片，所述域控制器接口用于连接外置模块，所述环境感知装置用于获取车辆自身环境信息以及车辆行驶的周围环境信息，所述定位导航组合装置包括INS惯性导航单元、四频双天线RTK卫星导航接收机和5G差分模块，所述运动控制装置包括横向控制装置和纵向控制装置，所述横向控制装置采用管柱式电液线性控制转向系统，所述纵向控制装置通过有线控制电子油门进行加速控制，通过有线控制电子液压制动系统，并结合电机制动和电子手刹进行减速制动，所述人机交互装置用于车辆的信息交互。

2.根据权利要求1所述的适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，其特征在于，所述环境感知装置包括一个4线激光雷达、四个77GHz中距角毫米波雷达、10个车载视觉摄像头以及12个超声波雷达，所述4线激光雷达采用以太网与智能网联自动驾驶域控制器进行通讯，所述毫米波雷达采用高速CAN总线与智能网联自动驾驶域控制器进行通讯，所述车载视觉摄像头和超声波雷达采用低速CAN总线与智能网联自动驾驶域控制器进行通讯。

3.根据权利要求1所述的适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，其特征在于，所述定位导航组合装置的5G差分模块通过5G网络接收包括位置的RTCM差分信息，并发送给卫星导航板卡，导航接收机接收3轴陀螺、3轴加速度计和卫星导航板卡信息。

4.根据权利要求1所述的适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，其特征在于，所述人机交互装置包括接口模块，所述接口模块包括电源接口、通讯接口、视频接口，所述电源接口为人机交互系统提供工作电源，所述通讯接口支持CAN总线、CANFD总线、及以太网，所述视频接口传输来自自动驾驶域控制器和车内摄像头的视频信号。

5.根据权利要求1所述的适用于微巴的智能网联自动驾驶系统，其特征在于，所述域控制器接口包括低速接口、以太网接口和多路摄像头接口，所述低速接口用于配置LIN总线、CAN总线、CAN FD总线。

Images