CN212965862U - 一种无人驾驶公交车智能控制系统结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人驾驶公交车智能控制系统结构，它包括主控模块、环境感知模块、GPS路径导航模块、自身感知模块、车身姿态控制模块、报警模块和信号灯模块，所述主控模块分别与环境感知模块、GPS路径导航模块、自身感知模块、车身姿态控制模块、报警模块和信号灯模块电连接，主控模块使用单片机作为中央处理器完成信号的处理及控制信号的输出，对智能车的状态进行实时控制；通过无人驾驶公交车的智能控制系统的设计，使智能车能够确认自身当前位置，根据行使目标及途中情况规划、修改行车路线，行驶过程中能够可靠实现车速调节、车距保持、障碍避让、转弯、等动作。并可通过自动转向控制使身按规定路线准确稳定地行驶，安全到达目的地。

Description

一种无人驾驶公交车智能控制系统结构

技术领域

本实用新型涉及一种无人驾驶公交车，尤其涉及一种无人驾驶公交车智能控制系统结构，属于汽车控制技术领域。

背景技术

无人驾驶汽车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，对车辆的操作实质上可视为对一个多输入、多输出、输入输出关系复杂多变、不确定多干扰源的复杂非线性系统的控制过程。驾驶员既要接受环境如通路、拥挤、方向、行人等的信息，还要感受汽车如车速、侧性偏移、横摆角速度等的信息，然后经过判断分析和决策，并与自己的驾驶经验相比较，确定出应该做的操纵动作，最后由身体、手、脚等来完成操纵车辆的动作。因此在整个驾驶过程中，驾驶员的人为因素占了很大的比重。一旦出现驾驶员长时间驾车、疲劳驾车、判断失误的情况，很容易造成交通事故。

无人驾驶汽车的应用可以减少交通事故，是解决因驾驶员人为因素引起的道路交通安全问题的根本途径；此外，这项技术还可提高运输效率，能缩短行车间距,增加道路容量，防止交通堵塞，提髙平均车速，改善燃油经济性，较少环境污染。另外对于特殊作业和国防军事也有重大意义，无人驾驶汽车能够在易燃、易爆、有毒、抢险、宇航等危险环境下代替驾驶员完成特殊作业，在侦査、演戏、排雷、防化、作战、反恐等军事领域有着广泛的应用前景。基于这些独特的优越性，调动广大的人力、物力、精力进行无人驾驶汽车技术的深入研究是十分必要的。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种无人驾驶公交车智能控制系统结构，通过无人驾驶公交车的智能控制系统的设计，使智能车能够确认自身当前位置，根据行使目标及途中情况规划、修改行车路线，行驶过程中能够可靠实现车速调节、车距保持、障碍避让、转弯、等动作。并可通过自动转向控制使身按规定路线准确稳定地行驶，安全到达目的地，有效的解决了上述存在的问题。

本实用新型的技术方案为：一种无人驾驶公交车智能控制系统结构，它包括主控模块、环境感知模块、GPS路径导航模块、自身感知模块、车身姿态控制模块、报警模块和信号灯模块，所述主控模块分别与环境感知模块、GPS路径导航模块、自身感知模块、车身姿态控制模块、报警模块和信号灯模块电连接，主控模块使用单片机作为中央处理器完成信号的处理及控制信号的输出，对智能车的状态进行实时控制；

环境感知模块:基于视觉及传感器对智能车行驶过程中的环境进行监测，主要有近/远距离测量、交通标志识别、车辆、行人及障碍物识别；

GPS路径导航模块:用于记录路径,使智能车能够按照规定的路线行驶可实现对路况的监测；

自身感知模块:可实时获得智慧车的行驶状态,如车速、车身倾角等；

车身姿态控制模块:通过主控模块发岀的控制信号来对智能车的状态进行控制使智慧车能够实现停车、转弯、避让等相应动作；

报警模块:当停车或者智慧车偏离车道时会发岀相应的报警信号；

信号灯模块:控制车头及车尾的信号灯在转弯或者刹车时的状态。

本实用新型是以控制系统为主要内容，通过感知环境及路况，将获得的信号进行放大、转换等，使单片机能够对信号进行处理，并且根据获得的信息做岀相应的判断发岀控制信号，使智能车按照预定的方案行驶。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，采用本实用新型的技术方案，本实用新型的智能控制系统的设计，使智能车能够确认自身当前位置，根据行使目标及途中情况规划、修改行车路线，行驶过程中能够可靠实现车速调节、车距保持、障碍避让、转弯、等动作。并可通过自动转向控制使身按规定路线准确稳定地行驶，安全到达目的地，本实用新型是以控制系统为主要内容，通过感知环境及路况，将获得的信号进行放大、转换等，使单片机能够对信号进行处理，并且根据获得的信息做岀相应的判断发岀控制信号，使智能车按照预定的方案行驶。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

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，下面将参照本说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述。

实施例1：如附图1所示，一种无人驾驶公交车智能控制系统结构，它包括主控模块、环境感知模块、GPS路径导航模块、自身感知模块、车身姿态控制模块、报警模块和信号灯模块，所述主控模块分别与环境感知模块、GPS路径导航模块、自身感知模块、车身姿态控制模块、报警模块和信号灯模块电连接，主控模块使用单片机作为中央处理器完成信号的处理及控制信号的输出，对智能车的状态进行实时控制；

环境感知模块:基于视觉及传感器对智能车行驶过程中的环境进行监测，主要有近/远距离测量、交通标志识别、车辆、行人及障碍物识别；

环境感知模块处在无人驾驶系统的最上游，通过对来自不同传感器的数据的分析，将分析结果传递给主控模块，以实现车辆的自动驾驶。环境感知模块的分析结果包括：路面动静态目标轨迹（如车、人、护栏、马路牙子）、交通信号灯状态（红黄绿信号灯）、与交规相关交通标志识别结果、路面目标等的状态预测。

根据对环境感知模块输出结果的分析，我们可以从中得到与任务相关的技术要点：2D/3D目标检测、场景语义分割、实例分割、多传感器融合、多目标跟踪以及轨迹预测。本实用新型将此环境感知模块进行了技术整合，以减少整个模块的延迟与内存/现存的消耗，以达到高效、高精度、低成本的目的。

GPS路径导航模块:用于记录路径,使智能车能够按照规定的路线行驶可实现对路况的监测；

本实用新型GPS路径导航模块这块采用GPS与IMU（惯性测量单元）来定位汽车。

IMU（惯性测量单元）是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。已知汽车的初始位置、速度，行驶时长，我们可以算出汽车的当前位置。

IMU（惯性测量单元）的主要组件是加速度计和陀螺仪。三轴加速度计传感器可以精确测量加速度。陀螺仪测量值被转换成世界坐标系。三轴陀螺仪的三个外部平衡环一直在旋转，但在三轴陀螺仪中的旋转轴始终固定在世界坐标系中，车辆通过测量旋转轴和三个外部平衡环的相对位置来计算其在坐标系中的位置。

本实用新型此处优点：高频率更新，其频率可达到1000赫兹，所以IMU（惯性测量单元）可以提供接近实时的位置信息。同时结合GPS和IMU来定位汽车，一方面，IMU 弥补了GPS更新频率较低的缺陷；另一方面，GPS 纠正了IMU 的运动误差。

自身感知模块:可实时获得智慧车的行驶状态,如车速、车身倾角等；

车身姿态控制模块:通过主控模块发岀的控制信号来对智能车的状态进行控制使智慧车能够实现停车、转弯、避让等相应动作；

本实用新型采用IMU（惯性测量单元）来感知自身车身的姿态，IMU（惯性测量单元）是则是物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，利用汽车的初始速度、加速度以及初始位置计算汽车置和速度的方法，利用三个单轴上的加速计传感器来测量加加速度，利用陀螺仪用于测量汽车坐标系相对于地面坐标系的位置。

报警模块:当停车或者智慧车偏离车道时会发岀相应的报警信号；

在本实用新型中，我们使用图像视觉来完成道路的检测和道路上目标的检测。道路的检测包含对道路线的检测、可行驶区域的检测。道路上路标的检测包含对其它车辆的检测、行人检测、交通标志和信号的检测等；

本实用新型中车道线的检测涉及两个方面：第一是识别出车道线，对于弯曲的车道线，能够计算出其曲率；第二是确定车辆自身相对于车道线的偏移（即无人车自身在车道线的哪个位置）。采取的方法是抽取一些车道的特征，包括边缘特征、车道线的颜色特征等，使用多项式拟合我们认为可能是车道线的像素，然后基于多项式以及当前相机在车上挂载的位置确定前方车道线的曲率和车辆相对于车道的偏离。

信号灯模块:控制车头及车尾的信号灯在转弯或者刹车时的状态。

本实用新型是采用角度传感器探测方向盘和探测刹车踏板的角度信号将获得的角度信号进行处理后送入主控模块，通过软件对无人驾驶车辆转弯与否、根据不同的状况控制信号的状态。无人驾驶车辆不转弯时，转弯方向及刹车与否进行判断，信号灯全灭；汽车转弯时相应的一侧尾灯和前灯闪烁发光；汽车刹车时，左右尾灯都亮，但在转弯过程中刹车，相应一侧的尾灯仍应闪烁。信号灯功能要求如表1所列：

表1 转弯、刹车信号灯工作表

本实用新型中设计所用的传感器皆为霍尔传感器，本实用新型设计所需的角度测量都可以通过霍尔传感器来实现，因为方向盘转角和刹车踏板角度的变化都可以转换为此次强度的变化，霍尔传感器便是利用这种效应把磁场的变化转变为电压的变化。

本实用新型是以控制系统为主要内容，通过感知环境及路况，将获得的信号进行放大、转换等，使单片机能够对信号进行处理，并且根据获得的信息做岀相应的判断发岀控制信号，使智能车按照预定的方案行驶。

本实用新型的智能控制系统的设计，使智能车能够确认自身当前位置，根据行使目标及途中情况规划、修改行车路线，行驶过程中能够可靠实现车速调节、车距保持、障碍避让、转弯、等动作。并可通过自动转向控制使身按规定路线准确稳定地行驶，安全到达目的地，本实用新型是以控制系统为主要内容，通过感知环境及路况，将获得的信号进行放大、转换等，使单片机能够对信号进行处理，并且根据获得的信息做岀相应的判断发岀控制信号，使智能车按照预定的方案行驶。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种无人驾驶公交车智能控制系统结构，其特征在于：它包括主控模块、环境感知模块、GPS路径导航模块、自身感知模块、车身姿态控制模块、报警模块和信号灯模块，所述主控模块分别与环境感知模块、GPS路径导航模块、自身感知模块、车身姿态控制模块、报警模块和信号灯模块电连接，主控模块使用单片机作为中央处理器完成信号的处理及控制信号的输出，对智能车的状态进行实时控制；

环境感知模块:基于视觉及传感器对智能车行驶过程中的环境进行监测，包含有近/远距离测量、交通标志识别、车辆、行人及障碍物识别；

GPS路径导航模块:用于记录路径,使智能车能够按照规定的路线行驶可实现对路况的监测；

自身感知模块:可实时获得智能车的行驶状态,如车速和车身倾角数据；

车身姿态控制模块:通过主控模块发岀的控制信号来对智能车的状态进行控制使智能车能够实现停车、转弯、避让相应动作；

报警模块:当停车或者智能车偏离车道时会发岀相应的报警信号；

信号灯模块:控制车头及车尾的信号灯在转弯或者刹车时的状态。

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