CN214175381U - 一种自动驾驶教学设备系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种自动驾驶教学设备系统，包括ARM+MCU数据处理平台、温度传感器、IMU惯导单元、毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、测距报警装置、双目视觉摄像头、显示屏、车辆模拟器、速度传感器，由MCU处理器获得速度信息后通过CAN总线上传到ARM处理器，ARM处理器同时将接收的各个传感器数据融合计算后将障碍物信息或传感器信息显示到显示屏，同时ARM处理器根据传感器数据融合计算结果将对车辆的横纵向控制信息传递给MCU处理器，由MCU处理器传递给车辆模拟器，车辆模拟器显示当前转向角度、油门踏板开度、制动踏板开度及车身控制。本设备以较低的成本让教师、学生在没有实际自动驾驶车辆实物时能够直观且有效的教学、了解自动驾驶系统的工作过程。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动驾驶领域，具体涉及一种自动驾驶教学设备系统。
背景技术
随着物联网技术、汽车电子技术和车载传感器技术的发展，无人驾驶汽车也应运而生。无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。越来越多的学者、机构开始投资于无人驾驶的研究，保证车辆和人员安全是无人驾驶系统首要考虑因素。为了让高职院校的学生或是本科生更快的接触并了解自动驾驶传感器，急需一种自动驾驶多传感器虚拟教学设备。
有鉴于此，特提出本实用新型。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种自动驾驶教学设备，能够以较低的成本让高校学生在没有实际自动驾驶车辆实物时也能全面系统的了解自动驾驶系统中的感知、决策、控制同时通过实际二次开发进一步学习视觉定位、激光点云定位、目标检测等方法，有利于学生专业技能的提升。
为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：
本实用新型提供了一种自动驾驶教学设备系统，包括 ARM+MCU数据处理平台、温度传感器、IMU惯导单元、毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、测距报警装置、双目视觉摄像头、显示屏、车辆模拟器、速度传感器；ARM+MCU数据处理平台由ARM处理器和MCU处理器构成；双目视觉摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、IMU惯导单元、温度传感器模块、显示屏直接连接到 ARM处理器，速度传感器连接到MCU处理器，由MCU处理器获得速度信息后通过CAN总线上传到ARM处理器，ARM处理器同时将接收的各个传感器数据融合计算后将障碍物信息或传感器信息显示到显示屏，同时ARM处理器根据传感器数据融合计算结果将对车辆的横纵向控制信息传递给MCU处理器，由MCU处理器传递给车辆模拟器，车辆模拟器显示当前转向角度、油门踏板开度、制动踏板开度及车身控制。
优选地，所述温度传感器用于测试当前的环境温度，温度传感器通过串口连接到ARM处理器，由ARM处理器将对应的温度信息显示到显示屏；
优选地，IMU惯导单元用于实现定位，通过COM口连接到ARM 处理器，将定位的经纬度信息、俯仰角信息传递给ARM处理器，由 ARM处理器结合其他的传感器数据进行融合计算；
优选地，毫米波雷达传感器用于检测目标障碍物，通过CAN总线接口连接到ARM处理器，ARM处理器根据毫米波雷达原始数据解算出目标障碍物的速度相对车辆模拟位置的距离信息，供传感器数据融合算法应用；
优选地，激光雷达传感器用来做定位和目标障碍物检测，通过以太网接口连接到ARM处理器，ARM处理器将接收的激光雷达原始数据进行计算获取当前环境的信息；
优选地，超声波雷达用于在车辆模拟器自动泊车时来获取近距离的障碍物信息，通过COM口连接到ARM处理器，ARM处理器将接收的超声波数据计算出目标距离，进行目标障碍物融合算法检测；当超声波测试的距离小于20CM时，使能测距报警装置做出提示；
优选地，双目摄像头模块通过USB接口连接到ARM处理器，通过视觉的方式获取当前环境信息，最终实现定位和目标障碍物的监测；
优选地，显示屏通过HDMI接口连接到ARM处理器，用于显示各传感器检测到信息；
优选地，车辆模拟器采用LED液晶显示屏的嵌入式系统，通过 CAN总线接口连接到MCU处理器，执行计算单元输出的横纵向控制信息，并将相应信息显示出来；
优选地，所述速度传感器为霍尔速度传感器或光电速度传感器。
与现有技术相比，本实用新型提出了一种自动驾驶教学设备，包括数据采集模块、数据处理模块、车辆模拟模块以及显示模块；数据采集模块用于采集传感器数据并传送至数据处理模块；数据处理模块基于传感器数据进行融合计算，得到融合计算结果，并将融合计算结果传送至车辆模拟模块；车辆模拟模块通过CAN总线接口与数据处理模块电连接，用于基于融合计算结果计算并显示车辆横纵向控制信息；显示模块通过HDMI接口与数据处理模块电连接，用于显示传感器数据和融合计算结果。本设备实现了以较低的成本让教师、学生在没有实际自动驾驶车辆实物时能够直观且有效的教学、了解自动驾驶系统的工作过程的技术效果。
附图说明
图1自动驾驶传感器虚拟教学实验箱设备。
具体实施方式
结合图1自动驾驶传感器虚拟教学实验箱设备整体结构图进行详细说明：
本实用新型提供了一种自动驾驶教学设备系统，包括 ARM+MCU数据处理平台、温度传感器、IMU惯导单元、毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、测距报警装置、双目视觉摄像头、显示屏、车辆模拟器、速度传感器；ARM+MCU数据处理平台是整个自动驾驶多传感器虚拟教学实验箱设备的中央处理器，由ARM处理器和MCU处理器构成。双目摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、IMU单元、温度传感器模块直接连接到ARM处理器平台，霍尔速度传感器或光电速度传感器连接到MCU处理器平台，由MCU 获得速度信息后通过CAN总线上传到ARM处理器平台，ARM处理器同时将接收的各个传感器数据融合计算后将障碍物信息或传感器信息显示到显示屏，同时ARM处理器根据传感器数据融合计算结果将对车辆的横纵向控制信息传递给MCU处理器由MCU处理器传递给车辆模拟器，车辆模拟器显示当前转向角度、油门踏板开度、制动踏板开度及车身身控制。
温度传感器模块的主要作用是测试当前的环境温度，温度传感器模块通过串口连接到数据处理平台中的ARM处理器平台，由ARM 处理器将对应的温度信息显示到显示屏；
IMU惯导单元的主要作用是实现定位，通过COM口连接到ARM 处理器平台，将定位的经纬度信息、俯仰角信息等传递给ARM处理器，由ARM处理器后期结合其他的传感器数据进行融合计算；
毫米波雷达传感器用来检测目标障碍物，此处选用的毫米波雷达可以探测到64个目标障碍物，通过CAN总线接口连接到ARM处理器，ARM处理器根据毫米波雷达原始数据解算出目标障碍物的速度相对车辆模拟位置的距离等信息，供传感器数据融合算法应用；
激光雷达传感器用来做定位或目标障碍物检测，通过以太网接口连接到ARM处理器，ARM处理器将接收的激光雷达原始数据进行计算获取当前环境的信息；
超声波雷达模块主要是用是车辆模拟器自动泊车时来获取近距离的障碍物信息，通过COM口连接到ARM处理器，ARM处理器将接收的超声波数据计算出目标距离，进行目标障碍物融合算法检测；当超声波测试的距离小于20CM时，使能蜂鸣器做出提示；
双目摄像头模块通过USB接口连接到ARM处理器，主要是通过视觉的方式获取当前环境信息，最终实现定位和目标障碍物的监测，便于使用者学习图像处理、机器学习等方面的技能；
显示屏通过HDMI接口连接到ARM处理器，主要是用来显示各个传感器检测到的目标障碍物信息或者传感器的探测范围如毫米波的扇形探测范围、激光雷达的点云数据、双目摄像头的实时采集画面等。
车辆模拟器是带有一个LED液晶显示屏的嵌入式系统，通过 CAN总线接口连接到数据处理平台中的MCU处理器，执行计算单元输出的横纵向控制信息，并将相应信息显示出来，显示信息主要有：当前目标方向盘角度、方向盘转速，车辆制动踏板开度，车辆油门踏板开度；
霍尔速度传感器或光电速度传感器主要来获取速度信息，当霍尔传感器采集按键按下的时候速度传感器才开始采集速度信息，并将对应的波形显示到示波器上。
本实用新型自动驾驶教学设备包含ARM+MCU数据处理平台、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、温度传感器、测距报警装置、双目视觉摄像头、光电式和霍尔式速度传感器，自动驾驶虚拟仿真软件，旨在以较低的成本让高校学生在没有实际自动驾驶车辆实物时也能全面系统的了解自动驾驶系统中的感知、决策、控制同时通过实际二次开发进一步学习视觉定位、激光点云定位、目标检测等方法，有利于学生专业技能的提升。
上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种自动驾驶教学设备系统，其特征在于，包括ARM+MCU数据处理平台、温度传感器、IMU惯导单元、毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、测距报警装置、双目视觉摄像头、显示屏、车辆模拟器、速度传感器；ARM+MCU数据处理平台由ARM处理器和MCU处理器构成；双目视觉摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、IMU惯导单元、温度传感器模块、显示屏直接连接到ARM处理器，速度传感器连接到MCU处理器，由MCU处理器获得速度信息后通过CAN总线上传到ARM处理器，ARM处理器同时将接收的各个传感器数据融合计算后将障碍物信息或传感器信息显示到显示屏，同时ARM处理器根据传感器数据融合计算结果将对车辆的横纵向控制信息传递给MCU处理器，由MCU处理器传递给车辆模拟器，车辆模拟器显示当前转向角度、油门踏板开度、制动踏板开度及车身控制。
2.如权利要求1所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，所述温度传感器用于测试当前的环境温度，温度传感器通过串口连接到ARM处理器，由ARM处理器将对应的温度信息显示到显示屏。
3.如权利要求2所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，IMU惯导单元用于实现定位，通过COM口连接到ARM处理器，将定位的经纬度信息、俯仰角信息传递给ARM处理器，由ARM处理器结合其他的传感器数据进行融合计算。
4.如权利要求3所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，毫米波雷达传感器用于检测目标障碍物，通过CAN总线接口连接到ARM处理器，ARM处理器根据毫米波雷达原始数据解算出目标障碍物的速度相对车辆模拟位置的距离信息，供传感器数据融合算法应用。
5.如权利要求4所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，激光雷达传感器用来做定位和目标障碍物检测，通过以太网接口连接到ARM处理器，ARM处理器将接收的激光雷达原始数据进行计算获取当前环境的信息。
6.如权利要求5所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，超声波雷达用于在车辆模拟器自动泊车时来获取近距离的障碍物信息，通过COM口连接到ARM处理器，ARM处理器将接收的超声波数据计算出目标距离，进行目标障碍物融合算法检测；当超声波测试的距离小于20CM时，使能测距报警装置做出提示。
7.如权利要求6所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，双目摄像头模块通过USB接口连接到ARM处理器，通过视觉的方式获取当前环境信息，最终实现定位和目标障碍物的监测。
8.如权利要求7所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，显示屏通过HDMI接口连接到ARM处理器，用于显示各传感器检测到信息。
9.如权利要求8所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，车辆模拟器采用LED液晶显示屏的嵌入式系统，通过CAN总线接口连接到MCU处理器，执行计算单元输出的横纵向控制信息，并将相应信息显示出来。
10.如权利要求9所述的自动驾驶教学设备系统，其特征在于，所述速度传感器为霍尔速度传感器或光电速度传感器。
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|---|---|---|---|---|
| CN117291090A (zh) * | 2023-08-25 | 2023-12-26 | 江苏国芯科技有限公司 | 一种用于32位单片机的多传感器融合设计系统 |
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| CN117291090B (zh) * | 2023-08-25 | 2024-05-10 | 江苏国芯科技有限公司 | 一种用于32位单片机的多传感器融合设计系统 |
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