CN216805412U - 一种无人驾驶汽车控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人驾驶汽车控制系统，涉及无人驾驶汽车技术领域，包括：感知模块，定位模块，主控制模块，存储模块，预警模块，通信模块，执行模块，电源模块；所述感知模块用于对路况、行人、车辆自身和驾驶人员进行检测，定位模块通过北斗和GPS定位，主控制模块用于处理信号并输出，存储模块用于存储数据，执行模块控制汽车工作，预警模块用于脱离轨道和防撞预警，通信模块通过5G通信和WiFi通信与用户终端建立通信。本实用新型无人驾驶汽车控制系统采用双卡双待的北斗定位模块和GPS定位模块互补，5G通信和WiFi通信互补实现高精度定位和智能通信，并对于汽车的安全防撞预警采用双层HMM模型，降低碰撞的风险。

Description

一种无人驾驶汽车控制系统

技术领域

本实用新型涉及无人驾驶汽车技术领域，具体是一种无人驾驶汽车控制系统。

背景技术

近年来，随着科技发展，人们对于行车安全的要求越来越高，汽车的舒适性以及智能化要求也越来越高，自动化、智能化、网络化、数字化也就成为了无人驾驶汽车的发展趋势，无人驾驶汽车通过传感器系统对周围道理情况进行感知，自动规划车路行驶路线，从而实现车辆安全、可靠、智能的在道路上行驶，目前，无人驾驶汽车主要依靠计算机系统控制，对于路况信息主要通过摄像头进行采集，无法对行驶路段进行监控，大多采用GPS 定位系统无法为汽车提供更加准确的定位信息，并且现有的危险预警无法迎合前车的运动状态进行相应的紧急防撞控制，因此有待改进。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种无人驾驶汽车控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本实用新型实施例中，提供一种无人驾驶汽车控制系统，该无人驾驶汽车控制系统包括：感知模块，定位模块，主控制模块，存储模块，预警模块，通信模块，执行模块，电源模块；

所述感知模块，用于通过雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器实现对路况和对行人进行检测并输出检测数据，用于汽车在启动前对车辆自身进行安全检查，用于对进入驾驶位的人员进行面部识别；

所述定位模块，用于通过北斗系统定位当前车辆行驶道路位置以及想要达到的目的地，用于通过外界GPS定位系统对当前车辆行驶道路进行追踪；

所述主控制模块，连接所述感知模块的输出端和定位模块的输出端，用于采集及处理接收到的信号，进行数据指令通信、信息存储和数据的计算；

所述存储模块，连接所述主控制模块的第一输出端，用于负责存储主控制模块传输的地址数据、感知定位数据、通信方式以及执行控制信息；

所述执行模块，连接所述主控制模块的第二输出端，用于接收所述数据指令并控制汽车工作；

所述预警模块，连接所述主控制模块的第三输出端，用于汽车脱离运行轨道时进行预警，用于采用双层HMM模型判别周围危险目标靠近风险并进行防撞预警；

所述通信模块，连接所述主控制模块的通信控制端，用于通过5G通信系统实现道路信息的获取和与用户终端的通信，用于通过WiFi与用户智能移动终端建立通信连接；

电源模块，用于为该无人驾驶汽车控制系统供电。

优先的，所述感知模块包括环境感知单元、汽车自检单元、驾驶员识别单元；

所述环境感知单元，用于通过雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器实现对路况和对行人进行检测并输出检测数据；

所述汽车自检单元，用于汽车在启动前对车辆自身进行安全检查；

所述驾驶员识别单元，用于对进入驾驶位的人员进行面部识别；

所述环境感知单元的输出端、汽车自检单元的输出端和驾驶员识别单元的输出端均连接主控制模块的第一输入端。

优选的，所述定位模块包括北斗定位单元和GPS定位单元；

所述北斗定位单元，用于通过北斗系统定位当前车辆行驶道路位置以及想要达到的目的地；

所述GPS定位单元，用于通过外界GPS定位系统对当前车辆行驶道路进行追踪；

所述北斗定位单元和输出端和GPS定位单元的输出端连接主控制模块的第二输入端。

优选的，所述预警模块包括轨道脱离预警单元和防撞预警单元；

所述轨道脱离预警单元，用于汽车脱离运行轨道时进行预警；

所述防撞预警单元，用于采用双层HMM模型判别周围危险目标靠近风险并进行防撞预警；

所述轨道脱离预警单元的输入端和防撞预警单元的输入端连接所述主控制模块的第三输出端。

优选的，所述通信模块包括5G通信单元和WiFi通信单元；

所述5G通信单元，用于通过5G通信系统实现道路信息的获取和与用户终端的通信；

所述WiFi通信单元，用于通过WiFi与用户智能移动终端建立通信连接；

所述5G通信单元的输入/输出端和WiFi通信单元的输入/输出端连接主控制模块的通信控制端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型无人驾驶汽车控制系统采用双卡的北斗定位模块和GPS定位模块互补的方式对汽车的行驶道路位置、想要达到的目的地以及行驶道路进行追踪与定位，定位高效精准，并采用最新的5G通信和WiFi通信互补实现信息的传输，可实时进行远近智能通信，并对于汽车的安全预警采用双层HMM模型，结合感知模块判断前车的运动状态，继而实现碰撞时间随前车意图进行动态调整，降低碰撞的风险，提高无人驾驶汽车的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实例提供的一种无人驾驶汽车控制系统的原理方框示意图。

图2为本实用新型实例提供的感知模块、预警模块、定位模块和通信模块的原理方框示意图。

图3为本实用新型实例提供的北斗定位单元和主控制模块的电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：参见图1，本实用新型实施例提供一种无人驾驶汽车控制系统，该无人驾驶汽车控制系统包括：感知模块1，定位模块2，主控制模块3，存储模块4，预警模块5，通信模块6，执行模块7，电源模块8；

具体地，所述感知模块1，用于通过雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器实现对路况和对行人进行检测并输出检测数据，用于汽车在启动前对车辆自身进行安全检查，用于对进入驾驶位的人员进行面部识别；

定位模块2，用于通过北斗系统定位当前车辆行驶道路位置以及想要达到的目的地，用于通过外界GPS定位系统对当前车辆行驶道路进行追踪；

主控制模块3，连接所述感知模块1的输出端和定位模块2的输出端，用于采集及处理接收到的信号，进行数据指令通信、信息存储和数据的计算；

存储模块4，连接所述主控制模块3的第一输出端，用于负责存储主控制模块3传输的地址数据、感知定位数据、通信方式以及执行控制信息；

预警模块5，连接所述主控制模块3的第三输出端，用于汽车脱离运行轨道时进行预警，用于采用双层HMM模型判别周围危险目标靠近风险并进行防撞预警；

通信模块6，连接所述主控制模块3的通信控制端，用于通过5G通信系统实现道路信息的获取和与用户终端的通信，用于通过WiFi与用户智能移动终端建立通信连接；

执行模块7，连接所述主控制模块3的第二输出端，用于接收所述数据指令并控制汽车工作；

电源模块8，用于为该无人驾驶汽车控制系统供电。

在具体实施例中，上述感知模块1可采用雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器分别对周围环境进行探测和图像采集，实现对路况和对行人进行检测并输出检测数据，并对车内驾驶员进行脸部识别和车内设备检测；上述定位模块2可采用北斗定位模块2和GPS定位模块2的方式对当前车辆行驶道路位置、想要达到的目的地、以及车辆行驶道路进行追踪；上述主控制模块3可采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)或者数字信号处理芯片(DSP)进行信号的采集及处理，并进行数据指令通信、信息存储和数据的计算；上述存储模块4 可采用，但并不限于只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电子擦除式可复写只读存储器(EEPROM)、只读光盘 (CD-ROM)或其他光盘存储器﹑磁盘存储器﹑磁带存储器﹑或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质；上述执行模块7为控制无人驾驶汽车的制动、速度和转向，在此不做赘述；上述预警模块5可配合感知模块1中采用的雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器对行径轨迹进行检测实现脱轨预警，并通过双层HMM模型对前车的驾驶意图进行辨识实现防撞预警；上述通信模块6可采用5G通信系统获取道路信息，并和WiFi通信系统与无人驾驶汽车进行无线连接；上述电源模块8可采用DC-DC变换器实现所需电压的供应，在此不做赘述。

实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2，在本实用新型所述的一种无人驾驶汽车控制系统的一个具体实施例中，所述感知模块1包括环境感知单元101、汽车自检单元102、驾驶员识别单元103；

具体地，所述环境感知单元101，用于通过雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器实现对路况和对行人进行检测并输出检测数据；

汽车自检单元102，用于汽车在启动前对车辆自身进行安全检查；

驾驶员识别单元103，用于对进入驾驶位的人员进行面部识别；

该环境感知单元101的输出端、汽车自检单元102的输出端和驾驶员识别单元103的输出端均连接主控制模块3的第一输入端；

进一步地，所述定位模块2包括北斗定位单元201和GPS定位单元202；

具体地，所述北斗定位单元201，用于通过北斗系统定位当前车辆行驶道路位置以及想要达到的目的地；

GPS定位单元202，用于通过外界GPS定位系统对当前车辆行驶道路进行追踪；

该北斗定位单元201和输出端和GPS定位单元202的输出端连接主控制模块3的第二输入端。

进一步地，所述预警模块5包括轨道脱离预警单元501和防撞预警单元502；

具体地，所述轨道脱离预警单元501，用于汽车脱离运行轨道时进行预警；

防撞预警单元502，用于采用双层HMM模型判别周围危险目标靠近风险并进行防撞预警；

该轨道脱离预警单元501的输入端和防撞预警单元502的输入端连接所述主控制模块 3的第三输出端。

进一步地，所述通信模块6包括5G通信单元601和WiFi通信单元602；

具体地，所述5G通信单元601，用于通过5G通信系统实现道路信息的获取和与用户终端的通信；

WiFi通信单元602，用于通过WiFi与用户智能移动终端建立通信连接；

该5G通信单元601的输入/输出端和WiFi通信单元602的输入/输出端连接主控制模块3的通信控制端。

在具体实施例中，上述北斗定位单元201可采用北斗定位芯片U2实现对当前车辆行驶道路位置以及想要达到的目的地的定位；上述GPS定位单元202可采用，但并不限于LEA-6H增强型GPS芯片、MAX-6Q紧凑型GPS芯片等GPS芯片实现对当前车辆行驶道路进行追踪；上述轨道脱离预警单元501通过定位模块2对汽车进行轨迹跟踪并配合感知模块 1中对轨道信息的采集进而对脱轨进行判断与预警，在此不做赘述；上述防撞预警单元502 可采用双层HMM对前车驾驶行迹进行辨识，依据驾驶行为与驾驶意图分层构建驾驶行为层和驾驶意图层HMM模型，利用对前车驾驶行为的辨识结果进行预警，并将预警数据传输给主控制模块3；上述5G通信单元601可采用，但并不限于WRT系统TP-LINKWR703N路由器，实现与无人驾驶汽车的通信，为保证通信的及时与高速，在5G通信单元601中设置多个天线，并且5G通信单元601和WiFi通信单元602可以与其他联网车辆的建立通信，可用于协助确定无人驾驶汽车的位置；上述WiFi通信单元602可采用，但并不限于ESP8266 芯片实现与WiFi通信网络的连接。

实施例3：在实施例2的基础上，请参阅图3，在本实用新型所述的一种无人驾驶汽车控制系统的一个具体实施例中，所述北斗定位单元201包括北斗定位芯片U2、第二电阻R2、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第三电阻 R3、第二电源VCC2、第三电源VCC3、第八电阻R8、光继电器U4和π型匹配电容；

具体地，所述北斗定位芯片U2的第三十六端、第三十二端、第三十一端和第三十端均连接第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第二电阻R2的一端、第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第三的电阻的一端、第一二极管D1的阴极和光继电器U4的第五端，北斗定位芯片U2的第三十四端连接第二电阻R2的另一端，第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端和第一二极管D1的阳极均接地，第三电阻R3的另一端、光继电器U4的第六端和第四端均连接第二电源VCC2，光继电器U4的第一端通过第八电阻R8连接第三电源VCC3，北斗定位芯片U2的第二端和第十七端分别连接π型匹配电容。

进一步地，所述北斗定位单元201还包括第一电阻R1、SIM卡、模拟选通开关U3、第一电容C1和第一电源VCC1；所述主控制模块3包括第一控制器U1；

具体地，所述第一电阻R1的一端连接所述北斗定位芯片U2的第六端，第一电阻R1的另一端和SIM卡的第一端连接北斗定位芯片U2的第八端，SIM卡的第二和第三端分别连接北斗定位芯片U2的第七端和第五端，SIM卡的第六端连接模拟选通开关U3的第二端，模拟选通开关U3的第六端连接第一电源VCC1和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端和模拟选通开关U3的第三端均接地，模拟选通开关U3的第五端、第一端和第十端分别连接第一控制器U1的第二IO端、第三IO端和第四IO端，第一控制器U1的第一IO端连接所述光继电器U4的第二端。

在具体实施例中，上述北斗定位芯片U2可选用TM0558北斗芯片，其中π型匹配电容分别连接在该北斗芯片的第二端和第十七端，第二端为发送端口，第十七端为接收端口，π型匹配电容有利于去除高频波来保证高平信号的输出稳定性；上述SIM卡的数量选择可根据所需进行扩充，可采用双卡或者三卡，与主SIM卡进行并联连接即可；上述光继电器 U4可选用AQV252G2S，用于控制北斗通信单元的上下电；上述模拟选通开关U3可选用ADG704实现SIM卡切换的功能；上述第一控制器U1可选用DSP芯片配合MSP430F149单片机，其中DSP芯片为核心控制芯片，用于对接收数据的处理、数据指令通信、信息存储和数据的计算，具体型号不做限定，MSP430F149单片机用于实现与北斗通信单元的连接，并且DSP芯片与MSP430F149单片机通过USART串行接口连接。

在本实用新型实施例中，感知模块1通过雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器分别对周围环境进行探测和图像采集，实现对路况和对行人进行检测并输出检测数据，并通过摄像头对车内驾驶员进行脸部识别和车内设备自行检测，预防外来人员的启动和行车的安全，该无人驾驶汽车通过北斗定位模块2和GPS定位模块2的方式对当前车辆行驶道路位置、想要达到的目的地、以及车辆行驶道路进行追踪，通过第一控制器U1对接收的数据进行信号的采集及处理，并进行数据指令通信、信息存储和数据的计算，发出控制指令控制执行模块7，继而控制无人驾驶汽车的制动、速度和转向，并通过存储模块4对主控制模块3传输的相关数据进行数据备份保存，预警模块5可配合感知模块1中的雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器对行径轨迹进行检测实现脱轨预警，并通过双层HMM 对前车驾驶行迹进行辨识，依据驾驶行为与驾驶意图分层构建驾驶行为层和驾驶意图层 HMM模型，利用对前车驾驶行为的辨识结果进行防撞预警，通信模块6通过5G通信系统获取道路信息，并且5G通信单元601和WiFi通信单元602可以与其他联网车辆的建立通信，实现智能通信的同时，可用于协助确定无人驾驶汽车的位置。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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 (7)

1.一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于：

该无人驾驶汽车控制系统包括：感知模块，定位模块，主控制模块，存储模块，预警模块，通信模块，执行模块，电源模块；

所述感知模块，用于通过雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器实现对路况和对行人进行检测并输出检测数据，用于汽车在启动前对车辆自身进行安全检查，用于对进入驾驶位的人员进行面部识别；

所述定位模块，用于通过北斗系统定位当前车辆行驶道路位置以及想要达到的目的地，用于通过外界GPS定位系统对当前车辆行驶道路进行追踪；

所述主控制模块，连接所述感知模块的输出端和定位模块的输出端，用于采集及处理接收到的信号，进行数据指令通信、信息存储和数据的计算；

所述存储模块，连接所述主控制模块的第一输出端，用于负责存储主控制模块传输的地址数据、感知定位数据、通信方式以及执行控制信息；

所述预警模块，连接所述主控制模块的第三输出端，用于汽车脱离运行轨道时进行预警，用于采用双层HMM模型判别周围危险目标靠近风险并进行防撞预警；

所述通信模块，连接所述主控制模块的通信控制端，用于通过5G通信系统实现道路信息的获取和与用户终端的通信，用于通过WiFi与用户智能移动终端建立通信连接；

所述执行模块，连接所述主控制模块的第二输出端，用于接收所述数据指令并控制汽车工作；

电源模块，用于为该无人驾驶汽车控制系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于，所述感知模块包括环境感知单元、汽车自检单元、驾驶员识别单元；

所述环境感知单元，用于通过雷达、摄像头、红外传感器、超声波传感器实现对路况和对行人进行检测并输出检测数据；

所述汽车自检单元，用于汽车在启动前对车辆自身进行安全检查；

所述驾驶员识别单元，用于对进入驾驶位的人员进行面部识别；

所述环境感知单元的输出端、汽车自检单元的输出端和驾驶员识别单元的输出端均连接主控制模块的第一输入端。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于，所述定位模块包括北斗定位单元和GPS定位单元；

所述北斗定位单元，用于通过北斗系统定位当前车辆行驶道路位置以及想要达到的目的地；

所述GPS定位单元，用于通过外界GPS定位系统对当前车辆行驶道路进行追踪；

所述北斗定位单元和输出端和GPS定位单元的输出端连接主控制模块的第二输入端。

4.根据权利要求3所述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于，所述北斗定位单元包括北斗定位芯片、第二电阻、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一二极管、第三电阻、第二电源、第三电源、第八电阻、光继电器和π型匹配电容；

所述北斗定位芯片的第三十六端、第三十二端、第三十一端和第三十端均连接第二电容的一端、第三电容的一端、第二电阻的一端、第四电容的一端、第五电容的一端、第三的电阻的一端、第一二极管的阴极和光继电器的第五端，北斗定位芯片的第三十四端连接第二电阻的另一端，第二电容的另一端、第三电容的另一端、第四电容的另一端、第五电容的另一端和第一二极管的阳极均接地，第三电阻的另一端、光继电器的第六端和第四端均连接第二电源，光继电器的第一端通过第八电阻连接第三电源，北斗定位芯片的第二和第十七端分别连接π型匹配电容。

5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于，所述北斗定位单元还包括第一电阻、SIM卡、模拟选通开关、第一电容和第一电源；所述主控制模块包括第一控制器；

所述第一电阻的一端连接所述北斗定位芯片的第六端，第一电阻的另一端和SIM卡的第一端连接北斗定位芯片的第八端，SIM卡的第二和第三端分别连接北斗定位芯片的第七端和第五端，SIM卡的第六端连接模拟选通开关的第二端，模拟选通开关的第六端连接第一电源和第一电容的一端，第一电容的另一端和模拟选通开关的第三端均接地，模拟选通开关的第五端、第一端和第十端分别连接第一控制器的第二IO端、第三IO端和第四IO端，第一控制器的第一IO端连接所述光继电器的第二端。

6.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于，所述预警模块包括轨道脱离预警单元和防撞预警单元；

所述轨道脱离预警单元，用于汽车脱离运行轨道时进行预警；

所述防撞预警单元，用于采用双层HMM模型判别周围危险目标靠近风险并进行防撞预警；

所述轨道脱离预警单元的输入端和防撞预警单元的输入端连接所述主控制模块的第三输出端。

7.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于，所述通信模块包括5G通信单元和WiFi通信单元；

所述5G通信单元，用于通过5G通信系统实现道路信息的获取和与用户终端的通信；

所述WiFi通信单元，用于通过WiFi与用户智能移动终端建立通信连接；

所述5G通信单元的输入/输出端和WiFi通信单元的输入/输出端连接主控制模块的通信控制端。

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