CN218949172U - 一种公交客车自动驾驶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种公交客车自动驾驶系统，包括前向激光雷达、侧向激光雷达、毫米波雷达、DGPS天线和前视摄像头，前向激光雷达安装在车体前端，侧向激光雷达采用四个，安装在前后端车体四角处，毫米波雷达采用两个，安装在车体前后端中部，DGPS天线采用两根，安装在车体靠近前后端顶部，前视摄像头采用两个，分别安装在车体前端两侧。本实用新型使公交客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其按规定路线准确稳定地行驶，安全到达目的地。

Description

一种公交客车自动驾驶系统

技术领域

本实用新型涉及一种公交客车自动驾驶系统，属于公交客车技术领域。

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。

无人驾驶车缺乏人类驾驶员固有的视觉和逻辑能力。如我们可以利用所看到的东西和GPS来确定自己的位置，还可以轻松准确地识别障碍物、其它车辆、行人、交通信号灯等，但要想让无人车变得和人类一样聪明，可是一项非常艰巨的任务。这时就需要高精度导航系统了，高精度导航系统是当前无人驾驶车技术不可或缺的一部分。它包含了大量的驾驶辅助信息如车道级别,红绿灯、公交车站、实线虚线、斑马线、停止线、道路中心线、人行横道、减速带、交通标志、限速信息、建筑物、隧道及雨雪特殊路况等等。

现有的公交客车人工驾驶，会对路况、驾驶路线、速度的判断和预测不精确，无法进行对应调整，而且还考虑驾驶者的生理限制，存在醉驾和疲劳驾驶的问题，也会因为情绪影响驾驶，驾驶安全性差。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种公交客车自动驾驶系统，以解决上述现有技术中存在的问题。

本实用新型采取的技术方案为： 一种公交客车自动驾驶系统，包括前向激光雷达、侧向激光雷达、毫米波雷达、DGPS天线和前视摄像头，前向激光雷达安装在车体前端，侧向激光雷达采用四个，安装在前后端车体四角处，毫米波雷达采用两个，安装在车体前后端中部，DGPS天线采用两根，安装在车体靠近前后端顶部，前视摄像头采用两个，分别安装在车体前端两侧。

优选的，上述前向激光雷达、侧向激光雷达、毫米波雷达、DGPS天线和前视摄像头连接到AD域控制器，AD域控制器连接到ADAS控制器，毫米波雷达和前视摄像头还连接到ADAS控制器，ADAS控制器连接到线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统，线控驱动系统采用电机驱动车辆；线控转向系统采用电机控制转向系统，使其车辆弃用原先的人工打方向盘；线控制动系统采用电机控制制动器，使其车辆弃用原先的手刹功能。

优选的，上述前向激光雷达、侧向激光雷达、毫米波雷达、DGPS天线通过螺钉安装在车辆本体上，前视摄像头通过胶连接在车辆本体的前风挡玻璃上。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型使公交客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其按规定路线准确稳定地行驶，安全到达目的地，结合DGPS天线定位信息确保各向感知安全，提高形势安全性，设计了多信息融合的导航定位系统，可解决在山区、城市群区与隧道对自动驾驶公交客车进行定位导航存在的问题，而且自动驾驶的公交客车，能够对路况、驾驶路线、速度进行精确判断和预测，及时进行调整，响应及时，不收驾驶者生理限制、也不会存在醉驾和疲劳驾驶，也不可能受到情绪影响，大大提高驾驶安全性。

附图说明

图1为本实用新型的传感器布置结构示意图；

图2为本实用新型的原理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

实施例1：如图1-2所示， 一种公交客车自动驾驶系统，包括前向激光雷达1、侧向激光雷达2、毫米波雷达3、DGPS天线4和前视摄像头5，前向激光雷达1安装在车体6前端，侧向激光雷达2采用四个，安装在前后端车体6四角处，毫米波雷达3采用两个，安装在车体6前后端中部，DGPS天线4采用两根，安装在车体6靠近前后端顶部，前视摄像头5采用两个，分别安装在车体6前端两侧；无人驾驶汽车的“驾驶者”是计算机系统，它能够360度全方位地“看”到当前的路况，对驾驶路线、速度等有着更准确的判断和预测，并因此对驾驶策略进行相应的调整。而且，无人驾驶系统不会受到人类驾驶者的生理因素的限制：它不会醉驾、不会疲劳驾驶，也不会受情绪不佳的状况困扰;它不会随意超速，反应速度更快，并且能准确地知道如何避开其他司机视野的盲点。

优选的，上述前向激光雷达1、侧向激光雷达2、毫米波雷达3、DGPS天线4和前视摄像头5连接到AD域控制器，AD域控制器连接到ADAS控制器，毫米波雷达3和前视摄像头5还连接到ADAS控制器，ADAS控制器连接到线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统，线控驱动系统采用电机驱动车辆；线控转向系统采用电机控制转向系统，使其车辆弃用原先的人工打方向盘；线控制动系统采用电机控制制动器，使其车辆弃用原先的手刹功能。

优选的，上述前向激光雷达1、侧向激光雷达2、毫米波雷达3、DGPS天线4均通过螺钉安装在车辆本体上，前视摄像头5通过胶连接在车辆本体的前风挡玻璃上。

本实用新型自动驾驶系统架构如附图1所示，采用前视摄像头与激光雷达互为冗余，结合DGPS天线定位信息确保各向感知安全；AD域控制器接受激光雷达、摄像头的感知信息，进行筛选、融合后，做出车辆动作决策和运行轨迹规划决策，命令下发至ADAS控制器，输出车辆启动、转向、制动等行驶动作。整套控制系统包括失效安全降级设计，可保障控制器或执行器发生故障时，车辆均可以从正常运行模式回退到功能依次递减的减速慢行、靠边停车安全降级模式。

本实用新型如附图1所示，自动驾驶系统依托于传统纯电动公交车辆，增加感知传感器、中央控制单元及线控底盘执行机构，使原车具备自动驾驶功能。系统主要由环境感知层、决策规划层、车辆控制层三个层级构成：

（1）环境感知层通过激光雷达、毫米波雷达、前视摄像头等传感器获取车辆周边一定范围内的障碍物信息、通过组合导航系统获取车辆位姿信息，发送至决策规划层。

（2）决策规划层包括AD域控制器与ADAS控制器，是自动驾驶系统的大脑部分。决策规划层根据接收到的局部感知信息和全局道路信息，做出车辆行为决策和运动轨迹规划决策，命令发送至车辆控制层。

（3）车辆控制层直接控制车辆的油门、刹车、转向系统，将决策规划层输出的位置、速度、方向信息转化为驱动扭矩、制动压力、方向盘转角，做出车辆启停、加减速、转向等动作。

本实用新型中导航系统传感器布置如附图2示，该导航系统由五个激光雷达、两个毫米波雷达、两个前视摄像头、两个DGPS天线接收装置组成。五个激光雷达，一个放置于车头正中心，四个放置于车辆四角；两个毫米波雷达，一个放置于车头正中心偏下部位，一个放置于车尾正中心偏

下部位；两个前视摄像头固定于车内前挡风玻璃最底部，雨刮器可覆盖范围处；两个DGPS天线接收装置安装在车顶前后两端。

本实用新型中（附图2），自动驾驶系统控制器采集激光雷达、前视摄像头、毫米波雷达、DGPS天线信息，同时结合车辆的车速、方向盘转角/横摆角速度、电机扭矩/转速、制动压力/减速度等车辆状态信息，进行计算分析，对车辆的纵横向动力学进行控制，并向ADAS控制器动态下发期望的加速度/减速度、期望的前轮转角等控制命令。ADAS控制器将AD域控制器的控制指令转化为对线控系统的执行指令，将期望的加速度/减速度解释为相应的驱动电机扭矩/制动压力指令，将期望的前轮转角解释为线控转向的方向盘转角指令，将停车期望解释为拉起线控制动的驻车开关指令，并通过线控域CAN总线对这些执行器发出执行指令，从而实现对车辆的控制。

本实用新型针对现有的人工驾驶公交客车改造面临如下问题：一是线控底盘改造，首先将人工驾驶的公交客车改造成可以使用电信号控制的自动驾驶的公交客车，改造的原则是不可影响到原系统运行；二是精确定位，即通过安装在车辆上的各类传感器获知车辆自身的位置和姿态信息；三是有效控制，即通过导航决策控制和转向操纵控制使公交客车沿着预先规划的路径行驶。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种公交客车自动驾驶系统，其特征在于：包括前向激光雷达（1）、侧向激光雷达（2）、毫米波雷达（3）、DGPS天线（4）和前视摄像头（5），前向激光雷达（1）安装在车体（6）前端，侧向激光雷达（2）采用四个，安装在前后端车体（6）四角处，毫米波雷达（3）采用两个，安装在车体（6）前后端中部，DGPS天线（4）采用两根，安装在车体（6）靠近前后端顶部，前视摄像头（5）采用两个，分别安装在车体（6）前端两侧。

2.根据权利要求1所述的一种公交客车自动驾驶系统，其特征在于：前向激光雷达（1）、侧向激光雷达（2）、毫米波雷达（3）、DGPS天线（4）和前视摄像头（5）连接到AD域控制器，AD域控制器连接到ADAS控制器，毫米波雷达（3）和前视摄像头（5）还连接到ADAS控制器，ADAS控制器连接到线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统，线控驱动系统用于采用电机驱动车辆；线控转向系统用于采用电机控制转向系统，使其车辆弃用原先的人工打方向盘；线控制动系统用于采用电机控制制动器。

3.根据权利要求1所述的一种公交客车自动驾驶系统，其特征在于：前向激光雷达（1）、侧向激光雷达（2）、毫米波雷达（3）、DGPS天线（4）均通过螺钉安装在车辆本体上，前视摄像头（5）通过胶连接在车辆本体的前风挡玻璃上。

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