專利名稱：一種無人駕駛汽車裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于智能交通領(lǐng)域，涉及一種無人駕駛汽車裝置。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)的社會是信息化社會，人工智能與自動控制滲透到日常生活的方方面面，信息技術(shù)和電子技術(shù)的進步為智能交通的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)，智能交通已成為未來交通發(fā)展的方向。傳統(tǒng)汽車由駕駛?cè)笋{駛，汽車的行駛狀況受到人的主觀因素影響較大，因此由于駕駛?cè)说牟灰?guī)范操作和誤操作引起的城市道路交通擁堵、道路通行流量降低、重大交通事故頻發(fā)等問題日益嚴(yán)重，給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的不便和危害。隨著中國汽車保有量的急劇增加，這些問題愈演愈烈，因此缺乏一套對在途汽車進行實時監(jiān)控和管理的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。因此，本專利針對現(xiàn)有問題，設(shè)計了一種基于車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛汽車裝置。

實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有問題，本實用新型的目的在于，提供一套無人駕駛汽車裝置，該裝置綜合采用視頻圖像處理技術(shù)、雷達測速技術(shù)和電機控制技術(shù)，工作精確度高、使用成本低且適合規(guī)?；茝V。該裝置實現(xiàn)了車輛行駛的無人駕駛功能，提高了車輛運行的智能化程度，同時有效地監(jiān)測與管理車輛的行駛狀態(tài)，切實提高交通安全管理的能力與科技含量，有效地改善道路通行能力，保障交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本實用新型的基本原理是電子控制單元控制驅(qū)動電機，該步進電機控制加速踏板和制動踏板從而保證汽車行駛車速，通過雷達測速系統(tǒng)檢測車輛行駛速度，通過使用車載CCD攝像頭傳感器實時拍攝道路圖像，然后經(jīng)過視頻同步分離芯片把圖像信號傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧?，通過程序判斷車輛是否位于車道中間一定范圍內(nèi)，若偏離車道或有偏離車道的趨勢，則控制轉(zhuǎn)向步進電機，使轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)過一個角度，調(diào)整車輛的行駛方向，實現(xiàn)汽車自動行駛功能。此外，通過裝載在車輛上的電子標(biāo)簽以及道路兩旁的無線射頻等識別技術(shù)，實現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺上對所有車輛的屬性信息和靜、動態(tài)信息進行利用，并根據(jù)不同需求對所有車輛的運行狀態(tài)進行有效的監(jiān)管和提供綜合服務(wù)。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案:一種基于車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛汽車裝置，包括:道路信息采集系統(tǒng)、雷達測度系統(tǒng)、無人駕駛汽車主控制器、驅(qū)動步進電機、轉(zhuǎn)向步進電機、制動步進電機、加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板；其中道路信息采集系統(tǒng)和雷達測度系統(tǒng)分別與無人駕駛汽車主控制器輸入端相連，無人駕駛汽車主控制器輸出端分別通過驅(qū)動步進電機、轉(zhuǎn)向步進電機、制動步進電機依次對應(yīng)與加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板相連。本實用新型還具有其他技術(shù)特點:[0011]所述的道路信息采集系統(tǒng)由車載CXD攝像頭和視頻同步分離電路組成，其中CXD攝像頭安裝在車頂部，用以采集道路信息，為控制轉(zhuǎn)向、驅(qū)動及制動等系統(tǒng)提供道路信息。所述的雷達測速系統(tǒng)，采用HY-121車載測速一體機雷達GPS固定流動測速儀。所述的轉(zhuǎn)向步進電機，接收電子控制單元輸出的信號，控制轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向步進電機采用型號為110BYGH1202。所述的驅(qū)動步進電機，接收電子控制單元輸出的信號，轉(zhuǎn)過一定的角度，從而能帶動與之連接的加速踏板變化相應(yīng)的角度。驅(qū)動步進電機采用新型號為130BYGH250。所述的制動步進電機，接收電子控制單元輸出的控制信號，轉(zhuǎn)過一定的角度，從而能帶動與之連接的制動踏板變化相應(yīng)的角度。制動步進電機采用的型號為110BYGH1502。所述的無人駕駛汽車主控制器，其核心為Freescale MC9S12DG128B單片機，接收各傳感器輸出的信號，控制相應(yīng)部件的動作。本實用新型是基于車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛汽車裝置，由電子控制單元根據(jù)車輛的實時狀態(tài)控制汽車的運行，不再需要駕駛?cè)瞬倏v，同時，通過車聯(lián)網(wǎng)將獨立的車輛互聯(lián)起來，便于統(tǒng)一的檢測與管理，有效地解決了道路擁堵和行駛安全問題。具有以下優(yōu)點:(I)高度智能化。整個裝置以Freescale MC9S12DG128為電子控制單元控制汽車的各個系統(tǒng)，汽車行駛的整個過程不需要駕駛?cè)瞬僮鳌?2)高精度與高可靠性。采用攝像頭采集路面信息，不受其它電磁裝置的干擾；驅(qū)動、制動和轉(zhuǎn)向用步進電機控制，有效地提高了控制精確度。(3)有助于建立高效的交通運輸系統(tǒng)。

圖1為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實用新型的主控制器MC9S12DG128B的管腳圖。圖3為本實用新型的電機驅(qū)動圖。
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步的詳細說明。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型的一種基于車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛汽車裝置，包括:道路信息采集系統(tǒng)、雷達測度系統(tǒng)、無人駕駛汽車主控制器、驅(qū)動步進電機、轉(zhuǎn)向步進電機、制動步進電機、加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板；其中道路信息采集系統(tǒng)和雷達測度系統(tǒng)分別與無人駕駛汽車主控制器輸入端相連，無人駕駛汽車主控制器輸出端分別通過驅(qū)動步進電機、轉(zhuǎn)向步進電機、制動步進電機依次對應(yīng)與加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板相連。本實用新型采用CCD攝像頭依靠支架固定在車輛前部擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)，鏡頭朝向前方偏下，使其角度與高度以實時準(zhǔn)確采集道路面信息為最佳，且需具有一定的前瞻性。視頻分離芯片、電子控制單元、轉(zhuǎn)向步進電機、驅(qū)動步進電機和制動步進電機分別通過螺栓固定在一個絕緣殼體內(nèi)，絕緣殼體通過支架以及螺栓固定在汽車主駕駛與副駕駛座位之間。本實施例攝像頭傳感器采用1/4"S0NY機器視覺專用攝像機，該CCD傳感器與高速數(shù)字信號處理器連接，高速數(shù)字信號處理器將采集到的路面車道線信號通過I/o 口與無人駕駛汽車的主控制器連接，主控制器根據(jù)當(dāng)前車輛相對于左右車道線的位置控制轉(zhuǎn)向系工作。車道信息采集系統(tǒng)工作的原理及具體過程如下。CXD傳感器采集車道圖像，并將采集到的車道圖像實時傳輸?shù)礁咚贁?shù)字信號處理器中，高速數(shù)字信號處理器對輸入信號做進一步的處理。去除道路圖像中的無用點及干擾點。在實際的道路信息圖像獲取過程中，由于路面情況比較復(fù)雜，可能存在污跡、路面不平痕跡等的干擾，將采集到的道路圖像進行濾波，采用維納濾波法進行圖像的噪聲處理。由于CCD傳感器獲取的道路圖像對比度不高，所以可以采用直方圖灰度變換來提高圖像的對比度，因此使用Matlab的圖像處理工具箱的madjust灰度變換函數(shù)，對圖像的灰度值重新進行映射，使之填滿整個灰度值所允許的范圍。對圖像預(yù)處理完畢的車道圖像信息進行二值化處理，以方便霍夫變化提取車道線。利用閥值分割法對圖像進行分割，用一個或幾個閥值將圖像的灰度直方圖分類，將灰度值在同一個范圍內(nèi)的像素歸為同一個物體?；舴蜃儞Q將原始圖像中給定的曲線或直線變換成參數(shù)空間的一個點，把原始圖像中曲線或直線的檢測 問題，變換成尋找參數(shù)空間中峰點的問題，直線的極坐標(biāo)方程如下:P =Xcos Θ +ysin Θ利用霍夫變換首先將直線上的點(X，y)轉(zhuǎn)換成二維空間(P，Θ )上的點，接著將P-θ空間離散為多個小格，落入小格的最多的點所在單元格對應(yīng)于參數(shù)空間(P，Θ)的共同點，(P，Θ )是圖像空間的直線擬合參數(shù)。將獲得的直線擬合參數(shù)變換到圖像坐標(biāo)系中，即是相對于圖像坐標(biāo)的直線方程，也就是在圖像坐標(biāo)系中的左右車道線的方程。建立實際的道路坐標(biāo)系，規(guī)定I軸與左右車道標(biāo)識線平行且與左右車道標(biāo)識線等距，車輛頭部所對應(yīng)的方向為正方向；規(guī)定X軸過車輛前輪輪軸中點P并且與I軸垂直；原點O為兩軸的交點。設(shè)車輛前軸中心點P的X坐標(biāo)值為Xtl，并以這一坐標(biāo)軸作為車輛在車道中的橫向位置參數(shù)X(l。設(shè)P點位于y軸右側(cè)時，Xtl取正；則P點位于y軸左側(cè)時，X取負。規(guī)定θ角為y軸與車輛縱向中軸線方向夾角，并以這一夾角作為車輛在車道中的方向參數(shù)。設(shè)當(dāng)車頭右偏時θ取正值；則車頭左偏時θ取負值。另外，設(shè)Qtl為設(shè)定好的閥值，b為車輛寬度，X1為設(shè)定的與道路寬度有關(guān)的值。X1的值按下式選定，其中w為車道寬度。X1= (w/2) +5當(dāng)滿足公式(I)時，判斷汽車向右方偏離，
權(quán)利要求1.一種無人駕駛汽車裝置，其特征在于:包括:道路信息采集系統(tǒng)、雷達測度系統(tǒng)、無人駕駛汽車主控制器、驅(qū)動步進電機、轉(zhuǎn)向步進電機、制動步進電機、加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板；其中道路信息采集系統(tǒng)和雷達測度系統(tǒng)分別與無人駕駛汽車主控制器輸入端相連，無人駕駛汽車主控制器輸出端分別通過驅(qū)動步進電機、轉(zhuǎn)向步進電機、制動步進電機依次對應(yīng)與加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板相連。
2.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛汽車裝置，其特征在于:所述的道路信息采集系統(tǒng)由車載CCD攝像頭和視頻同步分離電路組成。
3.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛汽車裝置，其特征在于:所述的雷達測速系統(tǒng)，采用HY-121車載測速一體機雷達GPS固定流動測速儀。
4.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛汽車裝置，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)向步進電機，接收電子控制單元輸出的信號，控制轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向步進電機采用型號為110BYGH1202。
5.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛汽車裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動步進電機，接收電子控制單元輸出的信號，從而能帶動與之連接的加速踏板變化相應(yīng)的角度，驅(qū)動步進電機采用新型號為130BYGH250。
6.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛汽車裝置，其特征在于:所述的制動步進電機，接收電子控制單元輸出的控制信號，從而能帶動與之連接的制動踏板變化相應(yīng)的角度，制動步進電機采用的型號為110BYGH1502。
7.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛汽車裝置，其特征在于:所述的無人駕駛汽車主控制器，采用 Freescale MC9S12DG128B 單片機。
專利摘要本實用新型公開了一種無人駕駛汽車裝置，該無人駕駛汽車裝置，包括無人駕駛汽車主控制器、車道信息采集模塊、高速數(shù)字信號處理器、轉(zhuǎn)向控制模塊、雷達測速模塊、驅(qū)動及制動控制模塊。車道信息采集模塊提取車輛相對于兩側(cè)車道線的位置，無人駕駛汽車主控制器根據(jù)該位置的坐標(biāo)值驅(qū)動轉(zhuǎn)向步進電機轉(zhuǎn)過一定角度，從而控制轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)過一定的角度，根據(jù)雷達測速模塊輸入至無人駕駛汽車主控制器的速度值，控制驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)過一定的角度，達到控制汽車車速的目的。制動控制電機以同樣的原理根據(jù)無人駕駛汽車主控制器的控制信號控制制動踏板的動作，完成汽車的制動過程。本實用新型具有高度智能化、高精度與高可靠性、為構(gòu)建高效交通運輸系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。
文檔編號B60W10/20GK203063940SQ20122072410
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者趙軒, 劉瑞, 余強, 賀伊琳, 肖廣朋 申請人:長安大學(xué)