一種智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，涉及智能汽車領(lǐng)域，包括：外部環(huán)境感知子系統(tǒng)、規(guī)劃決策子系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)；所述的外部環(huán)境感知子系統(tǒng)，用于采集所述智能汽車本身及其周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)信息；所述的規(guī)劃決策子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息規(guī)劃行車路徑，并向運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)發(fā)出控制指令；運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)，用于根據(jù)收到的所述控制指令，控制所述智能汽車執(zhí)行相應(yīng)的操作。本發(fā)明的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)使得汽車的無人駕駛達(dá)到可能，從而解決汽車擁堵的問題，方便的普通用戶的出行，解決了行車的安全問題。
【專利說明】一種智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及智能汽車領(lǐng)域，尤其是一種智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，汽車數(shù)量的增多從而引發(fā)的一些社會(huì)問題也口益突出，比如城市的交通、車輛行駛的安全、能源的供應(yīng)、環(huán)境污染等。這些現(xiàn)實(shí)的社會(huì)問題都源于現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施與汽車這個(gè)載體之間的矛盾，這不僅體現(xiàn)在交通擁堵問題上，同時(shí)還體現(xiàn)在由于交通不暢而造成的環(huán)境污染及相對(duì)落后的道路狀況和先進(jìn)的車輛技術(shù)對(duì)人們的生命、財(cái)產(chǎn)所產(chǎn)生的安全隱患?，F(xiàn)在由于交通事故導(dǎo)致的人員與財(cái)產(chǎn)損失在社會(huì)中越來越嚴(yán)重，交通事故中主要涉及車輛的碰撞，因此提高交通行駛中車輛的安全性是現(xiàn)在交通發(fā)展中有待解決的問題。汽車無人駕駛的研究在很大程度上能緩解這一問題的發(fā)生并提出了新的思路，在智能車輛系統(tǒng)中對(duì)于車道預(yù)警監(jiān)測(cè)、駕駛員的疲勞檢測(cè)、自動(dòng)定速巡航、無人駕駛等的研究都能緩解駕駛員在行駛中的工作量，對(duì)于提高現(xiàn)有交通系統(tǒng)的安全性有很大幫助。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，以計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)為主的智能控制技術(shù)也獲得了飛速的發(fā)展，所以作為此領(lǐng)域的無人駕駛智能車輛的研究己經(jīng)成為最為關(guān)注的課題之
O
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的一種智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，包括:外部環(huán)境感知子系統(tǒng)、規(guī)劃決策子系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)；所述的外部環(huán)境感知子系統(tǒng)，用于采集所述智能汽車本身及其周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)信息；所述的規(guī)劃決策子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息規(guī)劃行車路徑，并向運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)發(fā)出控制指令；運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)，用于根據(jù)收到的所述控制指令，控制所述智能汽車執(zhí)行相應(yīng)的操作。
[0006]其中，所述的外部環(huán)境感知子系統(tǒng)包括:環(huán)境感知模塊，由至少2種類型的傳感器組成，用于采集所述智能汽車外部環(huán)境的數(shù)據(jù)信息；車速采集模塊，用于通過所述智能汽車的車速編碼器獲取當(dāng)前運(yùn)行的速度；定位導(dǎo)航模塊，通過GPS，經(jīng)過分析解算得到所述智能汽車當(dāng)前的地理位置與時(shí)間。
[0007]其中，所述的環(huán)境感知模塊包括下述的至少2種傳感器:激光掃描雷達(dá)，用于識(shí)別障礙物的位置；車載相機(jī)傳感器，用于對(duì)障礙物進(jìn)行圖像采集，以及對(duì)信號(hào)燈、交通標(biāo)志和標(biāo)線進(jìn)行信息采集；超聲波傳感器，用于防止所述智能汽車與其它障礙物相撞。
[0008]其中，所述的激光掃描雷達(dá)安裝在智能汽車的車體前端，距地面高50cm的位置。
[0009]其中，所述的激光掃描雷達(dá)的探測(cè)距離為80m，測(cè)量范圍是180度。
[0010]其中，所述的定位導(dǎo)航模塊安裝在智能汽車的頂端。
[0011]其中，所述運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)控制智能汽車的前車輪自動(dòng)調(diào)整至轉(zhuǎn)向角的O度基準(zhǔn)位置。
[0012]其中，分別為所述激光掃描雷達(dá)和車載相機(jī)傳感器創(chuàng)建資料采集線程，使上述兩種傳感器每采集一次間隔的時(shí)間相同。
[0013]本發(fā)明的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)使得汽車的無人駕駛達(dá)到可能，從而解決汽車擁堵的問題，方便的普通用戶的出行，解決了行車的安全問題。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0015]發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，無人駕駛智能車主要是利用搭建的平臺(tái)中所安裝的傳感器來采集在行駛過程中周圍道路的環(huán)境信息，通過對(duì)這些信息的處理實(shí)現(xiàn)對(duì)智能車的狀態(tài)控制，從而使智能車輛能夠安全、穩(wěn)定地在道路上行駛從而達(dá)到無人駕駛的目的。無人駕駛智能車能安全可靠行駛的前提是對(duì)前方障礙物的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別以及控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)等模塊的指令發(fā)出。無人智能車實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物目標(biāo)的識(shí)別，涉及到路徑控制、目標(biāo)識(shí)別、圖像處理、多傳感器信息處理與融合等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。本發(fā)明提供一種智能汽車的無人駕駛方案，使得汽車的無人駕駛達(dá)到可能，從而解決汽車擁堵的問題，方便的普通用戶的出行，解決了行車的安全問題。以下通過實(shí)施例進(jìn)行詳述。
[0016]本實(shí)施例的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，參見圖1所示，包括:依次相連的外部環(huán)境感知子系統(tǒng)11、規(guī)劃決策子系統(tǒng)12和運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)13 ;外部環(huán)境感知子系統(tǒng)11又包括:環(huán)境感知模塊111、車速采集模塊112和定位導(dǎo)航模塊113 ;環(huán)境感知模塊111包括但不限于下述傳感器中的至少2種:激光掃描雷達(dá)1111、車載相機(jī)傳感器1112和超聲波傳感器1113。
[0017]外部環(huán)境感知子系統(tǒng)11主要是采集周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)信息傳送到規(guī)劃決策子系統(tǒng)12，為實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析與處理作準(zhǔn)備。運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)13主要包括對(duì)智能車的轉(zhuǎn)向、油門、制動(dòng)等方面的控制，當(dāng)外部環(huán)境感知子系統(tǒng)11的傳感器獲得了智能車運(yùn)行時(shí)前方的道路環(huán)境信息后，規(guī)劃決策子系統(tǒng)12就通過對(duì)這些信息的處理分析來規(guī)劃和控制車輛的運(yùn)行狀態(tài)，因此規(guī)劃決策子系統(tǒng)12在無人駕駛智能車中也可以說是相當(dāng)于人的“大腦”，是整個(gè)智能車系統(tǒng)的樞紐。規(guī)劃決策子系統(tǒng)12根據(jù)外部環(huán)境感知子系統(tǒng)11對(duì)道路情況采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)智能車的路徑做出合理的規(guī)劃，從而向運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)13發(fā)出控制指令，使智能車能完成規(guī)定的任務(wù)。
[0018]外部環(huán)境感知子系統(tǒng)11又由環(huán)境感知模塊111、車速采集模塊112和定位導(dǎo)航模塊113構(gòu)成，環(huán)境感知模塊111是用于采集外部環(huán)境的主要傳感器如:激光掃描雷達(dá)1111、車載相機(jī)傳感器1112、超聲波傳感器1113等。車速采集模塊112是根據(jù)安裝的車速編碼器來實(shí)時(shí)的獲取當(dāng)前運(yùn)行的速度，以便使智能車能很好的對(duì)當(dāng)前車速進(jìn)行控制。定位導(dǎo)航模塊113是利用GPS、北斗系統(tǒng)經(jīng)過分析解算得到智能車輛當(dāng)前的地理位置與時(shí)間。
[0019]在具體實(shí)現(xiàn)中，由于本實(shí)施例選擇的激光掃描雷達(dá)1111在獲取外界信息的時(shí)候是基于一個(gè)平面掃描的，因此激光掃描雷達(dá)1111的安裝位置將會(huì)對(duì)對(duì)障礙物位置的識(shí)別效果有很大的影響。如果安裝的位置過高或過低都會(huì)造成一些障礙物的漏識(shí)別，根據(jù)智能車車型的要求，可在無人駕駛智能車的車體前端距地面高50cm的位置安裝二維激光掃描雷達(dá)1111。激光掃描雷達(dá)1111的探測(cè)距離最遠(yuǎn)可達(dá)到80m，測(cè)量范圍是180度掃描，另外還具有測(cè)量精度和角度分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。其工作電壓為12V輸入，可工作在IP67防護(hù)等級(jí)。車載相機(jī)傳感器1112可以選擇BASLER品牌的高清相機(jī)，其數(shù)據(jù)傳輸為TCP/IP為傳輸，12V電源供電,在本實(shí)施例的系統(tǒng)中所安裝的車載相機(jī)傳感器1112主要負(fù)責(zé)對(duì)前方車輛和行人等障礙物的圖像采集以及對(duì)前方信號(hào)燈、交通標(biāo)志、標(biāo)線的信息采集。超聲波傳感器1113用于防止智能汽車與其它障礙物相撞。定位導(dǎo)航模塊113主要是用來采集空間衛(wèi)星的信號(hào)，并實(shí)時(shí)跟蹤這些衛(wèi)星的狀態(tài)，能及時(shí)的對(duì)所接收到的GPS數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)解算方法實(shí)時(shí)地計(jì)算智能車的當(dāng)前經(jīng)緯度和時(shí)間。考慮到接收數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠性能最大可能的收到更多的空間衛(wèi)星信號(hào)，可選取的定位導(dǎo)航模塊113的接收天線安裝在了智能車的頂端。
[0020]采用本實(shí)施例的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，可以使無人駕駛智能車通過外部環(huán)境感知子系統(tǒng)11檢測(cè)到影響智能車行駛的障礙物后，由規(guī)劃決策子系統(tǒng)12向運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)13發(fā)送制動(dòng)減速或轉(zhuǎn)向命令，使智能車安全可靠的繞過障礙物或?qū)χ悄苘囘M(jìn)行制動(dòng)控制。
[0021]由上述設(shè)計(jì)方案可知，障礙物檢測(cè)與識(shí)別的目的就是為了能夠使運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)13良好的工作，同時(shí)運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)13又為障礙物的檢測(cè)與識(shí)別提供了反饋信息。因此更為優(yōu)選的，本實(shí)施的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)還可具備以下功能:
[0022]智能車行駛狀態(tài)的獲取:智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)是一個(gè)閉合系統(tǒng)，因此必須要及時(shí)得到智能車輛的回饋信息，比如智能車輛行駛時(shí)的當(dāng)前車速、前輪轉(zhuǎn)角、當(dāng)前地理位置等，這些信息的及時(shí)反饋對(duì)于系統(tǒng)來說能很好實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛狀況控制，另外它對(duì)車輛的定位導(dǎo)航與障礙物識(shí)別提供必要參考信息等。
[0023]前輪的自動(dòng)對(duì)中:無人駕駛車需要對(duì)轉(zhuǎn)向有非常精準(zhǔn)的控制，精確度直接決定了無人駕駛車的運(yùn)行效果，要得到精確的轉(zhuǎn)向首先要找好轉(zhuǎn)向中O度這個(gè)基準(zhǔn)，也就是前輪轉(zhuǎn)角的中間位置。
[0024]控制智能車的運(yùn)行:智能車的運(yùn)行主要包括車輛的前進(jìn)、車輛的緊急制動(dòng)、當(dāng)前車速等。這些狀態(tài)或者參數(shù)的控制是無人駕駛智能車的控制中最重要部分。所以要求規(guī)劃決策子系統(tǒng)12和運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)13必須對(duì)這些數(shù)據(jù)的控制做到準(zhǔn)確與實(shí)時(shí)。
[0025]本發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0026]1、本發(fā)明中在對(duì)障礙物的檢測(cè)中主要依靠了激光掃描雷達(dá)、車載相機(jī)傳感器和超聲波傳感器，數(shù)據(jù)融合在智能控制中有很多優(yōu)勢(shì):可以使整個(gè)系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)具有更高的精度及可靠性。
[0027]2、使用多傳感器系統(tǒng)受到自然外界因素的干擾大大降低。
[0028]3、本發(fā)明所選的傳感器之間由于采樣頻率相差很大，因此首先要保證激光掃描雷達(dá)、車載相機(jī)傳感器在采集數(shù)據(jù)時(shí)的同步。可分別為激光掃描雷達(dá)、車載相機(jī)傳感器兩種傳感器創(chuàng)建資料采集線程，讓兩種傳感器每采集一次間隔相同時(shí)間，這樣就將激光掃描雷達(dá)和車載相機(jī)傳感器數(shù)據(jù)在時(shí)間上達(dá)到了同步處理，也就是時(shí)間上的數(shù)據(jù)匹配。
[0029]4、采用了多傳感器能夠在空間上進(jìn)行匹配，空間上的數(shù)據(jù)匹配是對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)多側(cè)面的處理過程，包括對(duì)多個(gè)源數(shù)據(jù)和信息的自動(dòng)檢測(cè)、相關(guān)、估計(jì)和組合的處理，以便得到更可靠、更準(zhǔn)確的信息，并根據(jù)這些信息做出最可靠的決策，即根據(jù)多源觀測(cè)信息給出一個(gè)關(guān)于目標(biāo)位置的最優(yōu)值。
[0030]5、采用了多傳感器系統(tǒng)能加快數(shù)據(jù)處理速度，提高信息的重復(fù)使用率。
[0031]6、采用了 GPS或北斗的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠?qū)囕v的位置進(jìn)行定位，從而為形成路線進(jìn)行合理的規(guī)劃。
[0032]這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用都只是說明性和示意性的，并非是想要將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是完全可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，實(shí)施例的替換和等效的各種部件均是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)，以及在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，其特征在于，包括:外部環(huán)境感知子系統(tǒng)、規(guī)劃決策子系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)； 所述的外部環(huán)境感知子系統(tǒng)，用于采集所述智能汽車本身及其周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)信息； 所述的規(guī)劃決策子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息規(guī)劃行車路徑，并向運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)發(fā)出控制指令； 運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)，用于根據(jù)收到的所述控制指令，控制所述智能汽車執(zhí)行相應(yīng)的操作。
2.如權(quán)利要求1所述的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述的外部環(huán)境感知子系統(tǒng)包括: 環(huán)境感知模塊，由至少2種類型的傳感器組成，用于采集所述智能汽車外部環(huán)境的數(shù)據(jù)信息； 車速采集模塊，用于通過所述智能汽車的車速編碼器獲取當(dāng)前運(yùn)行的速度； 定位導(dǎo)航模塊，通過GPS，經(jīng)過分析解算得到所述智能汽車當(dāng)前的地理位置與時(shí)間。
3.如權(quán)利要求2所述的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述的環(huán)境感知模塊包括下述的至少2種傳感器: 激光掃描雷達(dá)，用于識(shí)別障礙物的位置； 車載相機(jī)傳感器，用于對(duì)障礙物進(jìn)行圖像采集，以及對(duì)信號(hào)燈、交通標(biāo)志和標(biāo)線進(jìn)行信息采集； 超聲波傳感器，用于防止所述智能汽車與其它障礙物相撞。
4.如權(quán)利要求3所述的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述的激光掃描雷達(dá)安裝在智能汽車的車體前端，距地面高50cm的位置。
5.如權(quán)利要求3所述的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述的激光掃描雷達(dá)的探測(cè)距離為80m，測(cè)量范圍是180度。
6.如權(quán)利要求3所述的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述的定位導(dǎo)航模塊安裝在智能汽車的頂端。
7.如權(quán)利要求1所述的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)控制智能汽車的前車輪自動(dòng)調(diào)整至轉(zhuǎn)向角的O度基準(zhǔn)位置。
8.如權(quán)利要求3所述的智能汽車的無人駕駛系統(tǒng)，其特征在于，分別為所述激光掃描雷達(dá)和車載相機(jī)傳感器創(chuàng)建資料采集線程，使上述兩種傳感器每采集一次間隔的時(shí)間相同。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK104267721SQ201410432496
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】陳業(yè)軍 申請(qǐng)人:陳業(yè)軍