一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，包括太陽能供電裝置和駕駛控制裝置；太陽能供電裝置包括太陽能電池板、蓄電池和控制開關(guān)；太陽能供電裝置為駕駛控制裝置供電；駕駛控制裝置包括道路信息采集系統(tǒng)、雷達測速系統(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)和雷達測速系統(tǒng)分別與無人駕駛汽車主控制器的輸入端相連，無人駕駛汽車主控制器的輸出端分別通過驅(qū)動步進電機、轉(zhuǎn)向步進電機、制動步進電機依次對應與加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板相連。該裝置實現(xiàn)了無人駕駛功能，提高智能化程度，改善道路通行能力，節(jié)能環(huán)保，保障交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
【專利說明】一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及智能交通【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種全智能太陽能汽車無人操作控制 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的發(fā)展和科技的進步，人們的出行范圍越來越大，汽車的技術(shù)日趨完善， 汽車成為比較普遍的交通工具，無論是單位還是個人，都用汽車代步。針對汽車的研究較 多，大多為汽車的安全性、舒適性和美觀性的研究。
[0003] 因為汽車的大量使用，隨之而來的是石油資源的日趨緊張，石油的加工產(chǎn)品汽油 的價格不斷上漲。因而，提出了研發(fā)新能源作為汽車動力的需求，而太陽能成為一個最優(yōu)的 選擇。
[0004] 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)等問題日益嚴重，給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的不便和危害。
[0005] 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)。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型提出一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，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，節(jié)能環(huán)保，保障 交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
[0007] 本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0008] -種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，包括太陽能供電裝置和駕駛控制裝 置；
[0009] 所述太陽能供電裝置包括太陽能電池板、蓄電池和控制開關(guān)；所述太陽能供電裝 置為所述駕駛控制裝置供電；
[0010] 所述駕駛控制裝置包括道路信息采集系統(tǒng)、雷達測速系統(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)和雷達測速系統(tǒng)分別與無人駕駛汽車主控制器的輸入端相連，無人駕駛汽車 主控制器的輸出端分別通過驅(qū)動步進電機、轉(zhuǎn)向步進電機、制動步進電機依次對應與加速 踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板相連。
[0011] 進一步地，所述道路信息采集系統(tǒng)由車載CXD攝像頭和視頻同步分離電路組成。
[0012] 進一步地，所述雷達測速系統(tǒng)采用ΗΥ-121車載測速一體機雷達GPS固定流動測速 儀。
[0013] 進一步地，所述轉(zhuǎn)向步進電機，接收無人駕駛汽車主控制器輸出的信號，控制轉(zhuǎn)向 軸轉(zhuǎn)向，所述轉(zhuǎn)向步進電機采用型號為110BYGH1202。
[0014] 進一步地，所述驅(qū)動步進電機，接收無人駕駛汽車主控制器輸出的信號，從而帶動 加速踏板變化相應的角度，所述驅(qū)動步進電機采用型號為130BYGH250。
[0015] 進一步地，所述的制動步進電機，接收無人駕駛汽車主控制器輸出的控制信號，從 而帶動制動踏板變化相應的角度，所述制動步進電機采用的型號為110BYGH1502。
[0016] 進一步地，所述無人駕駛汽車主控制器采用Freescale MC9S12DG128B單片機。
[0017] 本實用新型的有益效果為：
[0018] (1)環(huán)保節(jié)能。以太陽能為能源，清潔無污染。
[0019] (2)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?br> [0020] (3)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。
[0021] (4)有助于建立高效的交通運輸系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0024] 圖2是為本實用新型的主控制器MC9S12DG128B的管腳圖；
[0025] 圖3為本實用新型的電機驅(qū)動圖。

【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0027] 參照圖1，本實施例的一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，包括太陽能供電 裝置和駕駛控制裝置；其中，太陽能供電裝置包括太陽能電池板、蓄電池和控制開關(guān)；太陽 能供電裝置為駕駛控制裝置供電。
[0028] 駕駛控制裝置包括道路信息采集系統(tǒng)、雷達測速系統(tǒng)、無人駕駛汽車主控制器 (采用Freescale MC9S12DG128B單片機）、驅(qū)動步進電機（型號130BYGH250)、轉(zhuǎn)向步進電 機（型號110BYGH1202)、制動步進電機（型號110BYGH1502)、加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏 板；其中道路信息采集系統(tǒng)和雷達測速系統(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 應與加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板相連。
[0029] 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。本實施例采用 CCD攝像頭依靠支架固定在車輛前部擋風玻璃的內(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、無人駕駛汽車 主控制器、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。
[0030] 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)當前車輛相對于左右車道線的位置控制轉(zhuǎn)向軸工 作。道路信息采集系統(tǒng)工作的原理及具體過程如下：
[0031] CCD攝像頭采集車道圖像，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。
[0032] 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。
[0033] 由于CCD攝像頭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。
[0034] 對圖像預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。
[0035] 霍夫變換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，直線的極坐標方程如下：
[0036] p = xcos Θ +ysin Θ
[0037] 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于參數(shù)空間（Ρ，Θ)的 共同點，（Ρ，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)變換到圖像坐標系 中，即是相對于圖像坐標的直線方程，也就是在圖像坐標系中的左右車道線的方程。
[0038] 建立實際的道路坐標系，規(guī)定y軸與左右車道標識線平行且與左右車道標識線等 距，車輛頭部所對應的方向為正方向；規(guī)定X軸過車輛前輪輪軸中點P并且與y軸垂直；原 點〇為兩軸的交點。
[0039] 設(shè)車輛前軸中心點P的X坐標值為Xtl，并以這一坐標軸作為車輛在車道中的橫向 位置參數(shù)X tl。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)當車 頭右偏時θ取正值；則車頭左偏時θ取負值。另外，設(shè)Q tl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。Xl的值按下式選定，其中w為車道寬度。
[0040] X1 = (w/2)+5
[0041] 當滿足公式（1)時，判斷汽車向右方偏離，
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，其特征在于，包括太陽能供電裝置和駕 駛控制裝置； 所述太陽能供電裝置包括太陽能電池板、蓄電池和控制開關(guān)；所述太陽能供電裝置為 所述駕駛控制裝置供電； 所述駕駛控制裝置包括道路信息采集系統(tǒng)、雷達測速系統(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、串喊步進電機、加速踏板、轉(zhuǎn)向軸和制動踏板；其中道路信息采 集系統(tǒng)和雷達測速系統(tǒng)分別與無人駕駛汽車主控制器的輸入端相連，無人駕駛汽車主控制 器的輸出端分別通過驅(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所述的一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，其特征在于，所述 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所述的一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，其特征在于，所述 雷達測速系統(tǒng)采用HY-121車載測速一體機雷達GI^固定流動測速儀。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，其特征在于，所述 轉(zhuǎn)向步進電機，接收無人駕駛汽車主控制器輸出的信號，控制轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向，所述轉(zhuǎn)向步進電 機采用型號為110BYGH1202。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，其特征在于，所述 驅(qū)動步進電機，接收無人駕駛汽車主控制器輸出的信號，從而帶動加速踏板變化相應的角 度，所述驅(qū)動步進電機采用型號為130BYGH250。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，其特征在于，所述 的制動步進電機，接收無人駕駛汽車主控制器輸出的控制信號，從而帶動制動踏板變化相 應的角度，所述制動步進電機采用的型號為110BYGH1502。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種全智能太陽能汽車無人操作控制裝置，其特征在于，所述 無人駕駛汽車主控制器采用化eescale MC9S12DG128B單片機。
【文檔編號】G05B19/042GK204229228SQ201420650426
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】劉懌 申請人:天津宏盛懌翔科技發(fā)展有限公司