本發(fā)明涉及汽車(chē)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，駕駛?cè)藛T對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)的需求也日趨強(qiáng)烈。自動(dòng)駕駛技術(shù)可以降低司機(jī)的駕駛強(qiáng)度，尤其對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)的司機(jī)具有重要意義。先進(jìn)的駕駛輔助與自動(dòng)駕駛技術(shù)能將車(chē)輛行駛安全性提升到新的高度，還可以幫助降低車(chē)輛的能耗與排放，降低汽車(chē)的駕駛成本。自動(dòng)駕駛汽車(chē)是汽車(chē)企業(yè)先進(jìn)技術(shù)與車(chē)型的集中展示平臺(tái)，也是未來(lái)產(chǎn)品的發(fā)展方向。

目前，自動(dòng)駕駛汽車(chē)所配備的傳感器過(guò)于昂貴，高昂的成本已經(jīng)成為自動(dòng)駕駛汽車(chē)產(chǎn)品化的重大阻礙；在自動(dòng)駕駛汽車(chē)電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)無(wú)法預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)中的問(wèn)題，且反復(fù)實(shí)車(chē)測(cè)試驗(yàn)證成本較高，無(wú)法保證開(kāi)發(fā)周期。現(xiàn)有傳統(tǒng)車(chē)輛，功能擴(kuò)展性較差、開(kāi)發(fā)效率低、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)；人們希望能買(mǎi)到能夠滿足自身要求的汽車(chē)且有別于其他人的車(chē)輛，且個(gè)性化的要求越來(lái)越多，但傳統(tǒng)的汽車(chē)設(shè)計(jì)思想是基于大規(guī)模產(chǎn)量基礎(chǔ)上的，無(wú)法滿足市場(chǎng)日益變化的不同需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)，采用了線控底盤(pán)和模塊化設(shè)計(jì)，降低了調(diào)試成本、提高開(kāi)發(fā)效率、縮短開(kāi)發(fā)周期，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展，為后續(xù)的自動(dòng)駕駛場(chǎng)景的擴(kuò)充與完善提供便利。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種車(chē)輛前向安全監(jiān)控預(yù)警裝置，包括感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)；

所述決策系統(tǒng)為上位機(jī)控制器VCU，對(duì)感知系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并根據(jù)決策算法進(jìn)行處理，得出決策數(shù)據(jù)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行控制，及控制車(chē)輛執(zhí)行控制任務(wù)；

所述感知系統(tǒng)與決策系統(tǒng)連接，包括：

差分GPS模塊，用于提供高精度的車(chē)輛位置信息與航向姿態(tài)；

激光雷達(dá)模塊，安裝于車(chē)身前端，用于獲取車(chē)輛前的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)障礙物信息；

超聲波雷達(dá)模塊，安裝于車(chē)身四周，用于感知車(chē)輛周邊的環(huán)境信息，判斷障礙物的位置；

所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用線控底盤(pán)，通過(guò)智能線控單元SCU連接決策系統(tǒng)，所述智能線控單元SCU還連接車(chē)輛底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)行車(chē)輛操控以及自動(dòng)駕駛模式和傳統(tǒng)模式的切換；

所述人機(jī)交互系統(tǒng)連接決策系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及感知系統(tǒng)，包括車(chē)載顯示器，用于顯示車(chē)輛狀態(tài)、操縱命令信息、執(zhí)行情況和地理信息。

優(yōu)選的，所述決策數(shù)據(jù)至少包括車(chē)輛速度、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、擋位信號(hào)和制動(dòng)信號(hào)。

優(yōu)選的，所述控制任務(wù)至少包括車(chē)輛尋跡行駛、定點(diǎn)停車(chē)、縱橫向協(xié)同，所述車(chē)輛尋跡行駛包括上位機(jī)控制器VCU將車(chē)輛的狀態(tài)信息與地圖進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自動(dòng)尋跡行駛；所述定點(diǎn)停車(chē)，車(chē)輛根據(jù)選擇停車(chē)點(diǎn)，沿著地圖軌跡行駛，根據(jù)車(chē)輛當(dāng)前位置與停車(chē)點(diǎn)的位置判斷是否到達(dá)停車(chē)點(diǎn)，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)停車(chē)點(diǎn)時(shí)，執(zhí)行停車(chē)制動(dòng)控制，使車(chē)輛在預(yù)設(shè)停車(chē)點(diǎn)停車(chē)；所述縱橫向協(xié)同包括決策系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)和反饋數(shù)據(jù)，給出實(shí)時(shí)的車(chē)輛速度和方向盤(pán)角度，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛縱橫向的協(xié)同控制。

優(yōu)選的，所述智能線控單元SCU通過(guò)電機(jī)控制器采集油門(mén)踏板和擋位信號(hào)，所述電機(jī)控制器由決策系統(tǒng)控制；所述智能線控單元SCU通過(guò)EPS控制器檢測(cè)方向盤(pán)和轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)，并對(duì)方向盤(pán)轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制；所述智能線控單元SCU通過(guò)ABS控制器采集制動(dòng)踏板和壓力傳感器信號(hào)，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)控制。

優(yōu)選的，所述人機(jī)交互系統(tǒng)還包括移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端通過(guò)服務(wù)器連接上位機(jī)控制器VCU，用于響應(yīng)乘客的招車(chē)指令及目標(biāo)地點(diǎn)選擇指令、向乘客顯示車(chē)輛當(dāng)前行駛狀態(tài)、環(huán)境感知結(jié)果、地圖路徑的選擇及車(chē)輛定位信息。

優(yōu)選的，所述決策算法包括以下步驟：

S01：建立與設(shè)置通信環(huán)境，確定每幀數(shù)據(jù)的收發(fā)格式；

S02：加載采集的原始地圖和設(shè)定的停車(chē)點(diǎn)，對(duì)加載的每組道路信息點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，按規(guī)定格式保存道路點(diǎn)信息，形成完整的可執(zhí)行地圖；

S03：接收傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳回的反饋數(shù)據(jù)，管理線程中的數(shù)據(jù)交換；

S04：對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算，得出決策數(shù)據(jù)，并將得出的決策數(shù)據(jù)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1．有較強(qiáng)的兼容性和可擴(kuò)展性，可根據(jù)場(chǎng)景的需求，利用線控底盤(pán)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化控制結(jié)果、實(shí)現(xiàn)汽車(chē)動(dòng)力的柔性連接、減少制造成本；采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)化布線、減少傳感器數(shù)量、避免控制功能重復(fù)、提高系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性、降低成本；采用了整車(chē)電控系統(tǒng)模塊化，適用不同需求下的功能模塊的合理選擇和組合，可以克服目前自動(dòng)駕駛汽車(chē)電控硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)成本高，且系統(tǒng)可擴(kuò)展性差等不足，滿足個(gè)性化的需求。該系統(tǒng)不僅能節(jié)約研發(fā)調(diào)試成本、還能提高開(kāi)發(fā)效率、縮短開(kāi)發(fā)周期，為后續(xù)的自動(dòng)駕駛場(chǎng)景的擴(kuò)充與完善提供便利。

2．本發(fā)明的車(chē)電控系統(tǒng)可以對(duì)障礙物進(jìn)行精確的定位并進(jìn)行提前減速、制動(dòng)或避讓，可有效提高正常行駛的安全性；該系統(tǒng)可以使汽車(chē)在自動(dòng)駕駛模式下行駛時(shí)，由根據(jù)電子地圖的路徑，自動(dòng)規(guī)劃軌跡，順利實(shí)現(xiàn)車(chē)輛巡航功能；可進(jìn)行手機(jī)召車(chē)，響應(yīng)乘客的招車(chē)指令及目標(biāo)地點(diǎn)選擇指令、向乘客顯示車(chē)輛當(dāng)前行駛狀態(tài)、環(huán)境感知結(jié)果、地圖路徑的選擇及車(chē)輛定位信息。自動(dòng)駕駛汽車(chē)電控系統(tǒng)中的多傳感器融合的環(huán)境感知系統(tǒng)，具有穩(wěn)定可靠、抗干擾能力較強(qiáng)、實(shí)用性高、成本低等特點(diǎn)，適合車(chē)輛自動(dòng)駕駛功能的實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1 是本發(fā)明自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)總框圖；

圖2 是本發(fā)明自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3 是本發(fā)明自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)傳感器布置圖；

圖4 是本發(fā)明所述的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的控制算法總框圖；

圖5 是本發(fā)明所述的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的控制算法決策模塊流程圖；

圖6 是本發(fā)明所述的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的控制算法Jobs模塊流程圖；

圖7 是本發(fā)明所述的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的控制算法決策控制流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

實(shí)施例：

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)，包括感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)。

感知系統(tǒng)由串口線連到?jīng)Q策系統(tǒng)的安裝于車(chē)輛頂部的差分GPS模塊，能夠提供高精度車(chē)輛位置信息（經(jīng)度和緯度）與航向姿態(tài)，與地圖進(jìn)行匹配，得到車(chē)輛行駛軌跡；由網(wǎng)線連到?jīng)Q策系統(tǒng)的安裝于車(chē)身前端的激光雷達(dá)模塊，以獲取車(chē)輛前的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)障礙物信息；由CAN線連到?jīng)Q策系統(tǒng)的安裝于車(chē)身四周的12個(gè)超聲波探頭及其控制器組成，用于車(chē)輛周邊近距離環(huán)境信息的全方位感知。具體連接方式如圖2所示，具體安裝位置如圖3所示。

決策系統(tǒng)包括上位機(jī)控制器VCU，采用基于通用控制器，可方便的移植至其他嵌入式系統(tǒng)中。硬件平臺(tái)滿足決策系統(tǒng)的軟件需求，即可快速的封裝為較為成熟的汽車(chē)級(jí)控制器。決策系統(tǒng)用于將車(chē)載傳感器傳回的數(shù)據(jù)，通過(guò)控制算法的運(yùn)算處理，得出車(chē)輛速度、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、擋位信號(hào)和制動(dòng)信號(hào)等決策數(shù)據(jù)，發(fā)送給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自動(dòng)控制，包括車(chē)輛尋跡行駛、定點(diǎn)停車(chē)、縱橫向協(xié)同等控制任務(wù)。

其中，車(chē)輛尋跡行駛，通過(guò)差分GPS采集車(chē)輛的位置信號(hào)和獲取車(chē)輛的航向角等數(shù)據(jù)信息，傳回給上位機(jī)控制器VCU，將車(chē)輛的狀態(tài)信息與地圖進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自動(dòng)尋跡行駛功能；定點(diǎn)停車(chē)，可以是通過(guò)移動(dòng)終端選擇車(chē)輛的停車(chē)點(diǎn)，在車(chē)輛沿著地圖軌跡行駛過(guò)程中，根據(jù)車(chē)輛當(dāng)前位置與停車(chē)點(diǎn)的位置判斷是否到達(dá)停車(chē)點(diǎn)，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)停車(chē)點(diǎn)時(shí)，執(zhí)行停車(chē)制動(dòng)控制，使車(chē)輛在預(yù)設(shè)停車(chē)點(diǎn)停車(chē)；縱橫向協(xié)同，決策系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)和反饋數(shù)據(jù)，給出實(shí)時(shí)的車(chē)輛速度和方向盤(pán)角度，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的縱橫向的協(xié)同控制。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用線控底盤(pán)，由智能線控單元SCU通過(guò)電機(jī)控制器采集油門(mén)踏板和擋位信號(hào)，決策子系統(tǒng)給電機(jī)控制器信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)擋位和油門(mén)控制；通過(guò)EPS控制器檢測(cè)方向盤(pán)和轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)，并對(duì)方向盤(pán)轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制；通過(guò)ABS控制器采集制動(dòng)踏板和壓力傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)控制。

線控底盤(pán)，在控制上相比于機(jī)械控制具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還優(yōu)化了控制結(jié)果、控制靈敏；實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)動(dòng)力的柔性連接，使得車(chē)身和底盤(pán)可以完全分開(kāi)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不但減少了制造成本，同時(shí)也減少了底盤(pán)所需的空間，增加了乘坐空間。

人機(jī)交互系統(tǒng)包括車(chē)載顯示器和移動(dòng)終端。車(chē)載顯示器通過(guò)串口線連到上位機(jī)控制器VCU，用于顯示車(chē)輛狀態(tài)、顯示操縱命令信息及執(zhí)行情況和顯示地理信息等。移動(dòng)終端可以為Android手機(jī)，Android手機(jī)通過(guò)服務(wù)器將請(qǐng)求信息發(fā)送到上位機(jī)控制器VCU，用于響應(yīng)乘客的招車(chē)指令及目標(biāo)地點(diǎn)選擇指令、向乘客顯示車(chē)輛當(dāng)前行駛狀態(tài)、環(huán)境感知結(jié)果、地圖路徑的選擇及車(chē)輛定位信息。

感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)利用CAN總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，能夠起到簡(jiǎn)化布線、減少傳感器數(shù)量、避免控制功能重復(fù)、提高系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性、降低成本、更好地匹配和協(xié)調(diào)各個(gè)控制系統(tǒng)的作用。

具體算法流程

如圖4所示，本發(fā)明所述的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的上位機(jī)控制算法總框圖，包括感知模塊、數(shù)據(jù)融合、決策模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。首先由控制車(chē)載傳感器對(duì)道路信息進(jìn)行采集，再將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，Socket接收處理完的傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)決策算法的運(yùn)算處理得出決策數(shù)據(jù)，發(fā)送給驅(qū)動(dòng)模塊執(zhí)行決策動(dòng)作。

如圖5所示，本發(fā)明所述的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的上位機(jī)控制算法決策模塊流程，首先進(jìn)行通信環(huán)境的建立與設(shè)置，確定每幀數(shù)據(jù)的收發(fā)格式；加載采集的原始地圖和設(shè)定的停車(chē)點(diǎn)，對(duì)加載的每組道路信息點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，在按規(guī)定格式保存道路點(diǎn)信息，形成最終完整的可執(zhí)行地圖；最后執(zhí)行Jobs模塊。

如圖6所示，本發(fā)明所述的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的控制算法Jobs模塊流程圖，包括并行運(yùn)行的四個(gè)子模塊：數(shù)據(jù)接收，用于接受傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳回的反饋數(shù)據(jù)；消息管理，管理線程中的數(shù)據(jù)交換；決策控制，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算，得出最終的決策數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)廣播，將得出的決策數(shù)據(jù)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)模塊執(zhí)行。

如圖7所示，本發(fā)明所述的自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)的控制算法決策控制流程圖，包括環(huán)境感知數(shù)據(jù)接收；根據(jù)地圖給出的道路點(diǎn)信息，執(zhí)行車(chē)輛自動(dòng)尋跡功能；雷達(dá)會(huì)在執(zhí)行自動(dòng)尋跡過(guò)程中，根據(jù)實(shí)時(shí)的障礙物檢測(cè)，對(duì)車(chē)輛角度和速度進(jìn)行限制；判斷車(chē)輛是否到達(dá)預(yù)設(shè)停車(chē)點(diǎn)（手機(jī)招車(chē)設(shè)置的停車(chē)點(diǎn)），給出停車(chē)點(diǎn)速度和狀態(tài)標(biāo)志；最后計(jì)算出車(chē)輛的目標(biāo)速度和角度。

本發(fā)明采用了電動(dòng)汽車(chē)線控底盤(pán)，提供了通用的控制接口，便于設(shè)備連接和功能擴(kuò)展；采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)化設(shè)備連接和系統(tǒng)調(diào)試；對(duì)于整車(chē)電控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，適用不同需求下的功能模塊的合理選擇和組合。所述自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)電控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自動(dòng)尋跡、障礙物自動(dòng)避讓、人機(jī)交互、手機(jī)召車(chē)等功能；自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車(chē)電控系統(tǒng)融合差分GPS、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等傳感器，具有穩(wěn)定可靠、抗干擾能力較強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，并嚴(yán)格控制電控系統(tǒng)的成本，適合車(chē)輛自動(dòng)駕駛功能的實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說(shuō)明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。