無人駕駛車輛的控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車主動安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無人駕駛車輛的控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安全是拉動無人駕駛車需求增長的主要因素。每年，駕駛員們的疏忽大意都會導(dǎo)致許多事故。既然駕駛員失誤百出，汽車制造商們當(dāng)然要集中精力設(shè)計能確保汽車安全的系統(tǒng)?！盁o人”駕駛成為人們的新期盼。無人駕駛汽車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)的智能汽車。具體來說，就是利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境，并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。對車輛的轉(zhuǎn)向和速度的控制，是實現(xiàn)無人駕駛的重要環(huán)節(jié)。但目前很多無人駕駛控制系統(tǒng)都是一體化的系統(tǒng)，沒有很好的靈活性和實用性，不能和其他系統(tǒng)集成實現(xiàn)各種智能駕駛功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有很強(qiáng)的靈活性和實用性的無人駕駛車輛的控制系統(tǒng)。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種無人駕駛車輛的控制系統(tǒng)，包括ECU控制器、制動單元、轉(zhuǎn)向單元、電子油門單元、車速傳感器以及轉(zhuǎn)角傳感器；ECU控制器接收車輛速度的控制命令并根據(jù)車速傳感器檢測到的實際車速信號進(jìn)行動態(tài)的PID閉環(huán)控制后輸出速度控制指令至制動單元和電子油門單元實現(xiàn)車輛速度的控制；ECU控制器還接收車輛角度及角速度的控制命令并根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器檢測到的實際轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行角度及角速度的動態(tài)PID閉環(huán)控制后輸出方向控制指令至轉(zhuǎn)向單元實現(xiàn)車輛方向的控制。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果:本系統(tǒng)為單獨(dú)的對車輛轉(zhuǎn)向和速度進(jìn)行精確的控制，將決策控制這一塊獨(dú)立出去，提高了系統(tǒng)的靈活性和實用性，能夠適用于不同車輛，同時采用的閉環(huán)控制，能夠保證控制過程的精確度。
[0006]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種具有很強(qiáng)的靈活性和實用性的無人駕駛車輛的控制系統(tǒng)的控制方法。
[0007]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種無人駕駛車輛的控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:(A)開啟無人駕駛模式，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即通過制動單元、電子油門單元控制車輛的速度為零，通過轉(zhuǎn)向單元控制方向盤處在中間位置；(B)當(dāng)接收到加速命令的時候，ECU控制器分析目標(biāo)速度以及加速度大小來控制系統(tǒng)加速到目標(biāo)速度值，并根據(jù)車速傳感器反饋的實際車速信號動態(tài)協(xié)調(diào)制動單元及電子油門單元實施加速控制；(C)當(dāng)接收到減速命令的時候，ECU控制器分析目標(biāo)速度以及減速度大小來控制系統(tǒng)減速到目標(biāo)速度值，并根據(jù)車速傳感器反饋的實際車速信號動態(tài)協(xié)調(diào)制動單元及電子油門單元實施減速控制；(D)當(dāng)接收到轉(zhuǎn)向命令的時候，ECU控制器分析目標(biāo)角度以及角速度大小來控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向到目標(biāo)角度，并根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器反饋的實際角度信號動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向單元實施左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)控制。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果:本系統(tǒng)為單獨(dú)的對車輛轉(zhuǎn)向和速度進(jìn)行精確的控制，將決策控制這一塊獨(dú)立出去，提高了系統(tǒng)的靈活性和實用性，能夠適用于不同車輛，同時采用的閉環(huán)控制，能夠保證控制過程的精確度。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的原理框圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合圖1，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。
[0011]參閱圖1，一種無人駕駛車輛的控制系統(tǒng)，包括E⑶控制器10、制動單元20、轉(zhuǎn)向單元30、電子油門單元40、車速傳感器50以及轉(zhuǎn)角傳感器60出⑶控制器10接收車輛速度的控制命令并根據(jù)車速傳感器50檢測到的實際車速信號進(jìn)行動態(tài)的PID閉環(huán)控制后輸出速度控制指令至制動單元20和電子油門單元40實現(xiàn)車輛速度的控制；ECU控制器10還接收車輛角度及角速度的控制命令并根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器60檢測到的實際轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行角度及角速度的動態(tài)PID閉環(huán)控制后輸出方向控制指令至轉(zhuǎn)向單元30實現(xiàn)車輛方向的控制。本控制系統(tǒng)僅用于實現(xiàn)當(dāng)接收到轉(zhuǎn)向、加減速命令時，如何對車輛進(jìn)行控制，在本公司同日申請的專利《自動跟車系統(tǒng)及其控制方法》中記載了更為詳細(xì)的方案，前面所述及ECU控制器10接收到的車輛速度的控制命令、車輛角度及角速度的控制命令就是《自動跟車系統(tǒng)及其控制方法》中的處理模塊所發(fā)出的，本發(fā)明的要點(diǎn)在于控制，因此未就處理模塊進(jìn)行詳細(xì)闡述。PID即比例-積分-微分控制器，是一個在工業(yè)控制應(yīng)用中常見的反饋回路部件，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。它是基于反饋的概念以減少不確定性，反饋理論的要素包括三個部分:測量、比較和執(zhí)行。測量關(guān)心的是被控變量的實際值，與期望值相比較，用這個偏差來糾正系統(tǒng)的響應(yīng)，執(zhí)行調(diào)節(jié)控制。
[0012]這里，通過設(shè)置車速傳感器50，E⑶控制器10能夠獲取到實時的車速，再與所接收到的車輛速度控制命令進(jìn)行PID閉環(huán)控制，可以保證控制的準(zhǔn)確性和精度。同理，對于車輛角度及角速度的控制命令也采用閉環(huán)控制。本實施例中提供單獨(dú)的無人駕駛車輛的控制系統(tǒng)，將無人駕駛的邏輯判斷和執(zhí)行模塊分開，這樣，就能與其他的邏輯判斷模塊進(jìn)行配合使用，解決了車輛的無人控制問題，適用性非常廣。
[0013]優(yōu)選地，所述的制動單元20包括第一功率驅(qū)動電路21、第一電機(jī)22以及電制動器23，ECU控制器10輸出的速度控制指令包括減速指令，第一功率驅(qū)動電路21接收減速指令并根據(jù)該指令輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號至第一電機(jī)22，第一電機(jī)22轉(zhuǎn)動并帶動電制動器23動作實現(xiàn)車輛的減速；ECU控制器10輸出的速度控制指令還包括加速指令，電子油門單元40接收加速指令后控制電子油門的大小實現(xiàn)車輛的加速。通過第一電機(jī)22和電制動器23進(jìn)行車輛減速，控制起來更為穩(wěn)定。電制動器23的具體結(jié)構(gòu)在發(fā)明專利《汽車線控制動系統(tǒng)的制動控制方法及電制動器》(申請?zhí)?201110310980.1 ;公開日:2012年04月18日)中已經(jīng)公開，當(dāng)然也可以采用其他類似結(jié)構(gòu)的電制動器23，這里對電制動器23的形狀和結(jié)構(gòu)并不做具體的限定，只要其能實現(xiàn)制動功能即可。
[0014]優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)向單元30包括第二功率驅(qū)動電路31、第二電機(jī)32以及轉(zhuǎn)向機(jī)33，ECU控制器10輸出方向控制指令至第二功率驅(qū)動電路31，第二功率驅(qū)動電路31接收該指令后輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號至第二電機(jī)32，第二電機(jī)32轉(zhuǎn)動并帶動轉(zhuǎn)向機(jī)33動作實現(xiàn)車輛方向的控制。轉(zhuǎn)向單元30采用的是管柱式助力方式，通過驅(qū)動管柱上的第二電機(jī)32的左右轉(zhuǎn)動，帶動減速機(jī)構(gòu)拉動轉(zhuǎn)向機(jī)實施左