一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括智能車輛控制器，閉合電磁導(dǎo)軌，電磁傳感器，轉(zhuǎn)向舵機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，測(cè)速模塊，紅外測(cè)距模塊，射頻識(shí)別模塊，射頻線圈和信號(hào)發(fā)生器。所述控制方法包括智能車輛沿智能交通平臺(tái)的設(shè)定道路自主行駛步驟，速度控制步驟，編隊(duì)行駛的步驟，在交叉路口按照交通規(guī)則行駛的步驟。本發(fā)明采用電磁傳感器完成智能車輛循跡功能，解決了采用光電、攝像頭傳感器易受到可見光干擾的問題。基于紅外測(cè)距實(shí)現(xiàn)編隊(duì)行駛控制，解決了采用超聲波測(cè)距技術(shù)存在的受環(huán)境溫度影響較大、檢測(cè)準(zhǔn)確率低等問題?；谏漕l識(shí)別技術(shù)克服了智能車通過交叉口時(shí)控制信號(hào)無法和信號(hào)燈同步導(dǎo)致闖紅燈的問題。
【專利說明】一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能交通領(lǐng)域，涉及一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口和機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增長，世界上各國多數(shù)城市都面臨著很大的交通壓力，面對(duì)世界全球化、信息化的發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)的交通技術(shù)手段已不再適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要求，發(fā)展智能交通是交通事業(yè)發(fā)展的必然選擇，隨著世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車普及率的快速提高，汽車在方便人們生活的同時(shí)也帶來了大量不可忽視的問題，如交通擁堵、駕駛安全、環(huán)境污染等，智能交通系統(tǒng)可以很好的解決交通快速發(fā)展中帶來的問題，而智能車輛作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，在解決交通問題的過程中有著不可替代的作用，因此，在智能交通發(fā)展過程中，智能車輛控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得尤為重要。
[0003]智能車輛控制系統(tǒng)按照傳感器的不同可以分為光電、攝像頭，電磁三類。智能車輛通過采集賽道圖像方式進(jìn)行路徑檢測(cè)的屬于攝像頭方式；智能車輛通過采集賽道上少數(shù)孤立點(diǎn)反射亮度進(jìn)行路徑檢測(cè)的屬于光電傳感器方式；智能車輛通過感應(yīng)由賽道中心電磁軌道產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)進(jìn)行路徑檢測(cè)的屬于電磁傳感器方式。利用攝像頭方式循跡和光電方式循跡的智能車輛容易受到光線的影響，實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的燈光，陽光等都會(huì)對(duì)智能車輛的循跡造成影響，導(dǎo)致智能車輛循跡失敗。利用電磁傳感器循跡則可以克服上述缺點(diǎn)。
[0004]現(xiàn)有智能車輛控制系統(tǒng)一般采用超聲波測(cè)距完成智能車輛編隊(duì)行駛控制，這種方法存在的問題是:受環(huán)境溫度影響較大；發(fā)射角較大，導(dǎo)致檢測(cè)準(zhǔn)確率低，造成誤停車；超聲波收發(fā)裝置體積大，安裝困難。
[0005]現(xiàn)有智能車輛交叉路口行駛控制一般采用以下兩種方案:(I)采用霍爾模塊和埋在地面下的永磁鐵實(shí)現(xiàn)交叉路口行駛控制。由于永磁鐵控制無法與交叉口的信號(hào)燈同步，只能控制智能車輛在達(dá)固定位置停車，無法實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈控制下的自動(dòng)停車，即“紅燈停、綠燈行”交通規(guī)則下行駛；(2)采用電磁感應(yīng)技術(shù)，將電磁鐵埋設(shè)在路面下，磁場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備安裝于智能車輛上，當(dāng)交叉口紅燈亮起，電磁鐵通電產(chǎn)生電磁場(chǎng)，磁場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到電磁信號(hào)，智能車輛停車。雖然完成了“紅燈停、綠燈行”交通規(guī)則行駛，但是電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)有效距離小，交叉口紅燈亮起時(shí)智能車輛經(jīng)常檢測(cè)不到電磁信號(hào)，造成智能車輛闖紅燈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)智能車輛行駛控制中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)在完成智能車輛循跡的前提下，完成基于紅外測(cè)距的智能車輛的編隊(duì)行駛，基于射頻識(shí)別的“紅燈停、綠燈行”規(guī)則下的行駛功能。
[0007]如圖1所示，智能交通平臺(tái)是將城市實(shí)際道路環(huán)境的交通元素進(jìn)行微縮移植到實(shí)驗(yàn)室，其中智能車輛控制系統(tǒng)是智能交通平臺(tái)的關(guān)鍵所在。本發(fā)明所述的智能車輛控制系統(tǒng)主要包括:智能車輛控制器，閉合電磁導(dǎo)軌，電磁傳感器，轉(zhuǎn)向舵機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，測(cè)速模塊，紅外測(cè)距模塊，射頻識(shí)別模塊，射頻線圈和信號(hào)發(fā)生器。閉合電磁導(dǎo)軌輻射的電磁信號(hào)由安裝在智能車輛車頭正前方車架上的三個(gè)電磁傳感器進(jìn)行檢測(cè)。傳感器檢測(cè)到的電磁信號(hào)送至智能車輛控制器進(jìn)行信號(hào)處理，然后輸出控制信號(hào)至安裝在車體內(nèi)部連接前輪軸的轉(zhuǎn)向舵機(jī)，通過轉(zhuǎn)向舵機(jī)動(dòng)作控制前輪的轉(zhuǎn)角，使智能車輛保持在道路的中央行駛。測(cè)速模塊安裝在智能車輛后輪電機(jī)傳動(dòng)軸上，將智能車輛的速度實(shí)時(shí)反饋給智能車輛控制器，通過車速閉環(huán)控制使車輛穩(wěn)定行駛。安裝在智能車輛車頭正前方的紅外測(cè)距模塊，不斷地向前方發(fā)出紅外信號(hào)，檢測(cè)前方是否有行駛的智能車輛或者其他障礙物，紅外測(cè)距模塊將測(cè)得的距離信息送到智能車輛控制器進(jìn)行處理，智能車輛控制器根據(jù)車距大小輸出控制信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使車輛減速或正常行駛。當(dāng)智能車輛行駛至交叉口時(shí)，安裝在智能車輛車頭正前方車架右側(cè)的射頻識(shí)別模塊，檢測(cè)埋設(shè)在交叉口路面正下方的射頻線圈是否有與紅色信號(hào)燈信號(hào)同步的信號(hào)發(fā)出。射頻識(shí)別模塊將檢測(cè)到的信號(hào)送至智能車輛控制器進(jìn)行信號(hào)處理，完成智能車輛停車或行駛的控制。
[0008]所述三個(gè)電磁傳感器，其中一個(gè)傳感器安裝在電磁導(dǎo)軌中心線正上方，其它兩個(gè)對(duì)稱地安裝在它的左、右兩側(cè)。中間傳感器的信號(hào)用來判斷智能車輛偏離電磁導(dǎo)軌中心線的位置，左、右對(duì)稱的兩個(gè)傳感器的信號(hào)用來判斷智能車輛偏離電磁導(dǎo)軌中心線的方向。
[0009]所述電磁傳感器是三個(gè)“工”字形電感線圈，每個(gè)電感線圈與電容并聯(lián)，形成LC震蕩電路，其諧振頻率與電磁軌道內(nèi)信號(hào)頻率相同，故在電磁傳感器的LC回路中產(chǎn)生諧振，使所述電磁傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度最大。
[0010]所述紅外測(cè)距模塊利用紅外原理測(cè)距，由位置敏感探測(cè)器、紅外發(fā)光二極管和信號(hào)處理電路組成。
[0011]所述信號(hào)發(fā)生器和射頻線圈安裝在交叉路口的路面下方，紅燈亮?xí)r，使能信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)射頻線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)。
[0012]應(yīng)用所述系統(tǒng)進(jìn)行智能車輛控制的方法包括以下步驟:
[0013]步驟1，控制智能車輛沿智能交通平臺(tái)的設(shè)定道路自主行駛的步驟，包括以下內(nèi)容:
[0014]步驟1.1，三個(gè)電磁傳感器檢測(cè)電磁軌道輻射的電磁信號(hào)，并送至智能車輛控制器進(jìn)行處理。
[0015]步驟1.2，智能車輛控制器根據(jù)三個(gè)電磁傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度判斷車輛偏離電磁軌道中心線的大小和方向，方法如下:
[0016]假設(shè)智能車輛位于電磁軌道中心線時(shí)中間傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度為A，左、右傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度為B。
[0017]當(dāng)中間傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度X+ = A時(shí)，表明車輛位于電磁軌道中心；
[0018]當(dāng)中間傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度X +〈A時(shí)，如果左傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度X&〈B，右傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度XieM,表明車輛向左偏離電磁軌道中心；如果左傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度Xt>B，右傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度XieU,表明車輛向右偏離電磁軌道中心。
[0019]步驟1.3，智能車輛控制器根據(jù)A_X +的大小與車輛偏離電磁軌道中心的方向，輸出控制信號(hào)至轉(zhuǎn)向舵機(jī)，通過轉(zhuǎn)向舵機(jī)控制前輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，使車輛保持在道路的中央行駛。
[0020]步驟2，智能車輛的速度控制步驟，包括以下內(nèi)容:
[0021]步驟2.1，測(cè)速模塊將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)實(shí)時(shí)傳送至智能車輛控制器，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成速度數(shù)字信號(hào)。
[0022]步驟2.2，所述控制器將步驟2.1轉(zhuǎn)換成的速度數(shù)字信號(hào)與設(shè)定的速度數(shù)值求差。
[0023]步驟2.3，當(dāng)智能車輛的速度偏離設(shè)定速度時(shí)，所述控制器根據(jù)步驟2.2求得的速度差的大小和符號(hào)，輸出控制信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出PWM波至電機(jī)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速向著智能車輛偏離設(shè)定速度相反的方向改變，從而使智能車輛按設(shè)定的速度穩(wěn)定行駛。
[0024]步驟3，控制智能車輛沿智能交通平臺(tái)設(shè)定的道路編隊(duì)行駛的步驟，包括以下內(nèi)容:
[0025]步驟3.1，紅外測(cè)距模塊將測(cè)得的前面車輛或障礙物的距離信息送到智能車輛控制器進(jìn)行處理。
[0026]步驟3.2，當(dāng)與前方行駛智能車輛或障礙物距離大于安全車距時(shí)，保持原來速度行駛。
[0027]步驟3.3，當(dāng)與前方行駛智能車輛或障礙物距離小于安全車距時(shí)，智能車輛控制器輸出控制信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，使智能車輛減速，直到達(dá)到安全車距后，智能車輛恢復(fù)正常車速。
[0028]步驟4，控制智能車輛在交叉路口按照“紅燈停、綠燈行”交通規(guī)則行駛的步驟，包括以下內(nèi)容:
[0029]步驟4.1，當(dāng)智能車輛行駛至交叉口時(shí)，射頻識(shí)別模塊檢測(cè)射頻線圈發(fā)出的與紅燈信號(hào)同步的信號(hào)，并送至車輛控制器進(jìn)行信號(hào)處理。
[0030]步驟4.2，若步驟4.1檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度小于設(shè)定值，智能車輛判斷路口信號(hào)燈為綠燈，智能車輛正常駛過交叉口。
[0031]步驟4.3，若步驟4.1檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度大于等于設(shè)定值，智能車輛判斷路口為紅燈，智能車輛停車，直至紅燈結(jié)束，智能車輛啟動(dòng)，正常駛離交叉口。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0033](I)本發(fā)明采用電磁傳感器完成智能車輛循跡功能，成功地避開了可見光對(duì)智能車輛循跡帶來的影響，解決了采用光電、攝像頭傳感器易受到可見光干擾的問題。
[0034](2)本發(fā)明基于紅外測(cè)距實(shí)現(xiàn)了智能車輛的編隊(duì)行駛控制，解決了采用超聲波測(cè)距技術(shù)存在的受環(huán)境溫度影響較大、發(fā)射角較大導(dǎo)致檢測(cè)準(zhǔn)確率低造成誤停車、超聲波收發(fā)裝置體積大安裝困難等問題。
[0035](3)本發(fā)明基于射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能車輛在交叉口“紅燈停、綠燈行”交通規(guī)則下的行駛功能，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的無法和信號(hào)燈同步、因檢測(cè)信號(hào)弱導(dǎo)致智能車輛闖紅燈的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為智能交通平臺(tái)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明所涉及智能車輛控制系統(tǒng)組成框圖；[0038]圖3為電磁傳感器、紅外測(cè)距模塊放置俯視圖；
[0039]圖4為碼盤與紅外反射光電對(duì)管工作原理不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0041]一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)的組成如圖2所示，主要包括:智能車輛控制器，閉合電磁導(dǎo)軌，電磁傳感器，轉(zhuǎn)向舵機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，測(cè)速模塊，紅外測(cè)距模塊，射頻識(shí)別模塊，射頻線圈和信號(hào)發(fā)生器。
[0042]閉合電磁軌道通以交變的正弦電流信號(hào)，頻率為20kHz，大小為100mA，在跑道的附近產(chǎn)生20kHz的交變磁場(chǎng)。
[0043]電磁傳感器是三個(gè)IOmH的“工”字形電感線圈，電感線圈與6.8nF的電容并聯(lián)，形成LC震蕩電路，諧振頻率為20kHz。閉合電磁軌道內(nèi)信號(hào)頻率也為20kHz，故在電磁傳感器的LC回路中產(chǎn)生諧振，使檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度最大。三個(gè)電磁傳感器安裝在智能車輛車頭正前方車架上，其中一個(gè)傳感器安裝在電磁導(dǎo)軌中心線位置，其它兩個(gè)對(duì)稱地安裝在它的左、右兩側(cè)。如圖3所示。中間傳感器的信號(hào)用來判斷智能車輛偏離電磁導(dǎo)軌中心線的位置，左、右對(duì)稱的兩個(gè)傳感器的信號(hào)用來判斷智能車輛偏離電磁導(dǎo)軌中心線的方向。
[0044]轉(zhuǎn)向舵機(jī)安裝在車體內(nèi)部連接前輪軸上，采用型號(hào)為cys0006的1.2KG舵機(jī)，接受智能車輛控制器的輸出信號(hào)，控制前輪的轉(zhuǎn)角。
[0045]智能車輛控制器是智能車輛的控制中心，安裝在智能車輛車身內(nèi)部的車架中央，采用飛思卡爾公司的MC9S12XS128單片機(jī)作為主控芯片，通過處理電磁傳感器采集的磁場(chǎng)信息判斷車輛的位置；通過控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)角控制智能車輛前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，引導(dǎo)智能車輛沿設(shè)定的軌跡行進(jìn)；通過采集電機(jī)速度信號(hào)控制車輛以設(shè)定的速度穩(wěn)定行駛。
[0046]紅外測(cè)距模塊由位置敏感探測(cè)器、紅外發(fā)光二極管、信號(hào)處理電路組成，安裝在智能車輛車頭正前方，利用紅外原理測(cè)距，探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距范圍為lOcm-SOcm。
[0047]信號(hào)發(fā)生器和射頻線圈埋設(shè)在交叉口路面正下方，紅燈亮?xí)r，使能信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)射頻線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)。
[0048]射頻識(shí)別模塊包括LM358芯片組成的放大電路和二級(jí)管組成的橋式整流電路，安裝在智能車輛車頭正前方車架右側(cè)，檢測(cè)射頻線圈發(fā)出的信號(hào)。
[0049]測(cè)速模塊采用紅外測(cè)速模塊，由測(cè)速碼盤和紅外反射光電對(duì)管構(gòu)成，如圖4。碼盤安裝在電機(jī)的傳動(dòng)軸上，紅外傳感器安裝在正對(duì)碼盤的下方。當(dāng)碼盤隨著齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電管接收到的反射光強(qiáng)弱交替變化，由此可以得到一系列高低電脈沖。設(shè)置同時(shí)捕捉光電管輸出的電脈沖的上升沿和下降沿。通過累計(jì)一定時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，可以得到和速度等價(jià)的參數(shù)值。
[0050]電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用采用L298作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，利用PWM波來控制速度控制模塊實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速。
[0051]應(yīng)用本發(fā)明所述智能車輛控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的方法包括以下內(nèi)容:
[0052]1.控制智能車輛沿智能交通平臺(tái)的設(shè)定道路自主行駛
[0053]智能車輛位于電磁導(dǎo)軌的中心線時(shí)，中間傳感器檢測(cè)到的信號(hào)達(dá)到最大值，對(duì)應(yīng)數(shù)字量為140，轉(zhuǎn)換為模擬電壓為2.734V，兩對(duì)稱傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為80，轉(zhuǎn)換為模擬電壓值為1.563V ;當(dāng)中間傳感器的值小于140時(shí)，判斷智能車輛偏移中心線位置。當(dāng)左側(cè)傳感器值大于80，右側(cè)傳感器值小于80時(shí)，認(rèn)為智能車輛往右側(cè)偏；當(dāng)左側(cè)傳感器的值小于80，右側(cè)傳感器的值大于80時(shí)，認(rèn)為智能車輛往左偏。當(dāng)車輛偏移時(shí)，智能車輛控制器輸出控制信號(hào)，通過控制轉(zhuǎn)向舵機(jī)的轉(zhuǎn)角來控制前輪的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，使智能車輛始終保持在電磁導(dǎo)軌的中央行駛。
[0054]2.智能車輛的速度控制
[0055]以智能車輛上坡、下坡時(shí)的速度控制為例說明速度控制過程。
[0056]當(dāng)智能車輛上坡時(shí)，若電機(jī)采用恒定電壓控制，智能車輛會(huì)出現(xiàn)爬不上去或者速度很慢的情況。而采用車速閉環(huán)控制，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)時(shí)調(diào)整，使智能車輛保持一個(gè)穩(wěn)定的車速上坡；當(dāng)智能車輛下坡時(shí)，若電機(jī)采用恒定的電壓控制，智能車輛由于慣性，會(huì)出現(xiàn)舵機(jī)抖動(dòng)或者車速過快沖出道路，造成安全隱患，而采用車速閉環(huán)控制，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊使車輛減速，從而保證安全下坡。
[0057]3.控制智能車輛沿智能交通平臺(tái)設(shè)定的道路編隊(duì)行駛
[0058]智能車輛行進(jìn)過程中，紅外測(cè)距模塊不斷地向前方發(fā)出紅外信號(hào)，檢測(cè)與前方障礙物或者其他行駛的智能車輛的距離，當(dāng)智能車輛的避障模塊測(cè)得與前方行駛智能車輛或障礙物距離小于25cm的時(shí)候，智能車輛控制器判定當(dāng)前車距小于安全車距，對(duì)應(yīng)數(shù)字量為60，智能車輛減速，直至達(dá)到安全車距，智能車輛恢復(fù)正常車速。
[0059]4.控制智能車輛在交叉路口按照“紅燈停、綠燈行”交通規(guī)則行駛
[0060]當(dāng)智能車輛行駛至交叉口時(shí)，射頻識(shí)別模塊檢測(cè)射頻線圈發(fā)出的與紅燈信號(hào)同步信號(hào)，并送至車輛控制器進(jìn)行信號(hào)處理。若檢測(cè)值小于設(shè)定值，智能車輛判斷路口信號(hào)燈為綠燈，智能車輛正常駛過交叉口 ；若檢測(cè)值大于等于設(shè)定值，智能車輛判斷路口為紅燈，智能車輛停車，直至紅燈結(jié)束，智能車輛啟動(dòng)，正常駛離交叉口。
[0061]實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明所述系統(tǒng)能夠完成基于紅外測(cè)距原理的智能交通平臺(tái)多車輛編隊(duì)行駛的控制，實(shí)現(xiàn)基于射頻識(shí)別的智能交通平臺(tái)下交叉口“紅燈停、綠燈行”交通規(guī)則下的行駛功能，為智能交通平臺(tái)的功能演示，基于智能交通平臺(tái)的仿真研究提供了可行的智能車輛控制系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)，其特征在于包括:智能車輛控制器，閉合電磁導(dǎo)軌，電磁傳感器，轉(zhuǎn)向舵機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，測(cè)速模塊，紅外測(cè)距模塊，射頻識(shí)別模塊，射頻線圈和信號(hào)發(fā)生器；閉合電磁導(dǎo)軌輻射的電磁信號(hào)由安裝在智能車輛車頭正前方車架上的三個(gè)電磁傳感器進(jìn)行檢測(cè)；所述傳感器檢測(cè)到的電磁信號(hào)送至智能車輛控制器進(jìn)行信號(hào)處理，然后輸出控制信號(hào)至安裝在車體內(nèi)部連接前輪軸的轉(zhuǎn)向舵機(jī)，通過轉(zhuǎn)向舵機(jī)動(dòng)作控制前輪的轉(zhuǎn)角，使智能車輛保持在道路的中央行駛；測(cè)速模塊安裝在智能車輛后輪電機(jī)傳動(dòng)軸上，將智能車輛的速度實(shí)時(shí)反饋給智能車輛控制器，通過車速閉環(huán)控制使車輛穩(wěn)定行駛；安裝在智能車輛車頭正前方的紅外測(cè)距模塊，不斷地向前方發(fā)出紅外信號(hào)，檢測(cè)前方是否有行駛的智能車輛或者其他障礙物，紅外測(cè)距模塊將測(cè)得的距離信息送到智能車輛控制器進(jìn)行處理，智能車輛控制器根據(jù)車距大小輸出控制信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使車輛減速或正常行駛；當(dāng)智能車輛行駛至交叉路口時(shí)，安裝在智能車輛車頭正前方車架右側(cè)的射頻識(shí)別模塊，檢測(cè)埋設(shè)在交叉口路面正下方的射頻線圈是否有與紅色信號(hào)燈信號(hào)同步的信號(hào)發(fā)出；射頻識(shí)別模塊將檢測(cè)到的信號(hào)送至智能車輛控制器進(jìn)行信號(hào)處理，完成智能車輛停車或行駛的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述三個(gè)電磁傳感器，其中一個(gè)傳感器安裝在電磁導(dǎo)軌中心線正上方，其它兩個(gè)對(duì)稱地安裝在它的左、右兩側(cè)；中間傳感器的信號(hào)用來判斷智能車輛偏離電磁導(dǎo)軌中心線的位置，左、右對(duì)稱的兩個(gè)傳感器的信號(hào)用來判斷智能車輛偏離電磁導(dǎo)軌中心線的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁傳感器是三個(gè)“工”字形電感線圈，每個(gè)電感線圈與電容并聯(lián)，形成LC震蕩電路，其諧振頻率與電磁軌道內(nèi)信號(hào)頻率相同，故在電磁傳感器的LC回路中產(chǎn)生諧振，使所述電磁傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)，其特征在于所述紅外測(cè)距模塊利用紅外原理測(cè)距，由位置敏感探測(cè)器、紅外發(fā)光二極管和信號(hào)處理電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能交通平臺(tái)的智能車輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器和射頻線圈安裝在交叉路口的路面下方，紅燈亮?xí)r，使能信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)射頻線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)。
6.應(yīng)用權(quán)利要求所述智能車輛控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的方法包括以下步驟: 步驟1，控制智能車輛沿智能交通平臺(tái)的設(shè)定道路自主行駛的步驟； 步驟1.1，三個(gè)電磁傳感器檢測(cè)電磁軌道輻射的電磁信號(hào)，并送至智能車輛控制器進(jìn)行處理； 步驟1.2，智能車輛控制器根據(jù)三個(gè)電磁傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度判斷車輛偏離電磁軌道中心線的大小和方向，方法如下: 假設(shè)智能車輛位于電磁軌道中心線時(shí)中間傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度為A，左、右傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度為B ； 當(dāng)中間傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度X + = A時(shí)，表明車輛位于電磁軌道中心； 當(dāng)中間傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度X +〈A時(shí)，如果左傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度X&〈B，右傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度X；^^，表明車輛向左偏離電磁軌道中心；如果左傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度Xt>B,右傳感器檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度XjeCB,表明車輛向右偏離電磁軌道中心； 步驟1.3，智能車輛控制器根據(jù)A-X +的大小與車輛偏離電磁軌道中心的方向，輸出控制信號(hào)至轉(zhuǎn)向舵機(jī)，通過轉(zhuǎn)向舵機(jī)控制前輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，使車輛保持在道路的中央行駛； 步驟2，智能車輛的速度控制步驟； 步驟2.1，測(cè)速模塊將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)實(shí)時(shí)傳送至智能車輛控制器，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成速度數(shù)字信號(hào)； 步驟2.2，所述控制器將步驟2.1轉(zhuǎn)換成的速度數(shù)字信號(hào)與設(shè)定的速度數(shù)值求差； 步驟2.3，當(dāng)智能車輛的速度偏離設(shè)定速度時(shí)，所述控制器根據(jù)步驟2.2求得的速度差的大小和符號(hào)，輸出控制信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出PWM波至電機(jī)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速向著智能車輛偏離設(shè)定速度相反的方向改變，從而使智能車輛按設(shè)定的速度穩(wěn)定行駛；步驟3，控制智能車輛沿智能交通平臺(tái)設(shè)定的道路編隊(duì)行駛的步驟； 步驟3.1，紅外測(cè)距模塊將測(cè)得的前方車輛或障礙物的距離信息送到智能車輛控制器進(jìn)行處理； 步驟3.2， 當(dāng)與前方行駛智能車輛或障礙物距離大于安全車距時(shí)，保持原來速度行駛；步驟3.3，當(dāng)與前方行駛智能車輛或障礙物距離小于安全車距時(shí)，智能車輛控制器輸出控制信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，使智能車輛減速，直到達(dá)到安全車距后，智能車輛恢復(fù)正常車速；步驟4，控制智能車輛在交叉路口按照“紅燈停、綠燈行”交通規(guī)則行駛的步驟； 步驟4.1，當(dāng)智能車輛行駛至交叉口時(shí)，射頻識(shí)別模塊檢測(cè)射頻線圈發(fā)出的與紅燈信號(hào)同步的信號(hào)，并送至車輛控制器進(jìn)行信號(hào)處理； 步驟4.2，若步驟4.1檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度小于設(shè)定值，智能車輛判斷路口信號(hào)燈為綠燈，智能車輛正常駛過交叉口 ； 步驟4.3，若步驟4.1檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度大于等于設(shè)定值，智能車輛判斷路口為紅燈，智能車輛停車，直至紅燈結(jié)束，智能車輛啟動(dòng)，正常駛離交叉口。
【文檔編號(hào)】B60W10/08GK104015723SQ201410261100
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】李振龍, 王保菊, 榮建, 趙曉華, 金雪, 朱明浩 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)