一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)包括智能車、車載傳感器和運(yùn)行車道，車載傳感器包括磁傳感器、激光傳感器、超聲波傳感器、激光雷達(dá)、GPS天線和攝像頭，智能車包括車載終端，車載終端、磁傳感器激光傳感器、超聲波傳感器、激光雷達(dá)、GPS天線和攝像頭均安裝在智能車上，車載終端與車載傳感器中所有傳感器連接，運(yùn)行車道上埋設(shè)有磁釘；車載終端根據(jù)磁傳感器探測(cè)到的磁釘?shù)拇判盘?hào)強(qiáng)度判斷車身與車道中心的相對(duì)位置，并根據(jù)位置信息調(diào)整智能車方向使之行駛在運(yùn)行車道內(nèi)，車載終端還通過車載傳感器中其他傳感器數(shù)據(jù)了解周邊路況并調(diào)整智能車的運(yùn)行狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無人駕駛公共交通技術(shù)，尤其是涉及一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]無人駕駛智能車的導(dǎo)航方式按照傳感器形式的不同主要可分為激光雷達(dá)導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航、磁導(dǎo)航等。激光雷達(dá)導(dǎo)航通過激光掃描車輛前進(jìn)方向道路和障礙物的距離信息；視覺導(dǎo)航主要通過攝像頭采集前方道路圖像信息；GPS導(dǎo)航通過GPS模塊采集車輛GPS信息；磁導(dǎo)航感知預(yù)先埋設(shè)在道路中的磁釘?shù)拇判盘?hào)或者電線產(chǎn)生的電磁信號(hào)。磁導(dǎo)航相對(duì)于其他種類的導(dǎo)航方式，雖然對(duì)基礎(chǔ)交通設(shè)施要求比較高，需要預(yù)先鋪設(shè)特定的道路，并在道路沿線埋設(shè)磁釘或者電線，實(shí)施過程相比上述其他幾種導(dǎo)航方式稍顯繁瑣，但是其技術(shù)更加成熟可靠，且不受風(fēng)沙、大雪等自然條件的影響，同時(shí)，還可以通過變換磁極朝向等方式對(duì)磁釘進(jìn)行編碼，向智能車傳遞道路特性信息，諸如位置、方向、前方道路特性、彎道曲率半徑等。在局域交通范圍內(nèi)，磁導(dǎo)航可作為高效穩(wěn)定的導(dǎo)航方式。
[0003]目前國(guó)外已有磁導(dǎo)航無人駕駛車輛投入運(yùn)營(yíng)，比如1999年美國(guó)的Morgantown GRTsystem, 2010年投入運(yùn)營(yíng)的阿布扎比(馬斯達(dá)爾)的2getthere system, 2011年至今的英國(guó)倫敦的Ultra PRT system以及2014年在印度阿姆利則運(yùn)營(yíng)的Ultra PRT system等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種低成本、易實(shí)現(xiàn)的基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)包括智能車、車載傳感器和運(yùn)行車道，所述車載傳感器包括磁傳感器、激光傳感器、超聲波傳感器、激光雷達(dá)、GPS天線和攝像頭，所述智能車包括車載終端，所述車載終端、磁傳感器激光傳感器、超聲波傳感器、激光雷達(dá)、GPS天線和攝像頭均安裝在智能車上，所述車載終端與車載傳感器中所有傳感器連接，所述運(yùn)行車道上埋設(shè)有磁釘；
[0007]所述車載終端根據(jù)磁傳感器探測(cè)到的磁釘?shù)拇判盘?hào)強(qiáng)度判斷車身與車道中心的相對(duì)位置，并根據(jù)位置信息調(diào)整智能車方向使之行駛在運(yùn)行車道內(nèi)，車載終端還通過車載傳感器中其他傳感器數(shù)據(jù)了解周邊路況并調(diào)整智能車的運(yùn)行狀態(tài)。
[0008]所述智能車包括還包括車間通信裝置，所述車間通信裝置與車載終端連接，所述車載終端還與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接；
[0009]所述智能車通過車間通信裝置與周邊其他智能車進(jìn)行信息交互，所述車載終端向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心上傳行車數(shù)據(jù)并接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的調(diào)度指令，所述行車數(shù)據(jù)包括車載傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)、智能車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和車間通信數(shù)據(jù)。
[0010]所述磁傳感器分為前后兩組，所述每組磁傳感器分別等間距安裝在智能車的前端和后端。
[0011]所述激光傳感器分為前后兩組，分別安裝在智能車的前端和后端并分別探測(cè)車前方和后方的行人和障礙物距離智能車的距離和方向。
[0012]所述超聲波傳感器包括車側(cè)邊超聲波傳感器和車前端超聲波傳感器，所述車側(cè)邊超聲波傳感器安裝在智能車兩側(cè)，所述車前端超聲波傳感器安裝在智能車前端；所述車側(cè)邊超聲波傳感器探測(cè)智能車與兩側(cè)道路護(hù)欄之間距離，所述車前端超聲波傳感器探測(cè)自身與地面之間的距離。
[0013]所述激光雷達(dá)安裝在智能車前端，探測(cè)更為精確的智能車前方的障礙物的位置，所述GPS天線用于接收GPS信號(hào)，所述攝像頭用于拍攝前方道路信息。
[0014]所述智能車上還設(shè)有轉(zhuǎn)向電機(jī)，所述車載終端根據(jù)車身偏離車道中心線距離，通過所述轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)智能車轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而調(diào)整車身方向。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]I)本發(fā)明采用多傳感器融合，通過磁傳感器采集埋設(shè)在道路上的磁釘產(chǎn)生的磁信號(hào)，輔以超聲波傳感器、激光雷達(dá)與激光傳感器等識(shí)別道路標(biāo)識(shí)與障礙物，控制智能車，使其能夠通過自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)向、控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制制動(dòng)電機(jī)制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行駛與主動(dòng)避障，將乘客安全送往目的地；
[0017]2)本發(fā)明采用多傳感器融合和車間通訊，可以在行駛的過程中，通過激光傳感器保證相鄰車輛之間保持在一定的距離以上，在局域范圍內(nèi)利用車間通信網(wǎng)絡(luò)與其他車輛進(jìn)行信息交互以避免可能發(fā)生的路徑?jīng)_突和交通堵塞；
[0018]3)本發(fā)明運(yùn)用監(jiān)控技術(shù)，車載端將行駛過程中諸如GPS位置、速度、報(bào)警、故障等信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心以便遠(yuǎn)程監(jiān)控中心利用專門的軟件分析、處理車輛發(fā)回的數(shù)據(jù)，達(dá)到故障診斷和排查的目的；在特殊情況或者緊急情況下，可將攝像頭采集的圖像信息傳遞至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，由遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接管智能車，處理緊急事件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]其中:3、磁釘；11、轉(zhuǎn)向電機(jī)；12、制動(dòng)電機(jī)；13、車載終端；14、車間通信裝置；21、磁傳感器；22、激光傳感器；24、激光雷達(dá)；25、GPS天線；26、攝像頭；231、車側(cè)邊超聲波傳感器；232、車前端超聲波傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0022]一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，如圖1所示，該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)包括智能車、車載傳感器和運(yùn)行車道，車載傳感器包括磁傳感器21、激光傳感器22、超聲波傳感器、激光雷達(dá)24、GPS天線25和攝像頭26，智能車包括車載終端13，車載終端
13、磁傳感器21激光傳感器22、超聲波傳感器23、激光雷達(dá)24、GPS天線25和攝像頭26均安裝在智能車上，車載終端13與車載傳感器中所有傳感器連接，運(yùn)行車道上埋設(shè)有磁釘3 ；
[0023]智能車以磁導(dǎo)航方式作為主要的導(dǎo)航方式，其他傳感器信息作為輔助導(dǎo)航的依據(jù)。車載終端13根據(jù)磁傳感器21探測(cè)到的磁釘3的磁信號(hào)強(qiáng)度判斷車身與車道中心的相對(duì)位置，并根據(jù)位置信息調(diào)整智能車方向使之行駛在運(yùn)行車道內(nèi)，車載終端13還通過車載傳感器中其他傳感器數(shù)據(jù)了解周邊路況并調(diào)整智能車的運(yùn)行狀態(tài)。
[0024]智能車還包括車間通信裝置14，車間通信裝置14與車載終端13連接，車載終端13還與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接；
[0025]智能車通過車間通信裝置14與周邊其他智能車進(jìn)行信息交互，交換行車信息，車載終端13向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心上傳行車數(shù)據(jù)并接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的調(diào)度指令，行車數(shù)據(jù)包括車載傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)、智能車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和車間通信數(shù)據(jù)。
[0026]本實(shí)施例中車載終端13安裝于車前艙右側(cè)。
[0027]磁傳感器21分為前后兩組，每組磁傳感器21分別等間距安裝在智能車的前端和后端；其中，如圖1所示，本實(shí)施例中兩組磁傳感器分別安裝在車前端和車后端的保險(xiǎn)杠下方，并分別關(guān)于智能車中心線對(duì)稱等距分布。
[0028]激光傳感器22分為前后兩組，分別安裝在智能車的前端和后端并分別探測(cè)車前方和后方的行人和障礙物距離智能車的距離和方向，使得相鄰車輛之間保持在一定的距離以上。其中，本實(shí)施例中分別安裝在車前端和車后端的保險(xiǎn)杠上方，前端三個(gè)，后端兩個(gè)。
[0029]超聲波傳感器包括車側(cè)邊超聲波傳感器231和車前端超聲波傳感器232，車側(cè)邊超聲波傳感器231安裝在智能車兩側(cè)，每一邊各三個(gè)，車前端超聲波傳感器232安裝在智能車前端；車側(cè)邊超聲波傳感器231探測(cè)智能車兩側(cè)道路護(hù)欄信息，保證車身與道路兩邊護(hù)欄的距離在一定范圍內(nèi)；車前端超聲波傳感器232探測(cè)自身與地面之間的距離。
[0030]其中，本實(shí)施例中車前端超聲波傳感器232安裝在智能車前端保險(xiǎn)杠下方與磁傳感器21同一水平高度上，故本實(shí)施例中車前端超聲波傳感器232探測(cè)到的車前端超聲波傳感器232與地面的距離便是磁傳感器21與地面的距離，并依此數(shù)據(jù)作為探測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的輔助信息，計(jì)算出更為精確的車身與磁釘相對(duì)位置。
[0031]激光雷達(dá)24安裝在智能車前端保險(xiǎn)杠上，探測(cè)更為精確的智能車前方的障礙物的距離、方向等信息，GPS天線25用于接收GPS信號(hào)，GPS信號(hào)也作為輔助導(dǎo)航的一種方式；攝像頭26用于拍攝前方道路信息，其中本實(shí)施例中攝像頭26安裝在車輛前端，用于在例如發(fā)生擁堵或者事故等特殊情況下拍攝前方道路圖像信息并將圖像信息傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
[0032]智能車上還設(shè)有轉(zhuǎn)向電機(jī)11，車載終端13根據(jù)車身偏離車道中心線距離，通過轉(zhuǎn)向電機(jī)11驅(qū)動(dòng)智能車轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而調(diào)整車身方向。本實(shí)施例中轉(zhuǎn)向電機(jī)11安裝在轉(zhuǎn)向軸上，根據(jù)多種傳感器所確定的車身偏離車道中心線位置信息，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定的角度，完成轉(zhuǎn)向功能；此外，智能車上的制動(dòng)電機(jī)12安裝在制動(dòng)踏板上方，在需要停車、減速的時(shí)候推動(dòng)制動(dòng)踏板完成制動(dòng)動(dòng)作。
[0033]智能車接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)來的調(diào)車控制指令，將車自動(dòng)行駛至出發(fā)地，完成自動(dòng)調(diào)車，等待乘客上車；乘客上車后，通過磁傳感器21采集埋設(shè)在道路上的磁釘3產(chǎn)生的磁信號(hào)，輔以超聲波傳感器、激光雷達(dá)24與激光傳感器22等識(shí)別道路標(biāo)識(shí)與障礙物，控制智能車1，使其能夠通過自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)11轉(zhuǎn)向、控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制制動(dòng)電機(jī)12制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行駛與主動(dòng)避障，將乘客安全送往目的地；在行駛的過程中，通過激光傳感器22保證相鄰車輛之間保持在一定的距離以上，在局域范圍內(nèi)利用車間通信網(wǎng)絡(luò)14與其他車輛進(jìn)行信息交互以避免可能發(fā)生的路徑?jīng)_突和交通堵塞；同時(shí)將行駛過程中諸如GPS位置、速度、報(bào)警、故障等信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心以便遠(yuǎn)程監(jiān)控中心利用專門的軟件分析、處理車輛發(fā)回的數(shù)據(jù)，達(dá)到故障診斷和排查的目的；在特殊情況或者緊急情況下，可將攝像頭26采集的圖像信息傳遞至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，由遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接管智能車，處理緊急事件。
【權(quán)利要求】
1.一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其特征在于，該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)包括智能車、車載傳感器和運(yùn)行車道，所述車載傳感器包括磁傳感器(21)、激光傳感器(22)、超聲波傳感器、激光雷達(dá)(24)、GPS天線(25)和攝像頭(26)，所述智能車包括車載終端(13)，所述車載終端(13)、磁傳感器(21)激光傳感器(22)、超聲波傳感器(23)、激光雷達(dá)(24)、GPS天線(25)和攝像頭(26)均安裝在智能車上，所述車載終端(13)與車載傳感器中所有傳感器連接，所述運(yùn)行車道上埋設(shè)有磁釘(3)； 所述車載終端(13)根據(jù)磁傳感器(21)探測(cè)到的磁釘(3)的磁信號(hào)強(qiáng)度判斷車身與車道中心的相對(duì)位置，并根據(jù)位置信息調(diào)整智能車方向使之行駛在運(yùn)行車道內(nèi)，車載終端(13)還通過車載傳感器中其他傳感器數(shù)據(jù)了解周邊路況并調(diào)整智能車的運(yùn)行狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述智能車還包括車間通信裝置(14)，所述車間通信裝置(14)與車載終端(13)連接，所述車載終端(13)還與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接； 所述智能車通過車間通信裝置(14)與周邊其他智能車進(jìn)行信息交互，所述車載終端(13)向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心上傳行車數(shù)據(jù)并接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的調(diào)度指令，所述行車數(shù)據(jù)包括車載傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)、智能車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和車間通信數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述磁傳感器(21)分為前后兩組，每組磁傳感器(21)分別等間距安裝在智能車的iu端和后端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳感器(22)分為前后兩組，分別安裝在智能車的前端和后端并分別探測(cè)車前方和后方的行人和障礙物距離智能車的距離和方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波傳感器包括車側(cè)邊超聲波傳感器(231)和車前端超聲波傳感器(232)，所述車側(cè)邊超聲波傳感器(231)安裝在智能車兩側(cè)，所述車前端超聲波傳感器(232)安裝在智能車前端；所述車側(cè)邊超聲波傳感器(231)探測(cè)智能車與兩側(cè)道路護(hù)欄之間距離，所述車前端超聲波傳感器(232)探測(cè)自身與地面之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達(dá)(24)安裝在智能車前端，探測(cè)更為精確的智能車前方的障礙物的位置，所述GPS天線(25)用于接收GPS信號(hào)，所述攝像頭(26)用于拍攝前方道路信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁導(dǎo)航的多傳感器融合智能車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述智能車上還設(shè)有轉(zhuǎn)向電機(jī)(11)，所述車載終端(13)根據(jù)車身偏離車道中心線距離，通過所述轉(zhuǎn)向電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)智能車轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而調(diào)整車身方向。
【文檔編號(hào)】B60W30/12GK104149782SQ201410374852
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】羅峰, 胡鳳鑒, 李現(xiàn)飛 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)