本發(fā)明涉及智能車領(lǐng)域，尤其涉及一種基于WiFi和ZigBee的智能車及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著城市汽車數(shù)量的不斷增加，交通擁堵成為了一個(gè)難以解決的問題。面對(duì)汽車擁堵的問題，車聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛技術(shù)得到了較快的發(fā)展，有望能夠減緩交通擁堵。在智能交通系統(tǒng)中，如何提高交通系統(tǒng)的運(yùn)輸效率成為了關(guān)鍵的問題，多智能車協(xié)同控制的研究受到了極大的重視。多智能車無線協(xié)同控制是指車輛之間進(jìn)行無線信息交互，主動(dòng)協(xié)作，一同行駛，能夠增大交通道路車流量，減少道路堵塞，提高交通系統(tǒng)的運(yùn)輸效率。但是現(xiàn)有的協(xié)同控制智能車只是主動(dòng)車輛向被動(dòng)車輛發(fā)送本車的運(yùn)動(dòng)信息，讓被動(dòng)車跟隨其前進(jìn)，而被動(dòng)車與主動(dòng)車之間沒有更多的信息交互，被動(dòng)車與主動(dòng)車經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)行不一致的情況。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于WiFi和ZigBee的智能車組及其控制方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有的多智能車協(xié)同控制行駛中被動(dòng)車與主動(dòng)車之間無信息交互、運(yùn)動(dòng)不一致的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組，其中，包括：第一智能車和若干第二智能車；

所述第一智能車上設(shè)置有用于控制第一智能車的第一微控制器、分別與所述第一微控制器電性連接并用于接收控制指令的WiFi無線通訊模塊和第一ZigBee無線通訊模塊；

所述第二智能車上設(shè)置有用于控制第二智能車的第二微控制器、以及與所述第二微控制器電性連接的第二ZigBee無線通訊模塊；所述第二ZigBee無線通訊模塊與所述第一ZigBee無線通訊模塊通過ZigBee無線連接。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組，其中，

所述第一智能車前端還設(shè)置有與第一微控制器電性連接并用于檢測(cè)前方障礙物的第一超聲波傳感器；所述第一微控制器還電性連接有用于檢測(cè)第一智能車的車載電池電量信息的電池電量檢測(cè)器和用于檢測(cè)第一智能車的溫度信息的溫度感應(yīng)器；

所述第二智能車前端還設(shè)置有與第二微控制器電性連接并用于檢測(cè)前方障礙物的第二超聲波傳感器。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組，其中，所述第一智能車前端還設(shè)置有通過USB連接線與WiFi無線通訊模塊電性連接的攝像頭。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組，其中，所述攝像頭通過二自由度舵機(jī)云臺(tái)固定在第一超聲波傳感器后側(cè)。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組，其中，所述第一智能車上還設(shè)置有與第一微控制器電性連接并用于測(cè)量第一智能車加速度的第一陀螺儀加速度計(jì)；所述第二智能車上還設(shè)置有與第二微控制器電性連接并用于測(cè)量第二智能車加速度的第二陀螺儀加速度計(jì)。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組，其中，

所述第一智能車上設(shè)置有與第一微控制器電性連接的兩個(gè)第一直流減速電機(jī)；所述第一智能車的底盤前端設(shè)置有一第一前輪，所述第一前輪為萬向輪；所述第一智能車的底盤后端設(shè)置有兩個(gè)第一后輪，所述兩個(gè)第一后輪各連接一個(gè)第一直流減速電機(jī)并由對(duì)應(yīng)的第一直流減速電機(jī)控制；

所述第二智能車上設(shè)置有與第二微控制器電性連接的兩個(gè)第二直流減速電機(jī)；所述第二智能車的底盤前端設(shè)置有一第二前輪，所述第二前輪為萬向輪；所述第二智能車的底盤后端設(shè)置有兩個(gè)第二后輪，所述兩個(gè)第二后輪各連接一個(gè)第二直流減速電機(jī)并由對(duì)應(yīng)的第二直流減速電機(jī)控制。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組，其中，所述兩個(gè)第一直流減速電機(jī)通過一第一雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與第一微控制器相連，所述兩個(gè)第二直流減速電機(jī)通過一第二雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與第二微控制器相連。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組控制方法，其中，包括步驟：

A、第一智能車的WiFi無線通訊模塊接收控制指令，WiFi無線通訊模塊將所述控制指令發(fā)送至第一智能車上的第一微控制器；

B、第一微控制器通過控制指令控制第一智能車運(yùn)行，同時(shí)，第一微控制器將所述控制指令轉(zhuǎn)換成ZigBee無線信號(hào)，并將所述ZigBee無線信號(hào)發(fā)送至第一智能車上的第一ZigBee無線通訊模塊；

C、第一ZigBee無線通訊模塊將ZigBee無線信號(hào)發(fā)送至第二智能車上的第二ZigBee無線通訊模塊，所述第二ZigBee無線通訊模塊將ZigBee無線信號(hào)發(fā)送至第二智能車上的第二微控制器；

D、第二微控制器通過ZigBee無線信號(hào)控制第二智能車運(yùn)行。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組控制方法，其中，所述步驟D還包括：

所述第二微控制器產(chǎn)生一確認(rèn)信號(hào)，并將所述確認(rèn)信號(hào)通過所述第二ZigBee無線通訊模塊、第一ZigBee無線通訊模塊反饋至所述第一微控制器。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組控制方法，其中，還包括步驟：

E、第一微控制器獲取第一智能車的車載電池電量信息、第一智能車的溫度信息以及障礙物距離，并將第一智能車的車載電池電量信息、第一智能車的溫度信息以及障礙物距離經(jīng)WiFi無線通訊模塊發(fā)送至一與第一智能車通過WiFi連接的移動(dòng)終端。

有益效果：本發(fā)明通過在第一智能車上設(shè)置WiFi無線通訊模塊和第一ZigBee無線通訊模塊，在第二智能車上設(shè)置第二ZigBee無線通訊模塊，然后通過WiFi通信協(xié)議和ZigBee通信協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了智能車組的無線協(xié)同控制，第一智能車與第二動(dòng)智能車之間組建的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多、一對(duì)一的雙向通信，保證了各車運(yùn)行的嚴(yán)格一致性，解決了現(xiàn)有的多智能車協(xié)同控制行駛中被動(dòng)車與主動(dòng)車之間無信息交互、運(yùn)動(dòng)不一致的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中第一智能車較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中第二智能車較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明智能車組控制方法的較佳實(shí)施例流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種基于WiFi和ZigBee的智能車組及其控制方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組，包括第一智能車和若干第二智能車；

如圖1所示（圖1中表示的僅是第一智能車的外部結(jié)構(gòu)示意圖，并不表示各組件的具體連接關(guān)系），所述第一智能車上設(shè)置有用于控制第一智能車的第一微控制器101、分別與所述第一微控制器101電性連接并用于接收控制指令的WiFi無線通訊模塊100和第一ZigBee無線通訊模塊102；

如圖2所示（圖2中表示的僅是第二智能車的外部結(jié)構(gòu)示意圖，并不表示各組件的具體連接關(guān)系），所述第二智能車上設(shè)置有用于控制第二智能車的第二微控制器201、以及與所述第二微控制器201電性連接的第二ZigBee無線通訊模塊202；所述第二ZigBee無線通訊模塊202與所述第一ZigBee無線通訊模塊102通過ZigBee無線連接。

所述第一微控制器101的輸入/輸出分別與第一ZigBee無線通訊模塊102的輸出/輸入連接，所述第二微控制器201的輸入/輸出分別與第二ZigBee無線通訊模塊202的輸出/輸入連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。

第一智能車通過WiFi無線通訊模塊100與移動(dòng)終端相連后，用戶通過移動(dòng)終端發(fā)送控制指令，第一智能車的WiFi無線通訊模塊100接收控制指令并將該控制指令發(fā)送至第一微控制器101，第一微控制器101根據(jù)所述控制指令控制所述第一智能車的運(yùn)行，同時(shí)，第一微控制器101將所述控制指令轉(zhuǎn)換為ZigBee無線信號(hào)，然后將該ZigBee無線信號(hào)經(jīng)第一ZigBee無線通訊模塊102發(fā)送至第二ZigBee無線通訊模塊202，然后第二ZigBee無線通訊模塊202將ZigBee無線信號(hào)傳輸至第二微控制器201，由所述第二微控制器201根據(jù)ZigBee無線信號(hào)控制所述第二智能車的運(yùn)行，使得第二智能車保持與第一智能車一致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)多臺(tái)智能車之間的無線協(xié)同控制。

較優(yōu)地，所述第一微控制器101、第二微控制器201的型號(hào)均為STM32F103C8T6。

較優(yōu)地，所述控制指令包括前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速、減速等，所述第二智能車為4臺(tái)。

較優(yōu)地，所述第一智能車前端還設(shè)置有與第一微控制器101電性連接并用于檢測(cè)前方障礙物的第一超聲波傳感器103，第一微控制器101的輸入與第一超聲波傳感器103的輸出連接，實(shí)現(xiàn)第一超聲波傳感器103數(shù)據(jù)的采集，所述第一超聲波傳感器103不僅能夠檢測(cè)行車前方是否有障礙物，還能測(cè)量距離，從而使得第一智能車不僅能夠有效避讓障礙物并選擇最佳的行車路線。而ZigBee無線控制與超聲波傳感器的結(jié)合，避免了超聲波傳感器受環(huán)境因素的影響，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

所述第一微控制器101還電性連接有用于檢測(cè)第一智能車的車載電池電量信息的電池電量檢測(cè)器104和用于檢測(cè)第一智能車的溫度信息的溫度感應(yīng)器105；

進(jìn)一步，所述第一智能車前端還設(shè)置有通過USB連接線與WiFi無線通訊模塊100電性連接的攝像頭106，所述攝像頭106能夠?qū)崟r(shí)拍攝關(guān)于前方景象及路況的視頻并將該視頻經(jīng)WiFi無線通訊模塊100發(fā)送至移動(dòng)終端，用戶通過移動(dòng)終端即可實(shí)時(shí)查看行車景象，以更好地控制智能車組運(yùn)行。

進(jìn)一步，所述攝像頭106通過二自由度舵機(jī)云臺(tái)固定在第一超聲波傳感器103后側(cè)，利用二自由度舵機(jī)云臺(tái)能夠使得所述攝像頭103具有更大的拍攝角度，以更好地掌握行走狀況，而將所述二自由度舵機(jī)云臺(tái)設(shè)置在所述第一超聲波傳感器103后側(cè)，則保證不影響第一超聲波傳感器103通過超聲波判斷前方是否有障礙物及計(jì)算障礙物的距離。所述二自由度舵機(jī)云臺(tái)為現(xiàn)有技術(shù)，可采用哈爾濱奧松機(jī)器人科技有限公司生產(chǎn)的RB-421二自由度舵機(jī)云臺(tái)。

進(jìn)一步，所述第一智能車上還設(shè)置有與第一微控制器101電性連接并用于測(cè)量第一智能車加速度的第一陀螺儀加速度計(jì)107；所述第一陀螺儀加速度計(jì)107設(shè)計(jì)卡爾曼濾波和互補(bǔ)濾波算法，計(jì)算第一智能車運(yùn)動(dòng)時(shí)的方向偏向角，并加入自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制第一智能車直線運(yùn)動(dòng)時(shí)保持嚴(yán)格的直線路線。

所述第一智能車上設(shè)置有與第一微控制器101電性連接的兩個(gè)第一直流減速電機(jī)108；所述第一智能車的底盤前端設(shè)置有一第一前輪（未圖示），所述第一前輪為萬向輪，安裝在第一智能車的底盤下方的前端中間；所述第一智能車的底盤后端設(shè)置有兩個(gè)第一后輪109，較佳地，所述第一后輪109為圓柱形車輪，所述兩個(gè)第一后輪109各連接一個(gè)第一直流減速電機(jī)108并由對(duì)應(yīng)的第一直流減速電機(jī)108控制，從而使得所述兩個(gè)第一后輪109可異步運(yùn)行，較佳地，所述第一后輪109通過聯(lián)軸器與對(duì)應(yīng)的第一直流減速電機(jī)108相連。

更進(jìn)一步，所述兩個(gè)第一直流減速電機(jī)108通過一第一雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器110與第一微控制器101相連，實(shí)現(xiàn)兩第一直流減速電機(jī)108的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與制動(dòng)的控制，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速率，以滿足第一智能車運(yùn)動(dòng)路線的嚴(yán)格控制，從而更好地控制所述第一智能車的運(yùn)行。

進(jìn)一步，所述第一智能車上設(shè)置有第一控制板11、第一電池12及第一電源穩(wěn)壓電路111，所述第一電源穩(wěn)壓111與所述第一電池電性連接12，用于穩(wěn)定第一電池12的輸出電壓，所述第一控制板11上集成設(shè)置有所述第一微控制器101、第一ZigBee無線通訊模塊102、第一穩(wěn)壓電路111、第一雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器110和第一陀螺儀加速度計(jì)107，所述第一電池12用于為第一智能車中各需電裝置供電。

所述第二智能車前端還設(shè)置有與第二微控制器201電性連接并用于檢測(cè)前方障礙物的第二超聲波傳感器203，所述第二超聲波傳感器203結(jié)合與第二微控制器201電性連接的第二ZigBee無線通訊模塊202，協(xié)助控制第二智能車保持與第一智能車的一致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并且與第一智能車保持固定的距離。

所述第二智能車上還設(shè)置有與第二微控制器201電性連接并用于測(cè)量第二智能車加速度的第二陀螺儀加速度計(jì)207。所述第二陀螺儀加速度計(jì)207設(shè)計(jì)卡爾曼濾波和互補(bǔ)濾波算法，計(jì)算第二智能車運(yùn)動(dòng)時(shí)的方向偏向角，并加入自動(dòng)控制系統(tǒng)中，從而控制第二智能車直線運(yùn)動(dòng)時(shí)保持嚴(yán)格的直線路線。

所述第二智能車上設(shè)置有與第二微控制器201電性連接的兩個(gè)第二直流減速電機(jī)208；所述第二智能車的底盤前端設(shè)置有一第二前輪（未圖示），所述第二前輪為萬向輪；所述第二智能車的底盤后端設(shè)置有兩個(gè)第二后輪209，所述兩個(gè)第二后輪209各連接一個(gè)第二直流減速電機(jī)208并由對(duì)應(yīng)的第二直流減速電機(jī)208控制。

所述兩個(gè)第二直流減速電機(jī)208通過一第二雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器210與第二微控制器201相連。

進(jìn)一步，所述第二智能車上設(shè)置有第二控制板21、第二電池22和第二電源穩(wěn)壓電路211，所述第二電源穩(wěn)壓211與所述第二電池22電性連接，用于穩(wěn)定第二電池22的輸出電壓，所述第二控制板21上集成設(shè)置有所述第二微控制器201、第二ZigBee無線通訊模塊202、第二穩(wěn)壓電路211、第二雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器210和第二陀螺儀加速度計(jì)207，所述第二電池22用于為第二智能車中各需電裝置供電。

本發(fā)明的智能車組在第一智能車上設(shè)置WiFi無線通訊模塊和第一ZigBee無線通訊模塊，在第二智能車上設(shè)置第二ZigBee無線通訊模塊，通過WiFi通信協(xié)議和ZigBee通信協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了智能車組的無線協(xié)調(diào)控制，第一智能車與第二動(dòng)智能車之間組建的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多、一對(duì)一的雙向通信，保證了各車運(yùn)行的一致性，也降低了車組的功耗。

一種基于WiFi和ZigBee的智能車組控制方法，如圖3所示，包括步驟：

S1、第一智能車的WiFi無線通訊模塊接收控制指令，WiFi無線通訊模塊將所述控制指令發(fā)送至第一智能車上的第一微控制器；

第一智能車通過WiFi無線通訊模塊與移動(dòng)終端進(jìn)行WiFi連接，然后用戶通過移動(dòng)終端中的APP發(fā)送前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速、減速等控制指令至WiFi無線通訊模塊，WiFi無線通訊模塊即時(shí)將所述控制指令發(fā)送至第一智能車上的第一微控制器，所述第一位控制器用于控制第一智能車的運(yùn)行。

S2、第一微控制器通過控制指令控制第一智能車運(yùn)行，同時(shí)，第一微控制器將所述控制指令轉(zhuǎn)換成ZigBee無線信號(hào)，并將所述ZigBee無線信號(hào)發(fā)送至第一智能車上的第一ZigBee無線通訊模塊；

第一微控制器從WiFi無線通訊模塊接收用戶通過移動(dòng)終端發(fā)送的控制指令，根據(jù)該控制指令控制第一智能車運(yùn)行，同時(shí)，第一微控制器將接收到的控制指令轉(zhuǎn)換成ZigBee無線信號(hào)，然后將所述ZigBee無線信號(hào)傳送至第一智能車上的第一ZigBee無線通訊模塊

S3、第一ZigBee無線通訊模塊將ZigBee無線信號(hào)發(fā)送至第二智能車上的第二ZigBee無線通訊模塊，所述第二ZigBee無線通訊模塊將ZigBee無線信號(hào)發(fā)送至第二智能車上的第二微控制器；

第一ZigBee無線通訊模塊將所述ZigBee無線信號(hào)發(fā)送至第二智能車上的第二ZigBee無線通訊模塊，也就是說，第一ZigBee無線通訊模塊與第二ZigBee無線通訊模塊直接通過ZigBee通信協(xié)議進(jìn)行通信，然后所述第二ZigBee無線通訊模塊即時(shí)將ZigBee無線信號(hào)發(fā)送至第二智能車上的第二微控制器上，所述第二位控制器用于控制第二智能車的運(yùn)行。

S4、第二微控制器通過ZigBee無線信號(hào)控制第二智能車運(yùn)行。第二微控制器在接收到ZigBee無線信號(hào)后控制相應(yīng)的電機(jī)運(yùn)行，以使得被動(dòng)智能車保持與主智能車一致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)多智能車之間的無線協(xié)同控制。

較佳地，所述步驟S4還包括，第二微控制器通過ZigBee無線信號(hào)控制第二智能車運(yùn)行的同時(shí)，所述第二微控制器產(chǎn)生一確認(rèn)信號(hào)，并將所述確認(rèn)信號(hào)通過所述第二ZigBee無線通訊模塊、第一ZigBee無線通訊模塊反饋至所述第一微控制器，以讓第一智能車掌控第二智能車的運(yùn)行狀態(tài)，增加了第一智能車和第二智能車直接的信息交互。

較佳地，所述基于WiFi和ZigBee的智能車組控制方法還包括步驟：

S5、第一微控制器獲取第一智能車的車載電池電量信息、第一智能車的溫度信息以及障礙物距離，并將第一智能車的車載電池電量信息、第一智能車的溫度信息以及障礙物距離經(jīng)WiFi無線通訊模塊發(fā)送至一與第一智能車通過WiFi連接的移動(dòng)終端，從而讓用戶能夠隨時(shí)掌握第一智能車的車況。

較佳地，所述第一微控制器還獲取第一智能車行車前方的視頻信息，并將所述視頻信息經(jīng)WiFi無線通訊模塊發(fā)送至移動(dòng)終端，從而使得用戶可以通過移動(dòng)終端APP查看所述第一智能車前方景象及路況，以讓用戶能夠更好地對(duì)第一智能車的行車路線及方向進(jìn)行控制，而因?yàn)榈诙悄苘嚺c第一智能車運(yùn)行的一致性，也就實(shí)現(xiàn)了更準(zhǔn)確地控制整個(gè)車組的運(yùn)行。

綜上所述，本發(fā)明通過在第一智能車上設(shè)置WiFi無線通訊模塊和第一ZigBee無線通訊模塊，在第二智能車上設(shè)置第二ZigBee無線通訊模塊，然后通過WiFi通信協(xié)議和ZigBee通信協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了智能車組的無線協(xié)同控制，第一智能車與第二動(dòng)智能車之間組建的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多、一對(duì)一的雙向通信，保證了各車運(yùn)行的嚴(yán)格一致性，解決了現(xiàn)有的多智能車協(xié)同控制行駛中被動(dòng)車與主動(dòng)車之間無信息交互、運(yùn)動(dòng)不一致的問題，各智能車之間采用ZigBee無線通信技術(shù)，降低了系統(tǒng)的功耗，減小了系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)WiFi無線通信協(xié)議與ZigBee無線通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，易于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的容量，移動(dòng)終端可操作的主動(dòng)控制結(jié)合第一智能車對(duì)第二智能車的協(xié)同控制，提高了系統(tǒng)的可操作性、靈活性和實(shí)用性。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。