本發(fā)明涉及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。尤其涉及一種駕考機(jī)器人的車端控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著自動(dòng)駕駛算法技術(shù)的發(fā)展以及傳感器性價(jià)比的提升，機(jī)器人技術(shù)逐漸在駕培場(chǎng)景落地。依靠定位技術(shù)、傳感器對(duì)周邊環(huán)境的感知、基于地圖的規(guī)劃控制、基于控制的語(yǔ)言教學(xué)是駕考機(jī)器人的幾大核心模塊。目前駕培行業(yè)的駕考機(jī)器人軟件系統(tǒng)均基于visualstudio開發(fā)，各模塊之間高度緊耦合，可維護(hù)性、迭代性、替換性差，功能模塊的復(fù)用性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題之一，提供一種基于ros的駕考機(jī)器人車端控制系統(tǒng)，包括從下至上的：傳感器驅(qū)動(dòng)層、定位層、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換層、地圖層、規(guī)劃層、控制層；

2、其中，傳感器驅(qū)動(dòng)層包括若干個(gè)功能模塊；傳感器驅(qū)動(dòng)層讀取及解析各功能模塊所對(duì)應(yīng)對(duì)象的數(shù)據(jù)信息，并發(fā)布ros的標(biāo)準(zhǔn)消息格式或者自定義的消息格式；

3、定位層接收傳感器驅(qū)動(dòng)信息以及靜態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換信息，計(jì)算所述駕考機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置、姿態(tài)，并發(fā)布ros的標(biāo)準(zhǔn)的消息格式；

4、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換層包括靜態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊和動(dòng)態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，靜態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)傳感器外參配置靜態(tài)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換；動(dòng)態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)定位層的里程計(jì)信息，發(fā)布實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)的里程計(jì)傳感器到map坐標(biāo)系的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并發(fā)布實(shí)時(shí)的所述駕考機(jī)器人的速度信息；

5、地圖層包括全局柵格地圖模塊、局部柵格地圖模塊、科目地圖模塊、高精度點(diǎn)云地圖模塊；其中全局柵格地圖模塊用于全局導(dǎo)航，局部柵格地圖模塊用于避障規(guī)劃，科目地圖模塊用于自動(dòng)示教路徑規(guī)劃，高精度點(diǎn)云地圖模塊用于用于生成點(diǎn)云地圖；

6、規(guī)劃層包括路徑規(guī)劃模塊和速度規(guī)劃模塊，路徑規(guī)劃模塊用于規(guī)劃路徑，速度規(guī)劃模塊用于規(guī)劃計(jì)算所述駕考機(jī)器人本體下的行駛軌跡并做碰撞檢測(cè)，計(jì)算出行駛軌跡多遠(yuǎn)處發(fā)生碰撞，并根據(jù)車輛制動(dòng)性能計(jì)算出最大許可速度；

7、控制層包括橫向控制模塊和縱向控制模塊，橫向控制模塊用于計(jì)算方向盤的轉(zhuǎn)向角度；縱向控制模塊用于計(jì)算節(jié)氣門和制動(dòng)值；控制層將所述方向盤的轉(zhuǎn)向角度、節(jié)氣門和制動(dòng)值發(fā)送給線控模塊執(zhí)行。

8、進(jìn)一步的，所述傳感器驅(qū)動(dòng)層的若干個(gè)功能模塊為i?mu驅(qū)動(dòng)模塊、rtk驅(qū)動(dòng)模塊、li?dar驅(qū)動(dòng)模塊、radar驅(qū)動(dòng)模塊及線控模塊；

9、其中i?mu驅(qū)動(dòng)模塊通過串口或者can讀取解析其所對(duì)應(yīng)對(duì)象的數(shù)據(jù)信息，發(fā)布ros的標(biāo)準(zhǔn)的消息格式；

10、rtk驅(qū)動(dòng)模塊通過串口或者網(wǎng)口讀取其所對(duì)應(yīng)對(duì)象的數(shù)據(jù)信息，并發(fā)布ros的標(biāo)準(zhǔn)消息格式；

11、l?i?dar驅(qū)動(dòng)模塊通過網(wǎng)絡(luò)讀取其所對(duì)應(yīng)對(duì)象的數(shù)據(jù)信息，并發(fā)布ros的標(biāo)準(zhǔn)的消息格式；

12、radar驅(qū)動(dòng)模塊通過can讀取其所對(duì)應(yīng)對(duì)象的傳感器數(shù)據(jù)，并發(fā)布自定義的毫米波雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)，所述目標(biāo)數(shù)據(jù)包括橫縱向坐標(biāo)、橫縱向速度、rcs、置信度；

13、線控模塊通過can模塊讀取車輛轉(zhuǎn)向、車輛速度、檔位信息、制動(dòng)深度、油門深度中的一個(gè)或多個(gè)，并接收方向盤轉(zhuǎn)向角度、節(jié)氣門、制動(dòng)值、檔位控制指令中的一個(gè)或多個(gè)并發(fā)給執(zhí)行器。

14、進(jìn)一步的，所述地圖層中的全局柵格地圖模塊利用外部的電子圍欄文件生成pgm文件，并利用map_server模塊加載發(fā)布ros標(biāo)準(zhǔn)的消息格式。

15、進(jìn)一步的，所述地圖層中的局部柵格地圖模塊訂閱雷達(dá)傳感器和里程計(jì)信息，生成在隨體坐標(biāo)系下的柵格地圖數(shù)據(jù)。

16、進(jìn)一步的，所述地圖層中的科目地圖模塊利用外部的科目地圖文件解析并發(fā)布自定義的ros消息。

17、進(jìn)一步的，所述地圖層中的高精度點(diǎn)云地圖模塊利用rtk里程計(jì)信息、激光雷達(dá)、imu通過slam方式生成點(diǎn)云地圖。

18、進(jìn)一步的，所述規(guī)劃層中的路徑規(guī)劃模塊包括全局路徑規(guī)劃模塊和局部路徑規(guī)劃模塊；

19、所述全局路徑規(guī)劃模塊訂閱全局柵格地圖、里程計(jì)信息以及目標(biāo)位置信息，計(jì)算當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的路徑；

20、所述局部路徑規(guī)劃模塊訂閱全局路徑、局部柵格地圖、當(dāng)前位姿和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換計(jì)算一條繞開障礙物的軌跡。

21、進(jìn)一步的，所述速度規(guī)劃模塊根據(jù)激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、車輛狀態(tài)、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換信息計(jì)算出最大許可速度。

22、進(jìn)一步的，所述控制層中的橫向控制模塊訂閱局部路徑規(guī)劃信息、里程計(jì)信息、車輛信息，采用純跟蹤/mpc/lqr計(jì)算方向盤的轉(zhuǎn)向角度。

23、進(jìn)一步的，所述控制層中的縱向控制模塊根據(jù)縱向速度規(guī)劃的最大許可速度，以及車輛實(shí)際速度，進(jìn)行p?id控制，計(jì)算節(jié)氣門和制動(dòng)值。

24、本發(fā)明提供的車端控制系統(tǒng)具備分布式計(jì)算、功能模塊高度松耦合、多編程語(yǔ)言支持的特點(diǎn)，具備多種算法適配、多種傳感器適配、多種底盤適配的優(yōu)點(diǎn)，能夠促進(jìn)駕考機(jī)器人的快速發(fā)展和廣泛使用。

技術(shù)特征：

1.一種基于ros的駕考機(jī)器人車端控制系統(tǒng)，其特征在于，包括從下至上的：傳感器驅(qū)動(dòng)層、定位層、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換層、地圖層、規(guī)劃層、控制層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器驅(qū)動(dòng)層的若干個(gè)功能模塊為imu驅(qū)動(dòng)模塊、rtk驅(qū)動(dòng)模塊、lidar驅(qū)動(dòng)模塊、radar驅(qū)動(dòng)模塊及線控模塊；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述地圖層中的全局柵格地圖模塊利用外部的電子圍欄文件生成pgm文件，并利用map_server模塊加載發(fā)布ros標(biāo)準(zhǔn)的消息格式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述地圖層中的局部柵格地圖模塊訂閱雷達(dá)傳感器和里程計(jì)信息，生成在隨體坐標(biāo)系下的柵格地圖數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述地圖層中的科目地圖模塊利用外部的科目地圖文件解析并發(fā)布自定義的ros消息。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述地圖層中的高精度點(diǎn)云地圖模塊利用rtk里程計(jì)信息、激光雷達(dá)、imu通過slam方式生成點(diǎn)云地圖。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述規(guī)劃層中的路徑規(guī)劃模塊包括全局路徑規(guī)劃模塊和局部路徑規(guī)劃模塊；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述速度規(guī)劃模塊根據(jù)激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、車輛狀態(tài)、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換信息計(jì)算出最大許可速度。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述控制層中的橫向控制模塊訂閱局部路徑規(guī)劃信息、里程計(jì)信息、車輛信息，采用純跟蹤/mpc/lqr計(jì)算方向盤的轉(zhuǎn)向角度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述控制層中的縱向控制模塊根據(jù)縱向速度規(guī)劃的最大許可速度，以及車輛實(shí)際速度，進(jìn)行pid控制，計(jì)算節(jié)氣門和制動(dòng)值。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于ROS的駕考機(jī)器人車端控制系統(tǒng)，包括從下至上的：傳感器驅(qū)動(dòng)層、定位層、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換層、地圖層、規(guī)劃層、控制層；該車端控制系統(tǒng)具備分布式計(jì)算、功能模塊高度松耦合、多編程語(yǔ)言支持的特點(diǎn)，具備多種算法適配、多種傳感器適配、多種底盤適配的優(yōu)點(diǎn)，能夠促進(jìn)駕考機(jī)器人的快速發(fā)展和廣泛使用。

技術(shù)研發(fā)人員：馬宏,段桂江,張庶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：易顯智能科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14