车辆底盘系统以及包含其的自动驾驶车辆技术方案

提供了车辆底盘系统以及包含其的自动驾驶车辆。该车辆底盘系统包括：底层适配单元(BAU)，其耦合到车辆的自动驾驶车机，配置为与所述自动驾驶车机进行通信；以及车辆的运动执行机构，其耦合到所述底层适配单元，配置为在所述底层适配单元的控制下，实现车辆的运动。

【技术实现步骤摘要】
车辆底盘系统以及包含其的自动驾驶车辆
本专利技术涉及自动驾驶车辆，特别地涉及用于自动驾驶车辆的车辆底盘系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是为了提供与本专利技术相关的背景信息，这些背景信息并不一定构成现有技术。自动驾驶车辆又称无人驾驶车辆、电脑驾驶车辆或轮式移动机器人等，是一种可以辅助人类驾驶操作或者实现无人驾驶的智能车辆。需要说明的是，本文中的提到的自动驾驶车辆或者本专利技术的底盘系统所适用的自动驾驶车辆不限于完全自动化的无人驾驶车辆，而是还包括如下类型的自动驾驶车辆：高度自动化的无人驾驶车辆：其能够在或长或短的时间段内代替驾驶者承担操控车辆的职责，但是仍需驾驶者对驾驶活动进行监控；部分自动化的无人驾驶车辆：其在驾驶者收到警告却未能及时采取相应行动时能够自动进行干预，如“自动紧急制动”(AEB)和“应急车道辅助”(ELA)等。自动驾驶车辆依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置、全球定位系统、地图等协同合作，让其中的自动驾驶车机可以辅助人类的驾驶操作，或者可以在没有人类主动操作的情况下自动安全地操作机动车辆。自动驾驶车机可以是电子控制单元(ECU)形式的嵌入式车载控制器，也可以是性能优越的工控机，其作为自动驾驶车辆的必要组成部分，通常具备强大的计算能力，可以担任路径规划、传感器数据采集、传感器数据处理、多传感器融合等计算密集型任务。多数的自动驾驶车机实际物理形态为x86架构的通用计算机或者工控机，运行Windows或者Linux操作系统。从硬件系统架构上来看，自动驾驶车辆系统以自动驾驶车机为系统核心，所有外围硬件系统均连接到自动驾驶车机；从软件系统架构上来看，外设驱动、数据处理以及自动驾驶软件均在统一的自动驾驶车机平台上完成，开发平台统一、系统数据流顺畅。但是，这种集中式的、以自动驾驶车机为核心的系统架构存在着以下缺陷：1)由于外围硬件多种多样，且没有统一的接口形式，因此通常需要采用相应的接口电路形式的适配板卡，这些适配板卡非专门设计，可靠性不佳，适配性不够，集成度低；2)自动驾驶车机需要考虑不同型号的自动驾驶车辆的底层硬件配置，使得其通用性差，难以适配到不同型号的自动驾驶车辆；3)自动驾驶车辆的传感器系统多与硬件相关，并需要频繁地与自动驾驶车机进行通信以传递实时信息，因此其对自动驾驶车机的输入/输出端口资源占用严重，并会严重占用CPU资源，影响自动驾驶车机作为一个计算核心的性能发挥。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种车辆底盘系统，包括：底层适配单元(BAU)，其耦合到车辆的自动驾驶车机，配置为与所述自动驾驶车机进行通信；以及车辆的运动执行机构，其耦合到所述底层适配单元，配置为在所述底层适配单元的控制下，实现车辆的运动。优选地，所述底层适配单元包括：处理器，配置用于转发或分解来自所述自动驾驶车机的运动任务。优选地，所述处理器中包括运动任务分解模块、横向运动控制模块和纵向运动控制模块，所述运动任务分解模块用于将来自所述自动驾驶车机的运动任务分解为横向控制任务和纵向控制任务，所述横向控制任务和纵向控制任务分别被发送到所述横向运动控制模块和纵向运动控制模块，所述横向运动控制模块耦合到所述运动执行机构中的横向运动执行机构，所述纵向运动控制模块耦合到所述运动执行机构中的纵向运动执行机构。优选地，所述运动执行机构包括：用于实现车辆的纵向运动的纵向运动执行机构；以及用于实现车辆的横向运动的横向运动执行机构。优选地，所述横向运动执行机构包括：转向执行模块，用于控制车辆的转向系来实现转向。所述纵向运动执行机构包括：动力控制模块，用于控制车辆的动力系统；以及制动执行模块，用于控制车辆的制动系来实现制动。优选地，所述底层适配单元还包括：用于所述自动驾驶车机、所述转向执行模块、所述动力控制模块、所述制动执行模块的多个通信接口。优选地，所述通信接口是总线。优选地，所述处理器中还包括用于实现局部路径规划的路径规划模块。优选地，所述底层适配单元还耦合到一个或多个传感器，用于获取车辆的位置或姿态。本专利技术的另一个方面涉及一种自动驾驶车辆，包括：上述的车辆底盘系统，以及与所述车辆底盘系统进行通信的自动驾驶车机。本专利技术的再一个方面涉及一种使用车辆底盘系统实现的方法，所述车辆底盘系统包括底层适配单元(BAU)和运动执行机构，所述方法包括：所述底层适配单元从车辆的自动驾驶车机接收运动任务；以及所述底层适配单元根据所述运动任务控制所述运动执行机构来实现车辆的运动。优选地，其中，所述底层适配单元根据所述运动任务控制所述运动执行机构来实现车辆的运动包括：所述底层适配单元转发或分解来自所述自动驾驶车机的所述运动任务。优选地，其中，所述分解来自所述自动驾驶车机的所述运动任务包括：将来自所述自动驾驶车机的所述运动任务分解为横向控制任务和纵向控制任务。优选地，上述方法还包括：将所述横向控制任务和纵向控制任务分别发送到所述底层适配单元中的横向运动控制模块和纵向运动控制模块，所述横向运动控制模块根据所述横向控制任务控制所述运动执行机构中的横向运动执行机构来实现车辆的横向运动，所述纵向运动控制模块根据所述纵向控制任务控制所述运动执行机构中的纵向运动执行机构来实现车辆的纵向运动。优选地，其中，所述底层适配单元通过总线与所述自动驾驶车机和所述运动执行机构进行通信。优选地，上述方法还包括：所述底层适配单元进行局部路径规划。优选地，上述方法还包括：所述底层适配单元从耦合到其的一个或多个传感器获取车辆的位置或姿态。本专利技术的车辆底盘系统为上层的自动驾驶车机提供了统一的通信接口，其向自动驾驶车机屏蔽了底盘机电系统的各种物理实现细节，将底盘模型化、抽象化，从而可以使得自动驾驶车机的系统设计和功能实现不需要考虑底盘机电系统的不同物理实现，如此，自动驾驶车机能够在不同型号的自动驾驶车辆之间进行无缝切换，极大地改善了自动驾驶车机的通用性和可移植性。另外，本专利技术的底盘系统的功能更为强大，相比于现有技术中的仅要求动力、转向、制动系统可控的底盘，本专利技术的底盘系统可以具备完善的运动控制能力，并可以具备一定程度的环境感知和障碍物识别能力，还可以实施基本的路径规划。通过将基本的运动控制、环境感知或路径规划等在底盘系统中实现，可以使得相应的计算或控制过程运行于底层嵌入式平台中，其速度更快、控制系统闭环路径更短，改善了整个系统的效率和安全性。附图说明以下参照附图对本专利技术的实施例作进一步说明，其中：图1示出了根据本专利技术的一个实施例的具有底盘系统的自动驾驶车辆的分层架构；图2示出了根据本专利技术的一个实施例的底盘系统的结构框图；图3示出了根据本专利技术的一个实施例的底层适配单元(BAU)的结构框图；图4示出了根据本专利技术的另一个实施例的底盘系统的结构框图；图5示出了PID方法的示意框图；以及图6示出了制动停车的四个阶段的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的具有底盘系统的自动驾驶车辆的分层架构，其包括用户层101、自动驾驶车机102和底盘系统103。用户层101位于该分层架构的最上层，其与自动驾驶车机102耦合，用于向自动驾驶车机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆底盘系统，包括：底层适配单元(BAU)，其耦合到车辆的自动驾驶车机，配置为与所述自动驾驶车机进行通信；以及车辆的运动执行机构，其耦合到所述底层适配单元，配置为在所述底层适配单元的控制下，实现车辆的运动。

【技术特征摘要】
1.一种车辆底盘系统，包括：底层适配单元(BAU)，其耦合到车辆的自动驾驶车机，配置为与所述自动驾驶车机进行通信；以及车辆的运动执行机构，其耦合到所述底层适配单元，配置为在所述底层适配单元的控制下，实现车辆的运动。2.根据权利要求1所述的车辆底盘系统，其中，所述底层适配单元包括：处理器，配置用于转发或分解来自所述自动驾驶车机的运动任务。3.根据权利要求2所述的车辆底盘系统，其中，所述处理器中包括运动任务分解模块、横向运动控制模块和纵向运动控制模块，所述运动任务分解模块用于将来自所述自动驾驶车机的运动任务分解为横向控制任务和纵向控制任务，所述横向控制任务和纵向控制任务分别被发送到所述横向运动控制模块和纵向运动控制模块，所述横向运动控制模块耦合到所述运动执行机构中的横向运动执行机构，所述纵向运动控制模块耦合到所述运动执行机构中的纵向运动执行机构。4.根据权利要求1所述的车辆底盘系统，其中，所述运动执行机构包括：用于实现车辆的纵向运动的纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷开爽，
申请(专利权)人：北京天隼图像技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11