一种头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，包括：实车编队系统，包括具有引导车和跟随车的实车编队，各车辆上分别设有UWB设备及传感器；编队运动信息解算系统，基于UWB设备及传感器采集的数据，对编队中的引导车、跟随车分别进行运动解算，并对引导车、跟随车之间的相对运动进行解算，进而获取车辆的运动/动力参数，获取的结果发送至编队状态显示系统；编队状态显示系统，对编队运动信息解算系统的解算结果进行显示，并基于解算结果获取相关车辆的运行状态数据，根据相关车辆的运行状态数据对相关车辆进行控制。与现有技术相比，本发明专利技术具有提高驾驶操作性、安全性，降低后台监控难度等优点。台监控难度等优点。台监控难度等优点。

A head car guided automatic driving formation driving state monitoring system

【技术实现步骤摘要】
一种头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统


[0001]本专利技术涉及智能汽车
，尤其是涉及一种头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统。

技术介绍

[0002]自动驾驶车辆编队问题的研究来源于多智能体系统任务规划及协作问题的研究，它主要是针对多自动驾驶车辆在复杂多变的交通环境下，通过调节自身的行驶速度和转向，使得自身与附近行驶的自动驾驶车辆之间保持相对稳定的几何位姿及运动状态，同时又满足任务需求和适应周边环境约束，从而实现多自动驾驶车辆之间以无线通信为纽带的协同行驶行为。
[0003]自动驾驶车辆编队对交通系统具有重要的意义。1)行驶减小车头时距，基于高精度的传感器和高速低延时的通信网络，可大幅甚至成倍提高通行能力，缓解交通拥堵。2)无需人工驾驶，行驶过程中可休息、娱乐、工作，提高舒适性，降低出行时间的负效用，甚至可能产生正效用。3)传感器精度、智能网联水平的提升可以减少人为失误，降低甚至避免碰撞风险，提升安全性。4)通过车辆的编队行驶的空气动力学及其仿真的分析数据中发现，车辆编队行驶可有效地降低车辆所受到的空气阻力，减少了行驶过程中遇到的“走走停停”现象，在车辆的耗油量和排放量上得到有效的降低。
[0004]现阶段，现有的远程驾驶系统一般只采用单车传感器感知车辆周围交通环境，缺乏对车辆运动学状态的感知，在一定程度上给远程驾驶造成一定安全隐患；全局编队运行状态信息的缺失，使得头车驾驶员无法获取全局跟车的运行状态和完成车速的调整；此外，远程的通信困难，无法保证后台对编队驾驶的实时编队状态查看和远程操控。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，该系统包括：
[0008]实车编队系统，包括具有引导车和跟随车的实车编队，各车辆上分别设有UWB设备及传感器；
[0009]编队运动信息解算系统，基于UWB设备及传感器采集的数据，对编队中的引导车、跟随车分别进行运动解算，并对引导车、跟随车之间的相对运动进行解算，进而获取车辆的运动/动力参数，获取的结果发送至编队状态显示系统；
[0010]编队状态显示系统，对编队运动信息解算系统的解算结果进行显示，并基于解算结果获取相关车辆的运行状态数据，根据相关车辆的运行状态数据对相关车辆进行控制。
[0011]进一步地，所述编队状态显示系统包括：
[0012]近端编队驾驶显示系统，通过画面访问、改变引导车控制器或跟随车控制器中的
数据，同时实时监控车辆运动信号，供头车的驾驶员查看；
[0013]网络传输系统，将编队车辆的控制器参通过网络反馈至远程编队驾驶显示系统，以进行远程编队状态实时监控；
[0014]远程编队驾驶显示系统，对编队整体运动状态进行显示，并输出信号至编队车辆的控制器，进而控制编队的跟车间距、急停运动。
[0015]进一步地，所述近端编队驾驶显示系统和所述网络传输系统均设置在实车编队的头车的驾驶舱内。
[0016]进一步地，所述近端编队驾驶显示系统采用人机显示屏，所述网络传输系统采用云平台，所述远程编队驾驶显示系统为智能移动终端APP。
[0017]进一步地，所述编队状态显示系统与所述编队运动信息解算系统之间通过UWB和CAN通信的模式进行车辆间的信息交互。
[0018]进一步地，所述实车编队系统的各编队车辆上设有UWB的设备发送端和设备接收端，所述UWB设备发送端将前车运动信息发送至后车的UWB设备接收端，同时后车的控制系统采集UWB设备接收端的运动信息发送至CAN总线上；所述近端编队驾驶显示系统通过自身CAN总线功能采集引导车运动信息、跟随车运动信息和两车间距信息；同时，近端编队驾驶显示系统发送CAN总线信息至控制器，实现监控端发送指令调整跟车间隙、急停运动。
[0019]进一步地，在编队运动信息解算系统对引导车进行运动解算过程中，通过引导车控制器采集引导车的制动踏板开度、加速踏板开度和方向盘转角，且引导车控制器所采集的信息以UWB设备的无线通信方式将信息传输至近端编队行驶显示系统的CAN总线上。
[0020]进一步地，在编队运动信息解算系统对跟随车进行运动解算过程中，通过跟随车控制器采集跟随车的制动踏板开度、加速踏板开度和方向盘转角，且跟随车控制器所采集的信息以CAN总线的方式将信息传输至近端编队行驶显示系统的CAN总线上。
[0021]进一步地，在编队运动信息解算系统对引导车、跟随车的相对运动进行运动解算过程中，通过记录UWB设备的发送端和接收端的时间差计算引导车与跟随车的相对距离，并通过UWB自带的陀螺仪计算引导车与跟随车的方位角和姿态角，同时UWB设备将相对距离、方位角和姿态角信息以UWB设备的无线通信手段将信息传输给近端编队行驶显示系统的CAN总线上。
[0022]进一步地，跟随车的制动踏板开度、加速踏板开度和方向盘转角采用Ziegler
‑
Nichols方法进行双闭环控制计算，并通过相对运动间距和预设跟车间距进行反馈调节控制。
[0023]本专利技术提供的头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，相较于现有技术至少包括如下有益效果：
[0024]本专利技术系统将近端编队驾驶显示系统、网络传输系统均安置于头车的驾驶舱，进而能够实现由头车引导的自动驾驶状态显示及控制，解决了跟随车运行状态感知视野盲区大、且缺乏超视距范围下的跟随车编队信息等问题，提高头车驾驶员的驾驶操作性和安全性，同时降低远程后台的监控难度；此外，智能车辆编队系统的自监控安全系统，能有效保证远程驾驶安全性。
附图说明
[0025]图1为实施例中头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统的显示及通信架构图；
[0026]图2为实施例中近端显示系统编队初始显示画面示意图；
[0027]图3为实施例中近端显示系统引导车运动状态显示画面示意图；
[0028]图4为实施例中近端显示系统跟随车运动状态显示画面示意图；
[0029]图5为实施例中远端显示系统编队初始显示画面示意图；
[0030]图6为实施例中远端显示系统引导车运动状态显示画面示意图；
[0031]图7为实施例中远端显示系统跟随车运动状态显示画面示意图；
[0032]图8为实施例中编队车辆跟随控制双闭环示意图；
[0033]图9为实施例中编队行驶状态显示处理流程图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0035]实施例
[0036]本专利技术涉及一种头车引导的自动驾驶编队行驶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，其特征在于，包括：实车编队系统，包括具有引导车和跟随车的实车编队，各车辆上分别设有UWB设备及传感器；编队运动信息解算系统，基于UWB设备及传感器采集的数据，对编队中的引导车、跟随车分别进行运动解算，并对引导车、跟随车之间的相对运动进行解算，进而获取车辆的运动/动力参数，获取的结果发送至编队状态显示系统；编队状态显示系统，对编队运动信息解算系统的解算结果进行显示，并基于解算结果获取相关车辆的运行状态数据，根据相关车辆的运行状态数据对相关车辆进行控制。2.根据权利要求1所述的头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，其特征在于，所述编队状态显示系统包括：近端编队驾驶显示系统，通过画面访问、改变引导车控制器或跟随车控制器中的数据，同时实时监控车辆运动信号，供头车的驾驶员查看；网络传输系统，将编队车辆的控制器参通过网络反馈至远程编队驾驶显示系统，以进行远程编队状态实时监控；远程编队驾驶显示系统，对编队整体运动状态进行显示，并输出信号至编队车辆的控制器，进而控制编队的跟车间距、急停运动。3.根据权利要求2所述的头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，其特征在于，所述近端编队驾驶显示系统和所述网络传输系统均设置在实车编队的头车的驾驶舱内。4.根据权利要求3所述的头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，其特征在于，所述近端编队驾驶显示系统采用人机显示屏，所述网络传输系统采用云平台，所述远程编队驾驶显示系统为智能移动终端APP。5.根据权利要求2所述的头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，其特征在于，所述编队状态显示系统与所述编队运动信息解算系统之间通过UWB和CAN通信的模式进行车辆间的信息交互。6.根据权利要求5所述的头车引导的自动驾驶编队行驶状态监控系统，其特征在于，所述实车编队系统的各编队车辆上设有UWB的设备发送端和设备接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广，刘祥勇，钟志华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：