一种自主驾驶微型无人车的控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于无人驾驶和机器人技术领域，具体涉及一种自主驾驶微型无人车的控制系统。目的是解决现有的在无人汽车上研究控制系统的复杂性。该系统包括工控机、与工控机相连的摄像头、激光测距传感器、无线网卡、锂电池A和arm综合控制板，arm综合控制板接有红外传感器、倾角传感器、车灯、舵机、编码器和无刷电调，锂电池B为arm综合控制板、舵机和无刷电调提供电源电压，编码器和无刷电调还与无刷电机相连。本控制系统成本较低，装载在微型无人车上可代替无人驾驶汽车作为教学和科研平台，进而对无人驾驶行为进行研究。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

—种自主驾驶微型无人车的控制系统
本技术属于无人驾驶和机器人
，具体涉及一种自主驾驶微型无人车的控制系统，特别涉及一种在模拟真实交通环境下研究无人车驾驶行为所用的控制系统， 装有此控制系统的微型无人车可对智能交通等设计方案进行演示验证。
技术介绍
目前，自主驾驶无人车的控制系统的研究多集中于在改装的汽车中进行，由于汽车体积较大，价格较高，改装所需传感器等费用也很多，整个控制系统研制费用高达百万， 而且由于交通法律法规的限制，无人车在真实道路上行驶的机会不多，所以研究无人车的单位相对较少，阻碍了无人车的研究进展。此外，智能交通系统是未来交通系统的发展方向，智能交通子系统由车辆控制系统、交通监控系统、运营车辆高度管理系统和旅行信息系统组成。智能交通系统中车辆控制系统的设计需要投入大量资金和人力，为此难以多次进行大规模的智能交通技术研究试验。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是现有的在无人汽车上研究控制系统的复杂性， 提供一种自主驾驶微型无人车的控制系统，该控制系统可安装在电动微型无人车上，进而实现无人车的一些自主驾驶行为，而且能方便对智能交通和车联网的一些方案进行辅助演示验证。本技术所采用的技术方案是一种自主驾驶微型无人车的控制系统，包括工控机、与工控机相连的摄像头、激光测距传感器、无线网卡、锂电池A和arm综合控制板，arm综合控制板接有红外传感器、倾角传感器、车灯、舵机、编码器和无刷电调，锂电池B为arm综合控制板、舵机和无刷电调提供电源电压，编码器和无刷电调还与无刷电机相连。如上所述的一种自主驾驶微型无人车的控制系统，其中所述摄像头、激光测距传感器、无线网卡通过USB接口连接到工控机，锂电池A通过电源线连接到工控机；红外传感器通过A/D接口连接到arm综合控制板，倾角传感器通过串口连接到arm综合控制板，车灯通过I/O接口连接到arm综合控制板；舵机一端通过PWM接口连接到arm综合控制板,另一端连接到锂电池B ;无刷电机一端连接到无刷电调上，另一端连接到编码器；无刷电调一端通过PWM接口连接到arm综合控制板，另一端连接到锂电池B ;编码器通过PWM接口连接到 arm综合控制板；工控机通过串口连接到arm综合控制板。如上所述的一种自主驾驶微型无人车的控制系统，其中所述工控机内部包括多个模块，具体如下图像采与预处理模块，激光传感器障碍检测模块，上述两个模块将获得并处理的数据存入工控机的数据交换存储区模块，车道线检测与跟踪模块、障碍物检测与识别模块、红绿灯与斑马线识别模块和交通标志牌识别模块均与数据交换存储区模块相连，并进行数据交互；数据交换存储区模块相连的还有行为决策模块，且行为决策模块分别与网络通信模块和综合控制模块相连，综合控制模块还与红外测距模块和倾角测姿态模块相连，综合控制模块还分为车速控制模块、方向控制模块、换道超车模块、红灯停绿灯行模块以及灯语交互模块。本技术的有益效果是(I)本技术提供的自主驾驶微型无人车的控制系统成本较低，装载在微型无人车上可代替无人驾驶汽车作为教学和科研平台，对无人驾驶行为进行研究。(2)微型无人车的控制系统中无人车的方向和速度闭环控制及紧急刹车功能都已固化在arm综合控制板的flash和Cpld中，而且工控机有8个USB接口和2个串口，方便添加传感器设备。开发人员只需修改图像处理、行为决策等即可完成所需的无人驾驶行为和智能交通所需无人车完成的任务，缩短了开发时间。(3)由于微型无人车控制系统采用的工控机本身就是便携式计算机，在车联网研究中所需的无人车与互联网连接很容易实现，便于辅助车联网研究中的演示和验证，可辅助对车联网系统效果进行预测与评价，便于生成优化方案，大大缩短实施时间。(4)本系统可作为自主可移动设备底盘用于工厂、室内等结构化环境中。附图说明图I是本技术提供的一种自主驾驶微型无人车的控制系统框图；图2是控制系统模块构成图；图3是控制系统流程图；图中1.摄像头，2.激光测距传感器，3.工控机，4.无线网卡，5.锂电池A，6.红外传感器，7.倾角传感器，8. arm综合控制板，9.车灯，10.舵机，11.编码器，12，无刷电调， 13.锂电池B，14.无刷电机。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术提供的一种自主驾驶微型无人车的控制系统进行介绍如图I所示，一种自主驾驶微型无人车的控制系统，包括工控机3、与工控机3相连的摄像头I、激光测距传感器2、无线网卡4、锂电池A5和arm综合控制板8，arm综合控制板8接有红外传感器6、倾角传感器7、车灯9、舵机10、编码器11和无刷电调12，锂电池 B13为arm综合控制板8、舵机10和无刷电调12提供电源电压，编码器11和无刷电调12 还与无刷电机14相连。摄像头I通过USB接口连接到工控机3，激光测距传感器2通过USB接口连接到工控机3，无线网卡4通过USB接口连接到工控机3，锂电池A5优选为12v通过电源线连接到工控机3 ;红外传感器6通过A/D接口连接到arm综合控制板8,倾角传感器7通过串口连接到arm综合控制板8，车灯9通过I/O接口连接到arm综合控制板8，舵机10 —端通过 PWM接口连接到arm综合控制板8，另一端连接到锂电池B13，锂电池B13优选为7. 4v。无刷电机14 一端连接到无刷电调12上，另一端连接到编码器11，无刷电调12 —端通过PWM接口连接到arm综合控制板8，另一端连接到锂电池B13，编码器11通过PWM接口连接到arm 综合控制板8 ;工控机3通过串口连接到arm综合控制板8。如图2所示，工控机3内部包括多个模块，具体如下图像采与预处理模块，激光传感器障碍检测模块，上述两个模块将获得并处理的数据存入工控机3的数据交换存储区模块，车道线检测与跟踪模块、障碍物检测与识别模块、红绿灯与斑马线识别模块和交通标志牌识别模块均与数据交换存储区模块相连，并进行数据交互；数据交换存储区模块相连的还有行为决策模块，且行为决策模块分别与网络通信模块和综合控制模块相连，综合控制模块还与红外测距模块和倾角测姿态模块相连，综合控制模块还分为车速控制模块、方向控制模块、换道超车模块、红灯停绿灯行模块以及灯语交互模块。图像采集与预处理模块对摄像头获得的数据进行采集和预处理，并将处理后的信息存储在数据交换存储区模块；车道线检测与跟踪模块从数据交换存储区模块中提取原始数据，并将处理完的车道线信息存储到数据交换存储区模块；障碍物检测与识别模块从数据交换存储区模块中提取原始数据，并将识别出的障碍物信息存储到数据交换存储区模块；红绿灯与斑马线识别模块从数据交换存储区模块中提取原始数据，并将识别出的红绿灯和斑马线信息存储到数据交换存储区模块；激光传感器障碍检测模块将检测的障碍信息存储到数据交换存储区模块；行为决策模块从数据交换存储区模块中提取所需的参数进行下一步决策，将所要完成的行为传递给综合控制模块，并可通过网络通信模块将关心的数据显示出来；红外测距模块和倾角测姿态模块分别将获得的距离和车的姿态传递给综合控制模块，综合控制模块将部分信息反馈到行为决策模块，并将行为转化为指令，以控制车速控制模块、方向控制模块、换道超车模块、红灯停绿灯行模块和灯语交互模块的执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自主驾驶微型无人车的控制系统，包括工控机（3）、与工控机（3）相连的摄像头（1）、激光测距传感器（2）、无线网卡（4）、锂电池A（5）和arm综合控制板（8），arm综合控制板（8）接有红外传感器（6）、倾角传感器（7）、车灯（9）、舵机（10）、编码器（11）和无刷电调（12），锂电池B（13）为arm综合控制板（8）、舵机（10）和无刷电调（12）提供电源电压，编码器（11）和无刷电调（12）还与无刷电机（14）相连。

【技术特征摘要】
1.一种自主驾驶微型无人车的控制系统，包括工控机(3)、与工控机(3)相连的摄像头(I)、激光测距传感器(2)、无线网卡(4)、锂电池A (5)和arm综合控制板(8)，arm综合控制板(8)接有红外传感器(6)、倾角传感器(7)、车灯(9)、舵机(10)、编码器(11)和无刷电调(12 )，锂电池B (13 )为arm综合控制板(8 )、舵机(10 )和无刷电调(12 )提供电源电压，编码器(11)和无刷电调(12)还与无刷电机(14)相连。2.根据权利要求I所述的一种自主驾驶微型无人车的控制系统，其特征在于所述摄像头(I)、激光测距传感器(2)、无线网卡(4)通过USB接口连接到工控机(3)，锂电池A (5)通过电源线连接到工控机(3);红外传感器(6)通过A/D接口连接到arm综合控制板(8),倾角传感器(7)通过串口连接到arm综合控制板(8)，车灯(9)通过I/O接口连接到arm综合控制板(8);舵机(10) —端通过PWM接口连接到arm综合控制板(8)，另一端连接到锂电池B (...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘同林，汤晓磊，张典国，许朋飞，
申请(专利权)人：中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所，
类型：实用新型
国别省市：