基于魚群效應(yīng)的無信號交叉口車車協(xié)同控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于車輛控制領(lǐng)域，特別涉及一種無信號交叉口車車協(xié)同控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]道路交叉口是道路交通網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，不同方向的車流在此匯聚，容易引發(fā)車流之間的碰撞沖突。據(jù)公安部交通管理局統(tǒng)計(jì)，2011年9月份，全國共接報(bào)道路交通事故319471起，同比減少18442起，下降5.4%。涉及人員傷亡的交通事故17442起，造成5138人死亡、19214人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失1.1億元。其中，道路交叉口交通事故數(shù)約占總事故數(shù)的30%。當(dāng)前，我國亟須提高道路系統(tǒng)的安全尤其是交叉口的管理水平和技術(shù)水平。
[0003]交叉口車輛避撞是智能交通領(lǐng)域重要的研宄課題。隨著衛(wèi)星定位技術(shù)、無線通信技術(shù)和智能車輛技術(shù)的發(fā)展，車路協(xié)同技術(shù)逐漸為徹底解決交通問題提供了可能。所謂車車信息交互是指，車輛按照一定間隔將自車的具體位置、運(yùn)行狀態(tài)、行駛意圖等信息以無線通信的方式，發(fā)送給周圍車輛并接收周圍車輛發(fā)出的信息，綜合所有信息判斷是否存在潛在的沖突碰撞，依據(jù)一定的控制策略和算法對車輛的狀態(tài)參數(shù)等進(jìn)行調(diào)整。
[0004]對現(xiàn)有技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn):申請?zhí)枮椤?01210101461.9”的專利“一種基于車車通信的協(xié)同避撞裝置及避撞方法”設(shè)計(jì)了一套基于車車通信的避撞系統(tǒng)。利用車載傳感器裝置實(shí)時采集周圍車輛車距、車速等信息，判斷前后車距與安全車距的關(guān)系。但是其利用測距、測速傳感器只能測量車輛前方一定范圍內(nèi)車輛的信息。只是在后車調(diào)整車速后依然無法避免碰撞時，才利用車車通信告知前車調(diào)整車速避免碰撞。
[0005]申請?zhí)枮椤?01210214879.0”的專利“無信號交叉口車車協(xié)同避撞系統(tǒng)”提供了一種無信號交叉口車車協(xié)同避撞系統(tǒng)。基于車車通信，通過獲取自車及周圍車輛運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)來判斷潛在碰撞。該發(fā)明的局限性在于并未考慮換道超車等情況，只是通過減速或停車來避免碰撞。
[0006]申請?zhí)枮椤?01410127703.0”的專利“智能車路口通行方法及系統(tǒng)”介紹了自動駕駛車輛交叉口通行系統(tǒng)。其特點(diǎn)是首先記錄前期人類駕駛過程中的日志數(shù)據(jù)，通過導(dǎo)航模塊獲得指定路口 GPS動態(tài)信息，結(jié)合當(dāng)前時刻自動駕駛的自主駕駛狀態(tài)，完成路口通行，局限性是嚴(yán)重依賴前期人類駕駛的日志數(shù)據(jù)。
[0007]在無信號交叉口，往往存在交叉的道路上的車輛沖突的情況，且隨著車道數(shù)和車輛數(shù)的增加，沖突碰撞的可能性也急劇攀升。單純使用測距傳感器或雷達(dá)等裝置常常不能探測到車輛，存在一定的局限性。所以說，本領(lǐng)域亟需一種新的技術(shù)來改變這樣的現(xiàn)狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種用于無人駕駛車輛、設(shè)置有無線通信模塊、主動安全性高、道路利用率高的基于魚群效應(yīng)的無信號交叉口車車協(xié)同控制系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明是這樣設(shè)計(jì)的:
[0010]基于魚群效應(yīng)的無信號交叉口車車協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征在于:包括感知定位模塊、運(yùn)動控制模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互界面、電源管控模塊、路徑規(guī)劃模塊與決策控制豐吳塊；
[0011]所述的感知定位模塊包括環(huán)境感知與導(dǎo)航定位兩部分，具體包括DGPS定位裝置、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、雷達(dá)裝置與傳感器，感知定位模塊獲取的所有信息均發(fā)送至決策控制模塊中的信息處理單元；所述的DGPS定位裝置固定于控制臺內(nèi)部，用于獲取車輛的地理位置信息；所述的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括陀螺儀與加速度計(jì)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)固定于車輛內(nèi)部，用于獲取車輛的速度與位置信息；所述的雷達(dá)裝置包括激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)；所述的激光雷達(dá)固定于車輛頂部，用于掃描獲取車輛周圍的環(huán)境信息；所述的毫米波雷達(dá)固定于車輛的保險杠，用于掃描獲取車輛周圍的距離信息；所述的傳感器采用紅外線環(huán)境探測傳感器，傳感器固定于車輛兩側(cè)的后視鏡底部，用于獲取車輛周圍的天氣條件與路面狀況；
[0012]所述的運(yùn)動控制模塊包括運(yùn)動控制器、驅(qū)動器、執(zhí)行器、傳動部件與被控部件，運(yùn)動控制模塊固定于車輛內(nèi)部；所述的運(yùn)動控制模塊通過通訊線與路徑規(guī)劃模塊連接并接收路徑規(guī)劃模塊脈沖信號，運(yùn)動控制模塊根據(jù)路徑規(guī)劃模塊指令、電機(jī)的特性及預(yù)期的運(yùn)動目標(biāo)位置發(fā)出脈沖控制信號，對電控油門/踏板的開度和車輛轉(zhuǎn)向器裝置進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對車速和轉(zhuǎn)向的控制；
[0013]所述的無線通信模塊由收發(fā)裝置組成，固定于車輛頂部；所述的無線通信模塊通過通信電纜與決策控制模塊中的信息處理單元連接；
[0014]所述的人機(jī)交互界面包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元，人機(jī)交互界面固定于車輛中控臺中部；所述的人機(jī)交互界面通過通訊線與決策控制模塊連接，顯示自車和他車當(dāng)前的位置、車速、加速度、車輛設(shè)備狀態(tài)、車輛周圍環(huán)境信息；
[0015]所述的電源管控模塊包括蓄電池與電平轉(zhuǎn)換單元；所述的蓄電池為直流12v蓄電池；所述的電平轉(zhuǎn)換單元將直流12v電源轉(zhuǎn)換為直流5v或者交流220v ;所述的蓄電池與電平轉(zhuǎn)換單元固定于車輛內(nèi)部，蓄電池與電平轉(zhuǎn)換單元通過線束連接；
[0016]所述的路徑規(guī)劃模塊采用全局路徑規(guī)劃，裝載有電子地圖；所述的路徑規(guī)劃模塊通過通訊線與決策控制模塊連接并接收決策控制模塊指令，對具體的行車路徑進(jìn)行規(guī)劃；所述的路徑規(guī)劃模塊與決策控制模塊集成在一起，固定于車輛內(nèi)部；
[0017]所述的決策控制模塊包括中央處理器、信息處理單元與存儲單元；所述的信息處理單元選擇DSP作為處理單元，接收來自感知定位模塊發(fā)送的信息，并與無線通信模塊通過通訊線相連，接收其他車輛發(fā)送的信息；所述的信息處理單元對接收的信息進(jìn)行融合和濾波處理，并將處理的結(jié)果發(fā)送給中央處理器；所述的中央處理器綜合車輛的內(nèi)部和外部信息，對車輛行駛的軌跡進(jìn)行預(yù)測，判斷在通過交叉口的過程中是否存在碰撞風(fēng)險，計(jì)算出行車策略并通過無線通信模塊將行車策略發(fā)送出去；所述的存儲單元為固態(tài)硬盤，用于記錄車輛運(yùn)行信息和決策控制模塊運(yùn)算過程中的運(yùn)行信息。
[0018]所述的DGPS定位裝置通過螺絲固定于控制臺內(nèi)部；所述的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過剛性螺絲固定于車輛內(nèi)部；所述的激光雷達(dá)通過支架和螺絲固定于車輛頂部；所述的毫米波雷達(dá)通過螺栓固定于車輛的保險杠。
[0019]所述的運(yùn)動控制模塊控制系統(tǒng)采用變結(jié)構(gòu)控制，以車輛的速度、轉(zhuǎn)向?yàn)榉答?，即雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)形式。
[0020]所述的無線通信模塊的通信協(xié)議采用IEEE 802.1lp或DSRC。
[0021]所述的人機(jī)交互界面設(shè)置有預(yù)警裝置。
[0022]所述的路徑規(guī)劃模塊與決策控制模塊通過螺栓固定于車輛內(nèi)部。
[0023]基于魚群效應(yīng)的無信號交叉口車車協(xié)同控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括下述步驟，
[0024]步驟一、系統(tǒng)初始化；
[0025]將決策控制模塊中存儲單元的緩存清除，初始化各模塊的狀態(tài)，包括初始化車車協(xié)同無線通信模塊的網(wǎng)絡(luò)連接，檢測蓄電池電量是否足夠，決策控