一种无人驾驶公交车的自动控制系统的制作方法

本发明涉及车辆的自动控制系统，特别是一种无人驾驶公交车的自动控制系统。

背景技术：

现有的无人驾驶公交车自动控制系统仅对无人驾驶公交车的启动、运行、停车和开关门等进行自动控制，依靠车内的驾驶仪来实现无人驾驶，仅能满足无人驾驶公交车的基本控制要求。现有无人驾驶公交车缺乏对路旁交通及周围环境识别情况的辨别能力，导致现有无人驾驶公交车的控制系统自动化程度不高，不能适应现代交通的发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种无人驾驶公交车的自动控制系统。该系统结构合理、操作方便，具备环境路况感知功能，通过导航系统等获取车辆在行驶过程中的实时位置信息，然后根据该信息驱动车辆，达到车辆无人操作、自动驾驶的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种无人驾驶公交车的自动控制系统包括主控室、PLC控制系统、车载电脑、导航系统、避险防撞系统和整车控制器。所述主控室与PLC控制系统无线连接，所述PLC控制系统接收主控室控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态及时反馈给主控室的控制中心。所述车载电脑、导航系统、避险防撞系统和整车控制器均与PLC控制系统电连接。所述整车控制器接收PLC控制系统的指令并对无人驾驶公交车进行控制。所述导航系统信号连接有地面基站、接收天线、RTK模块、陀螺仪、RFID读卡系统和RFID标签，其中陀螺仪安装于无人驾驶公交车本体上，RFID读卡系统安装于无人驾驶公交车的两侧，RFID标签布置于所述车辆行驶沿线的位置。所述接收天线用于接收所述导航系统的定位信息。所述RTK模块采用的RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。

其中的RFID读卡系统用于阅读所述车辆行驶沿线布置的RFID标签。所述RFID读卡系统和RFID标签组成的RFID设备的工作原理是：当RFID标签在距离0～10米范围内接近无人驾驶公交车上的RFID读卡系统时，RFID读卡系统受控发出微波查询信号；RFID标签收到查询信号后，将此信号与标签中的数据信息合成一体反射回RFID读卡系统，反射回的微波合成信息已携带有RFID标签的数据信息；RFID读卡系统接收到RFID标签发射回的微波合成信号后，经内部微处理器处理后即可将RFID标签贮存的识别代码等信息分别读取出，以获得无人驾驶公交车的实时位置信息。

其中的避险防撞系统信号连接有超声波、激光雷达、毫米波雷达和若干个视觉传感器。所述避险防撞系统获取视觉传感器等的信号，可实时监测无人驾驶公交车在行驶道路上与其他车辆的距离信号，并将距离信号传送至PLC控制系统。PLC控制系统通过与整车控制器之间的信号传输来控制车速，以实现避险防撞。通过导航系统与RFID设备的信号采集，能够准确确定无人驾驶公交车车体的位置与方向，进而通过PLC控制系统输出的转角纠偏量和车速信号，使得无人驾驶公交车按照规划的路线行驶。

为了进一步保证无人驾驶公交车行驶的安全性，前述的视觉传感器分别安装在车辆的前端、后端和车身两侧，进行更全面的路障探测以及倒车的安全性。

前述的整车控制器电连接有BMS系统、行走系统、转向系统、制动系统、胎压监测装置和无线充电系统。所述BMS系统用于管理无人驾驶公交车的动力电池，能够实现准确估测SOC，对动力电池的动态监测以及维持电池间的均衡。所述胎压监测装置在无人驾驶公交车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。整车控制器接收PLC控制系统发送的工作任务数据信息、路径规划信息和工作状态信息，同时通过与行走系统、转向系统与制动系统之间的信息传输，实现无人驾驶公交车的启停和转弯减速的控制，并实时接收导航信息经PLC控制系统传递的位置纠偏信号，使得无人驾驶公交车以一定的转角和车速实现在设定轨道上的行驶。

前述的转向系统包括电控单元、电机、扭矩传感器、减速器和转角编码器，所述电控单元、电机、扭矩传感器、减速器和转角编码器均连接于整车控制器。所述转角编码器设于转向柱和无人驾驶公交车的两侧车轮，通过对转向扭矩大小和方向的精确感应，实现对转向的精准控制。

前述的制动系统包括减速电机、刹车装置和转速编码器，所述减速电机、刹车装置和转速编码器均连接于整车控制器。通过减速电机反向旋转实现行车制动；整车断电后，减速电机自动抱死实现驻车制动；通过刹车装置实现主动制动，多种制动方式保障了无人驾驶公交车的制动安全。

前述的整车控制器还电连接有遥控驾驶系统、空调系统、车灯控制系统和喇叭控制系统，通过CAN通讯交换信息，以实现整车的协调运行。

前述的整车控制器采用PLC控制器。

前述的车载电脑电连接有显示器和车载音响,负责动画显示及语音播报，方便对车内乘客发送各种信息。

前述的视觉传感器为4～6个。在车身前端的视觉传感器用于探测正前方安全距离上是否有障碍物以及障碍物与车辆的实际距离。在车身两侧分别布置有视觉传感器，用于确保车辆在通过狭窄道路时，留有足够的安全距离。在车身后端设置的视觉传感器保证了倒车的安全性。

与现有技术相比，本发明结构合理、操作方便，通过导航系统、RFID设备以及视觉感知器等装置实时获得车辆在行驶过程中的位置信息，根据该信息驱动车辆的行驶以及对行驶路线进行校正，达到车辆无人操作、自动驾驶的目的。本发明是一种具备环境路况感知功能的自动行驶无人驾驶公交车控制系统，实现了无人驾驶公交车的智能驾驶。

附图说明

图1是本发明的连接关系示意图；

图2是本发明的结构示意图。

附图标记的含义：1-主控室，2-PLC控制系统，3-车载电脑，4-导航系统，5-避险防撞系统，6-整车控制器，7-地面基站，8-接收天线，9-RTK模块，10-陀螺仪，11-RFID读卡系统，12-RFID标签，13-显示器，14-车载音响，15-BMS系统，16-行走系统，17-转向系统，18-制动系统，19-胎压监测装置，20-无线充电系统，21-超声波，22-激光雷达，23-毫米波雷达，24-视觉传感器。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：如图1和图2所示，该种自动控制系统包括主控室1、PLC控制系统2、车载电脑3、导航系统4、避险防撞系统5和整车控制器6。主控室1与PLC控制系统2无线连接，PLC控制系统2接收主控室1控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态及时反馈给主控室1控制中心。车载电脑3、导航系统4、避险防撞系统5和整车控制器6均与PLC控制系统2电连接。整车控制器6接收PLC控制系统2的指令并对无人驾驶公交车进行控制。车载电脑3电连接有显示器13和车载音响14,负责动画显示及语音播报，方便对车内乘客发送各种信息。导航系统4信号连接有地面基站7、接收天线8、RTK模块9、陀螺仪10、RFID读卡系统11和RFID标签12，其中陀螺仪10安装于无人驾驶公交车本体上，RFID读卡系统11安装于无人驾驶公交车的两侧，RFID标签12布置于车辆行驶沿线的位置。接收天线8用于接收导航系统4的定位信息。RTK模块9采用的RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。其中的RFID读卡系统11用于阅读车辆行驶沿线布置的RFID标签12。RFID读卡系统11和RFID标签12组成的RFID设备的工作原理是：当RFID标签12在距离0～10米范围内接近无人驾驶公交车上的RFID读卡系统11时，RFID读卡系统11受控发出微波查询信号；RFID标签12收到查询信号后，将此信号与标签中的数据信息合成一体反射回RFID读卡系统11，反射回的微波合成信息已携带有RFID标签12的数据信息；RFID读卡系统11接收到RFID标签12发射回的微波合成信号后，经内部微处理器处理后即可将RFID标签12贮存的识别代码等信息分别读取出，以获得无人驾驶公交车的实时位置信息。

避险防撞系统5信号连接有超声波21、激光雷达22、毫米波雷达23和六个视觉传感器24。视觉传感器24分别安装在车辆的前端、后端和车身两侧，进行更全面的路障探测以及倒车的安全性。车身前端的三个视觉传感器24用于探测正前方安全距离上是否有障碍物以及障碍物与车辆的实际距离。在车身两侧分别布置有一个视觉传感器24，用于确保车辆在通过狭窄道路时，留有足够的安全距离。在车身后端设置的一个视觉传感器24保证了倒车的安全性。避险防撞系统5获取视觉传感器24等的信号，可实时监测无人驾驶公交车在行驶道路上与其他车辆的距离信号，并将距离信号传送至PLC控制系统2。PLC控制系统2通过与整车控制器6之间的信号传输来控制车速，以实现避险防撞。通过导航系统4与RFID设备的信号采集，能够准确确定无人驾驶公交车车体的位置与方向，进而通过PLC控制系统2输出的转角纠偏量和车速信号，使得无人驾驶公交车按照规划的路线行驶。

整车控制器6采用易福门PLC控制器，分别电连接有BMS系统15、行走系统16、转向系统17、制动系统18、胎压监测装置19和无线充电系统20。整车控制器6还电连接有遥控驾驶系统、空调系统、车灯控制系统和喇叭控制系统，通过CAN通讯交换信息，以实现整车的协调运行。BMS系统15用于管理无人驾驶公交车的动力电池，能够实现准确估测SOC，对动力电池的动态监测以及维持电池间的均衡。胎压监测装置19在无人驾驶公交车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。整车控制器6接收PLC控制系统2发送的工作任务数据信息、路径规划信息和工作状态信息，同时通过与行走系统16、转向系统17与制动系统18之间的信息传输，实现无人驾驶公交车的启停和转弯减速的控制，并实时接收导航信息经PLC控制系统2传递的位置纠偏信号，使得无人驾驶公交车以一定的转角和车速实现在设定轨道上的行驶。其中的转向系统17包括电控单元、电机、扭矩传感器、减速器和转角编码器，电控单元、电机、扭矩传感器、减速器和转角编码器均连接于整车控制器6。转角编码器设于转向柱和无人驾驶公交车的两侧车轮，通过对转向扭矩大小和方向的精确感应，实现对转向的精准控制。其中的制动系统18包括减速电机、刹车装置和转速编码器，减速电机、刹车装置和转速编码器均连接于整车控制器6。通过减速电机反向旋转实现行车制动；整车断电后，减速电机自动抱死实现驻车制动；通过刹车装置实现主动制动，多种制动方式保障了无人驾驶公交车的制动安全。

实施例2：如图1和图2所示，该种无人驾驶公交车的自动控制系统包括主控室1、PLC控制系统2、车载电脑3、导航系统4、避险防撞系统5和整车控制器6。主控室1与PLC控制系统2无线连接，PLC控制系统2接收主控室1控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态及时反馈给主控室1控制中心。车载电脑3、导航系统4、避险防撞系统5和整车控制器6均与PLC控制系统2电连接。整车控制器6接收PLC控制系统2的指令并对无人驾驶公交车进行控制。导航系统4信号连接有地面基站7、接收天线8、RTK模块9、陀螺仪10、RFID读卡系统11和RFID标签12，其中陀螺仪10安装于无人驾驶公交车本体上，RFID读卡系统11安装于无人驾驶公交车的两侧，RFID标签12布置于车辆行驶沿线的位置。接收天线8用于接收导航系统4的定位信息。RTK模块9采用的RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。

RFID读卡系统11用于阅读车辆行驶沿线布置的RFID标签12。RFID读卡系统11和RFID标签12组成的RFID设备的工作原理是：当RFID标签12在距离0～10米范围内接近无人驾驶公交车上的RFID读卡系统11时，RFID读卡系统11受控发出微波查询信号；RFID标签12收到查询信号后，将此信号与标签中的数据信息合成一体反射回RFID读卡系统11，反射回的微波合成信息已携带有RFID标签12的数据信息；RFID读卡系统11接收到RFID标签12发射回的微波合成信号后，经内部微处理器处理后即可将RFID标签12贮存的识别代码等信息分别读取出，以获得无人驾驶公交车的实时位置信息。避险防撞系统5信号连接有超声波21、激光雷达22、毫米波雷达23和若干个视觉传感器24，实现对路上障碍物和行人车辆的精确反应。

其中激光雷达22是根据激光遇到障碍后的折返时间，计算目标与自己的相对距离，还可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离，这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出3D环境地图，精度可达到厘米级别，测量角度可360度旋转，探测范围可达到100m。毫米波雷达23有不受天气情况和夜间的影响的特点，具有远距离探测、夜间工作、全天候工作、车速测量等能力，温度稳定性强，还不受气候影响，在雨雪、烟雾等恶劣环境下依然正常工作，从而实现了全方位全天候对障碍的准确测量。避险防撞系统5获取雷达以及视觉传感器24等的信号，可实时监测无人驾驶公交车在行驶道路上与其他车辆的距离信号，并将距离信号传送至PLC控制系统2。PLC控制系统2通过与整车控制器6之间的信号传输来控制车速，以实现避险防撞。通过导航系统4与RFID设备的信号采集，能够准确确定无人驾驶公交车车体的位置与方向，进而通过PLC控制系统2输出的转角纠偏量和车速信号，使得无人驾驶公交车按照规划的路线行驶。

本发明的工作过程：将设定的路线信息输入到主控室1的控制中心以及PLC控制系统2中，用于确定车辆行驶的范围，进行实际路径的匹配。在车辆行驶过程中，导航系统4获得当前车辆的定位信息，并与系统中设定的路线信息进行匹配，以确定车辆的行驶路径是否偏离设定的路线。导航系统4不断获取当前车辆的坐标信息，对车辆的行进路线进行校正。同时启动车上的RFID读卡系统11，获取不同路段的RFID标签12信息，将该信息通过PLC控制系统2转换成车辆行驶方式的指令，传送给整车控制器6，以实现车辆的自动控制。在车辆行驶过程中，打开视觉感知器24进行路障探测。PLC控制系统2通过获得的导航信息、RFID信息以及视觉感知器信息，将信息分析后传递给整车控制器6。整车控制器6接收PLC控制系统2发送的工作任务数据信息、路径规划信息、工作状态信息以及位置纠偏信号，同时通过与行走系统16、转向系统17与制动系统18之间的信息传输，实现无人驾驶公交车的启停和转弯减速的控制，使得无人驾驶公交车以一定的转角和车速实现在设定轨道上的行驶，直至车辆到达目的地。