V j和角 速度4发送到车辆控制器进行调整跟随车辆R郝线速度^和角速度ω '人而确保车队在 编队的情况下进行避障。
[0030] 本发明公开的基于信息物理网的车队智能避障装置及避障方法在车队保持相对 稳定行驶的前提下，考虑实际道路障碍物情况，增强了车辆编队的避障能力。
【附图说明】
[0031] 图1是根据本发明实施例的基于信息物理网的车队智能避障装置的控制整体框 图；
[0032] 图2是根据本发明实施例的基于信息物理网的车队智能避障装置的示意性避障 位置关系坐标图；
[0033] 图3是根据本发明实施例的基于信息物理网的车队智能避障方法的流程图。
[0034] 图4是根据本发明另一个实施例的基于信息物理网的车队智能避障方法的流程 图。
[0035] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
【具体实施方式】
[0036] 本发明的实施例描述了一种基于信息物理网的车队智能避障装置，其中，所述车 队包括领航车辆R 1和跟随车辆R 。根据如图1所示的基于信息物理网的车队智能避障装 置的控制整体框图，设在车队中的每辆车Ri、R,上的所述车队智能避障装置包括车外传感 器模块1、GPS定位模块2、无线通信模块3和中央处理单元模块4。
[0037] 车外传感器模块1包括用于检测前方障碍物的红外传感器5和用于检测车行驶速 度的速度传感器6。
[0038] GPS定位模块2安装在每辆车民、&前端中间位置用于实时采集所述车的位置信 息且同步时间。
[0039] 所述无线通信模块3包括无线网卡和无线路由器用于与所述车队中的其他车辆 建立网络连接。
[0040] 用于实现通信和应用协议的所述中央处理单元模块4通过无线通信模块3接收车 辆的速度、位置信息并处理，当红外传感器5检测前方存在障碍物，所述中央处理单元模块 4通过公式F-I计算获得跟随车辆&的线速度V 角速度ω j(3
[0041] 如图2所示的是根据本发明实施例的基于信息物理网的车队智能避障装置的示 意性避障位置关系坐标图，建立平面坐标系{〇, X，Y}，其中X轴代表东向位置，Y轴代表北 向位置，（Xpyi, 9i，Vi，Qi)和（x_j，yj，θ」，'，ω)分别表示领航车辆Ri和跟随车辆R j的 位置、角度、线速度和角速度，Φ ^和I ^分别表示领航车辆R i和跟随车辆R j间相对角度和 距离，d表示车质心到轴心的距离，δ表示跟随车辆与障碍物间的最近距离。我们定义一个 虚拟车辆R k，它以恒定线速度Vk相切于障碍物的方向Θ !；沿着障碍物运动，即θ 4勺运动方 向Vk始终垂直于R i与虚拟车辆R k的连线S。
[0042] 根据领航车辆R1、跟随车辆Rj和虚拟车辆R k建立速度关系公式
[0043] (1)
[0044] .由于vk*向始终垂直于δ jk方向，
即 故⑴式可以写成 〇 CN 105159291 A ^ b/丫贝
[0045] (2)
[0046] 其中Ykj= Θ k-e j。由⑵式可得跟随车辆_勺线速度、角速度，即公式F-I如 下：
[0047]
[0048] 为常数，1,为领航车辆R i和跟随车辆R之间的相对距离，d表示跟随车辆R ,质心到轴心的 距离，其中定义虚拟车辆Rk，它以恒定线速度vk相切于障碍物的方向Θ k沿着障碍物运动， 即9k的运动方向Vk始终垂直于与虚拟车辆R k的连线δ ]k，δ ]k表示跟随车辆与障碍 物间的最近距离，9k为虚拟车辆Rk相切于障碍物的方向，Θ P 分别是领航车辆^和跟 随车辆R,的角度，V P V]分别是领航车辆R i和跟随车辆R的线速度，Φ JP U,分别表示领 航车辆R1和跟随车辆R /司相对角度和距离。
[0049] 跟随车辆Rj通过CAN总线8将中央处理单元模块1获得的线速度V j和角速度ω j 发送到车辆控制器7进行调整跟随车辆R,的线速度^和角速度ω ,从而确保车队在编队 的情况下进行避障。
[0050] 在一个实施例中，车外传感器模块1在车辆Ri、Rj左前侧和右前侧分别安装红外传 感器5用于检测前方障碍物，在车轮轴上安装速度传感器6用于检测车辆Rp 1^行驶的速 度。
[0051] 在一个实施例中，GPS定位模块2含有GPS天线及转接线，其供电电压为5V。
[0052] 在一个实施例中，所述无线通信模块3采用FPV 5. 8G 200MW发送接收套装，其供 电电压均为12V。
[0053] 在一个实施例中，所述中央处理单元模4块为嵌入式DSP处理单元。
[0054] 在另一个实施例中，所述车外传感器模块1还包括可视测量装置用于监测障碍 物。
[0055] 如图3所述的根据本发明实施例的基于信息物理网的车队智能避障方法的流程 图。本发明的一个实施例还详细说明了一种基于信息物理网的车队智能避障方法。
[0056] 第一步骤Sl中，进行车队编队，其中所述车队包括领航车辆R1和跟随车辆R ,，设 在车队中的每辆车R1、R,上的所述车队智能避障装置包括车外传感器模块I、GPS定位模块 2、无线通信模块3和中央处理单元模块4。
[0057] 车外传感器模块1包括用于检测前方障碍物的红外传感器5和用于检测车行驶速 度的速度传感器6。
[0058] GPS定位模块2安装在每辆车民、&前端中间位置用于实时采集所述车的位置信 息且同步时间。
[0059] 所述无线通信模块3包括无线网卡和无线路由器用于与所述车队中的其他车辆 建立网络连接。
[0060] 用于实现通信和应用协议的所述中央处理单元模块4通过无线通信模块3接收车 辆的速度、位置信息并处理。
[0061] 第二步骤S2中，红外传感器5检测前方是否存在障碍物，如果存在障碍物，所述中 央处理单元模块4建立坐标系，并通过公式F-I计算获得跟随车辆R j的线速度V jP角速度 ω j，公式F_1如下：
[0062]
[0063] , 为常数，1,为领航车辆R i和跟随车辆R之间的相对距离，d表示跟随车辆R ,质心到轴心的 距离，其中定义虚拟车辆Rk，它以恒定线速度vk相切于障碍物的方向Θ k沿着障碍物运动， 即9k的运动方向Vk始终垂直于与虚拟车辆R k的连线δ ]k，δ ]k表示跟随车辆与障碍 物间的最近距离，9k为虚拟车辆Rk相切于障碍物的方向，Θ P 分别是领航车辆^和跟 随车辆R,的角度，V P V]分别是领航车辆R i和跟随车辆R的线速度，Φ JP U,分别表示领 航车辆R1和跟随车辆R /司相对角度和距离。
[0064] 跟随车辆&通过CAN总线8将中央处理单元模块获得的线速度^和角速度ω ^发 送到车辆控制器7进行调整跟随车辆1^的线速度^和角速度ω '人而确保车队在编队的 情况下进行避障。
[0065] 如图4所述的根据本发明另一个实施例的基于信息物理网的车队智能避障方法 的流程图。其说明了另一个基于信息物理网的车队智能避障方法。
[0066] 第一步骤Sl中，进行车队编队，其中所述车队包括领航车辆R1和跟随车辆R ,，设 在车队中的每辆车R1、R,上的所述车队智能避障装置包括车外传感器模块I、GPS定位模块 2、无线通信模块3和中央处理单元模块4。
[0067] 车外传感器模块1包括用于检测前方障碍物的红外传感器5和用于检测车行驶速 度的速度传感器6。
[0068] 6PS定位模块2安装在每辆车民、&前端中间位置用于实时采集所述车的位置信 息且同步时间。
[0069] 所述无线通信模块3包括无线网卡和无线路由器用于与所述车队中的其他车辆 建立网络连接。
[0070] 用于实现通信和应用协议的所述中央处理单元模块4通过无线通信模块3接收车 辆的速度、位置信息并处理。
[0071 ] 第二步骤S2中，领航车辆R1根据GPS定位模块2进行导航，GPS定位模块2上的 图像测量装置检测前方是否存在障碍物，如果存在障碍物，跟随车辆R,