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一种自动驾驶小型车

阅读：1031发布：2020-06-19

专利汇可以提供一种自动驾驶小型车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种自动驾驶小型车，属于无人驾驶车辆领域，包括车体、传感器模块、控制器和行驶执行装置，所述传感器模块采集车体位置信息和环境信息传递给控制器，所述控制器提出行驶路径信息传递给行驶执行装置，所述行驶执行装置控制车体行驶；所述控制器内置智能决策模块，所述智能决策模块根据传感器采集的位置信息和环境信息结合先验信息提出行驶路径。根据先验信息不断学习、改进行驶方式，能够在复杂或特殊的交通状况下选择最为安全、快捷的行驶方式。，下面是一种自动驾驶小型车专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自动驾驶小型车，包括车体（5），其特征在于，还包括传感器模块（1）、控制器（2）和行驶执行装置（3），所述传感器模块（1）采集车体（5）位置信息和环境信息传递给控制器（2），所述控制器（2）提出行驶路径信息传递给行驶执行装置（3），所述行驶执行装置（3）控制车体（5）行驶；
所述控制器（2）内置智能决策模块，所述智能决策模块根据传感器采集的位置信息和环境信息结合先验信息提出行驶路径。
2.根据权利要求1所述自动驾驶小型车，其特征在于，所述控制器（2）还内置虚拟交换机和若干程序模块，所述虚拟交换机包括若干虚拟总线，每条总线连接若干程序模块；连接同一条虚拟总线上的程序模块间通过订阅和/或发布方式进行数据通信，发布消息的程序模块不维护订阅的程序模块列表，订阅的程序模块不和发布消息的程序模块直接关联，逻辑上各模块只和虚拟总线直接通信。
3.根据权利要求1或2所述自动驾驶小型车，其特征在于，所述程序模块包括传感器信息处理模块、先验信息模块和行驶执行模块；
所述传感器信息处理模块用于处理传感器模块（1）获取的数据信息，识别道路、交通标识、障碍物、其他车辆及行人；
所述先验信息模块内置地图数据库、交通规则数据库和驾驶记录经验数据库，用于记录行驶记录，添加和修改内置的数据库，更新先验知识，提出先验信息；
所述行驶执行模块，驱动行驶执行装置（3）按照智能决策模块提出的路径行驶。
4.根据权利要求1 3任一所述自动驾驶小型车，其特征在于，所述智能决策模块包括任~
务决策模块和全局决策模块；所述任务决策模块用于确定任务模式；所述全局决策模块根据传感器信息处理模块、先验信息模块和任务决策模块传来的信息计算出合适的路径。
5.根据权利要求1 4任一所述自动驾驶小型车，其特征在于，所述传感器模块（1）包括~
定位装置、雷达装置和摄像机中至少一种，所述定位装置用于测量车体（5）的位置信息；所述雷达装置，用于检测道路信息和障碍物信息；所述摄像机用于拍摄行驶过程中的环境画面信息。
6.根据权利要求3所述自动驾驶小型车，其特征在于，传感器信息处理模块包括交通信号灯识别模块、交通标志识别模块、障碍物识别模块、道路线检测模块以及道路边缘检测模块，
所述交通信号灯识别模块，用于分析所述摄像机拍摄的图片，识别交通信号灯，并与预置的信号灯信息进行对比，判断交通信号灯状态；
所述交通标志识别模块，用于分析所述摄像机拍摄的图片，识别交通标志，并与预置的交通标志进行对比，判断交通标志含义；
所述障碍物识别模块，用于分析雷达设备检测的障碍物数据，计算其他车辆和行人的运到状态；
所述道路线检测模块，通过所述摄像机拍摄的图片和所述雷达设备检测的道路位置数据识别道路线；
所述道路边缘检测模块，通过所述摄像机拍摄的图片和所述雷达设备检测的道路边缘设备识别道路边缘。
7.根据权利要求1 6任一所述自动驾驶小型车，其特征在于，所述控制器（2）还内置日~
志记录模块和监控模块，所述日志记录模块用于其他程序模块的工作过程和数据；所述监控模块用于监测其他模块的运行情况，发现模块执行异常则发出警报、修复或终止执行。
8.根据权利要求3任一所述自动驾驶小型车，其特征在于，所述行驶执行模块包括若干继电器（4），所述继电器包括舵机继电器（4-1）和刹车继电器（4-2）和油门继电器（4-3），所述舵机继电器（4-1）连接车体（5）的舵机，控制车体（5）转向；所述刹车继电器（4-2）连接所述车体的刹车，控制车辆停止；所述油门继电器（4-3）连接所示车体的油门，控制车体（5）启动、加速及减速。
9.根据权利要求1 8任一所述自动驾驶小型车，其特征在于，还包括遥控装置（6）和远~
程控制装置（7），所述遥控装置（6）通过无线信号连接控制器（2），所述远程控制装置（7）通过通信网络连接控制器（2）。
10.根据权利要求1 9任一所述自动驾驶小型车，其特征在于，所述控制器（2）包括至少~
一个MUC、至少一个电压转换器、至少一个电源接口、至少一个串口、至少一个网口、至少一个USB口和至少三个I/O口组成的；所述电源接口通过电压转换器连接电源为MUC供电；所述MUC通过串口、网口和USB口连接所述通信网络；所述MUC通过一个I/O口连接遥控器的接收装置；所述MUC通过至少两个I/O口连接行驶执行装置（3）。

说明书全文

一种自动驾驶小型车

[0001]

技术领域

[0002] 本发明涉及一种小型车，尤其是一种具有自动驾驶功能的小型车，用于交通、运输或道路清扫等，属于无人驾驶车辆领域。

背景技术

[0003] 汽车引入人类生活，以孤立的模式运行，已有百余年历史。在过去的一百多年里，作为现代文明的重要标志，汽车颠覆了人类的生活方式，拓展了人类的活动空间，改变了整个社会形态，极大的提高了人类的移动生活品质，但是汽车需要驾驶员驾驶才能行驶，占用过多人力资源。近年来出现了各种各样的无人驾驶小车，这些无人驾驶小车能够完成运输小型货物、派送快件、清扫道路或道路测量等工作。

[0004] 中国专利文件CN101876827A公开了一种无人驾驶汽车，包括车体、设于车体外的车载摄像头和传感器、设于车体内的GPS卫星定位系统和电脑控制系统，所说的车载摄像头用于拍摄汽车附近的实时路况并将路况信息传送到电脑控制系统；所说的传感器用于感受汽车前进道路上的障碍物，并将障碍物信息传送给电脑控制系统；所说的GPS卫星定位系统用于确定最佳路径，并且获得通往目的地途径道路的实时路况信息，包括发生交通阻塞或者交通管制的路况信息；所说的电脑控制系统用于根据从车载摄像头、传感器及GPS卫星定位系统接收到的各种信息，控制汽车的启动、速度变换、方向变换、刹车、超车及停车，应对交通高峰和障碍物。但是传统的无人车只能根据摄像头、传感器信息以及GPS系统获取的行车环境确定行驶路径，外部的行车环境相似时只能按照预设程序做出固定行驶方式，预设程序时人为设定的，有可能并非最安全、最佳的行驶方案，并且道路情况各种各样，预设程序很难考虑到所有的交通情况，遇到交通情况较为复杂，或在行驶的道路上出现交通事故等特殊情况时，往往不能做出最佳的行驶方案，不仅会影响无人驾驶小车正常的工作，还会危害到无人驾驶小车自身和其他车辆的安全。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是现有技术中无人驾驶小车都是只能通过固定的方式进行行驶，在复杂或特殊的交通状况下无法做出改变，影响交通安全，进而提出了一种根据先验信息和传感器信息结合行驶方式的自动驾驶小型车，根据先验信息不断学习、改进行驶方式，能够在复杂或特殊的交通状况下选择最为安全、快捷的行驶方式。

[0006] 本发明所采取的技术方案是：本发明所述一种自动驾驶小型车，包括车体、传感器模块、控制器和行驶执行装置，所述传感器模块采集车体位置信息和环境信息传递给控制器，所述控制器提出行驶路径信息传递给行驶执行装置，所述行驶执行装置控制车体行驶；
所述控制器内置智能决策模块，所述智能决策模块根据传感器采集的位置信息和环境信息结合先验信息提出行驶路径。

[0007] 进一步地，所述控制器还内置虚拟交换机和若干程序模块，所述虚拟交换机包括若干虚拟总线，每条总线连接若干程序模块；连接同一条虚拟总线上的程序模块间通过订阅和/或发布方式进行数据通信，发布消息的程序模块不维护订阅的程序模块列表，订阅的程序模块不和发布消息的程序模块直接关联，逻辑上各模块只和虚拟总线直接通信。

[0008] 进一步地，所述程序模块包括传感器信息处理模块、先验信息模块和行驶执行模块；所述传感器信息处理模块用于处理传感器模块获取的数据信息，识别道路、交通标识、障碍物、其他车辆及行人；
所述先验信息模块内置地图数据库、交通规则数据库和驾驶记录经验数据库，用于记录行驶记录，添加和修改内置的数据库，更新先验知识，提出先验信息；
所述行驶执行模块，驱动行驶执行装置按照智能决策模块提出的路径行驶。

[0009] 进一步地，所述智能决策模块包括任务决策模块和全局决策模块；所述任务决策模块用于确定任务模式；所述全局决策模块根据传感器信息处理模块、先验信息模块和任务决策模块传来的信息计算出合适的路径。

[0010] 进一步地，所述传感器模块包括定位装置、雷达装置和摄像机中至少一种，所述定位装置用于测量车体的位置信息；所述雷达装置，用于检测道路信息和障碍物信息；所述摄像机用于拍摄行驶过程中的环境画面信息。

[0011] 进一步地，传感器信息处理模块包括交通信号灯识别模块、交通标志识别模块、障碍物识别模块、道路线检测模块以及道路边缘检测模块，所述交通信号灯识别模块，用于分析所述摄像机拍摄的图片，识别交通信号灯，并与预置的信号灯信息进行对比，判断交通信号灯状态；
所述交通标志识别模块，用于分析所述摄像机拍摄的图片，识别交通标志，并与预置的交通标志进行对比，判断交通标志含义；
所述障碍物识别模块，用于分析雷达设备检测的障碍物数据，计算其他车辆和行人的运到状态；
所述道路线检测模块，通过所述摄像机拍摄的图片和所述雷达设备检测的道路位置数据识别道路线；
所述道路边缘检测模块，通过所述摄像机拍摄的图片和所述雷达设备检测的道路边缘设备识别道路边缘。

[0012] 进一步地，所述控制器还内置日志记录模块和监控模块，所述日志记录模块用于其他程序模块的工作过程和数据；所述监控模块用于监测其他模块的运行情况，发现模块执行异常则发出警报、修复或终止执行。

[0013] 进一步地，所述行驶执行模块包括若干继电器，继电器舵机继电器和刹车继电器和油门继电器，所述舵机继电器连接车体的舵机，控制车体转向；所述刹车继电器连接所述车体的刹车，控制车辆停止；所述油门继电器连接所示车体的油门，控制车体启动、加速及减速。

[0014] 进一步地，还包括遥控装置和远程控制装置，所述遥控装置通过无线信号连接控制器，所述远程控制装置通过通信网络连接控制器。

[0015] 进一步地，所述控制器包括至少一个MUC、至少一个电压转换器、至少一个电源接口、至少一个串口、至少一个网口、至少一个USB口和至少三个I/O口组成的；所述电源接口通过电压转换器连接电源为MUC供电；所述MUC通过串口、网口和USB口连接所述通信网络；所述MUC通过一个I/O口连接遥控器的接收装置；所述MUC通过至少两个I/O口连接行驶执行装置。

[0016] 由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：（1）本发明所述小型遥控车自动驾驶系统，传感器模块能够获取车体位置信息和环境信息；控制器计算出合适的行驶路线；行驶执行装置能够控制车体的舵机、刹车和油门，根据控制器指令控制车体行驶；控制器内置智能决策模块，所述智能决策模块根据传感器采集的位置信息和环境信息结合先验信息提出行驶路径，先验信息是根据以往的行车经验提出，在行驶中遇到与以往行车经验相似的障碍物或交通情况时，提出最为安全和相对快捷的行驶方案；所述先验信息会不断更新，随着行车经验增多会不断完善，不断改进行驶方式，能够在复杂或特殊的交通状况下选择最为安全、快捷的行驶方式。

[0017] （2）本发明所述小型遥控车自动驾驶系统中所述控制器内置虚拟交换机和若干程序模块，虚拟交换机逻辑上由多条虚拟总线组成，每条总线连接若干程序模块，这些模块可以分布在不同计算机上；同一条总线上的模块间通过订阅/发布方式进行数据通信，发布消息的模块不维护订阅模块列表，订阅模块也不和消息发布模块直接关联，逻辑上各模块只和总线直接通信；各模块可以在虚拟总线上完成“热插拔”，随用随添加，随停随移除；虚拟交换机将通信功能从模块中剥离，模块之间不需要相互通信，程序模块之间不需要建立复杂的通信网络，使模块专注于自身事务处理，提高运行速度；同时虚拟交换机能长时间维持高性能可靠传输，方便了系统开发与维护。

[0018] （3）本发明所述小型遥控车自动驾驶系统中增加了遥控装置和远程控制装置，所述遥控装置通过无线信号连接控制器，所述远程控制装置通过通信网络连接控制器。遥控装置和远程控制装置是通过人工方式远程控制，在路况较为复杂的情况下，工作人员提出最佳的行驶路径，可以通过遥控器和远程控制装置控制车体行驶，控制器的先验信息模块记录本次人工操作，并更新先验信息，增加行驶经验，提高控制器处理特殊交通问题的能力。附图说明

[0019] 图1是本发明的结构示意图；图2是本发明虚拟交换机结构示意图；
图3是本发明程序模块原理示意图；
图4是本发明增加了遥控装置和远程控制装置结构示意图；
图5是本发明的控制器一种实施方式结构示意图；
其中：1、传感器模块，2、控制器，3、行驶执行装置，4、继电器，4-1、舵机继电器，4-2、刹车继电器，4-3、油门继电器，5、车体，6、遥控装置，7、远程控制装置。

具体实施方式

[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明：本实施方式中所述一种自动驾驶小型车，如图1所示，包括车体5、控制器2、传感器模块
1、和行驶执行装置3，所述控制器2内置智能决策模块；所述传感器模块1可以选择定位装置、雷达装置和摄像机至少一种，所述定位装置用于测量车体5的位置信息；所述雷达装置，用于检测道路信息和障碍物信息；所述摄像机用于拍摄行驶过程中的环境画面信息；在本实施方式中，所述传感器模块1优选定位装置和雷达装置，所述传感器模块1通过定位装置和雷达装置将位置信息和环境信息传递给智能决策模块；
所述智能决策模块包含先验信息模块，先验信息模块为智能决策模块提供先验信息，在本实施方式中所述先验信息包括交通规则、地图信息、驾驶经验和先验路径等，所述智能决策模块通过传感器模块1采集的位置信息和环境信息结合先验信息模块提出的先验信息计算出最佳行驶路径。

[0021] 全局决策模块在系统各时刻，如时，根据车辆当前状态构造多个决策行为，形成决策集，并对决策集中各决策行为用代价函数进行代价评估。其中，环境信息通过先验信息模块的全局及局部的网格地图信息得到；当前时刻车辆状态向量包含车辆位置、朝向角、速度、角速度、加速度信息，由传感器信息处理模块融合多个传感器采集的信息得到。代价函数评估所有决策行为，为全局决策模块获得最优决策提供依据。

[0022] 上述实施方式在使用时，所述传感器采集车体5位置信息和环境信息，所述位置信息为确定车体5位置的信息，如经纬度信息；所述环境信息为车体5行驶过程中的行车环境，用于保证车体5安全行驶，在本实施方式中包括道路位置、道路边缘信息、车辆、行人以及其他障碍物；所述先验信息模块会根据每次行驶记录不断更新，随着行车经验增多会不断完善，不断改进行驶方式，智能决策模块可以根据先验信息模块采集的先验信息结合。

[0023] 作为上述实施方式的改进，如图2所示，本实施方式中所述控制器还内置虚拟交换机和若干程序模块，所述虚拟交换机包括若干虚拟总线，每条总线连接若干程序模块；连接同一条虚拟总线上的程序模块间通过订阅和/或发布方式进行数据通信，发布消息的程序模块不维护订阅的程序模块列表，订阅的程序模块不和发布消息的程序模块直接关联，逻辑上各模块只和虚拟总线直接通信。

[0024] 上述实施方式在使用时，智能决策模块订阅先验信息模块的先验信息方式如下，首先智能决策模块向虚拟总线发出订阅先验信息模块的数据的消息，虚拟总线向先验信息模块转发订阅消息，先验信息模块接收到订阅消息后发送先验信息数据给虚拟总线，虚拟总线将先验信息数据传递给智能决策模块。传感器信息处理模块发布信息给智能决策模块方式如下，传感器信息处理模块将环境信息和位置信息传递给虚拟总线，虚拟总线将上述信息转发给智能决策模块。

[0025] 本实施方式为上述实施方式的改进，如图3所示，所述程序模块包括所述智能决策模块、传感器信息处理模块、先验信息模块和行驶执行模块；所述传感器信息处理模块用于处理传感器模块1获取的数据信息，用于识别道路、交通标识、障碍物、其他车辆及行人；所述先验信息模块内置地图数据库、交通规则数据库和驾驶记录经验数据库，用于记录行驶记录，添加和修改内置的数据库，更新先验知识，提出先验信息；所述行驶执行模块，驱动行驶执行装置3按照智能决策模块提出的路径行驶。

[0026] 本实施方式为上述实施方式的改进，所述智能决策模块包括任务决策模块和全局决策模块；所述任务决策模块用于确定任务模式；所述任务模式为自动驾驶功能的小型车所执行的行驶任务，在本实施方式中包括跟车模式、超车模式、循迹模式、换道模式、停车模式和避障模式等；所述全局决策模块根据传感器信息处理模块、先验地图模块和任务决策模块传来的信息计算出合适的路径，如例如遇到障碍物时，任务决策模式根据先验信息确定避障模式或停车模式，全局决策模式根据传感器信息处理模块计算出的障碍物大小、形状和移动速度等信息，以及先验模式提供的地图、以往类似障碍物绕行经验，结合任务决策模式确定的模式进行计算，确定最佳的行驶方式。

[0027] 本实施方式作为上述实施方式的改进，传感器信息处理模块包括交通信号灯识别模块、交通标志识别模块、障碍物识别模块、道路线检测模块以及道路边缘检测模块，所述交通信号灯识别模块，用于分析所述摄像机拍摄的图片，识别交通信号灯，并与预置的信号灯信息进行对比，判断交通信号灯状态；所述交通标志识别模块，用于分析所述摄像机拍摄的图片，识别交通标志，并与预置的交通标志进行对比，判断交通标志含义；
所述障碍物识别模块，用于分析雷达设备检测的障碍物数据，计算其他车辆和行人的运到状态；
所述道路线检测模块，通过所述摄像机拍摄的图片和所述雷达设备检测的道路位置数据识别道路线；
所述道路边缘检测模块，通过所述摄像机拍摄的图片和所述雷达设备检测的道路边缘设备识别道路边缘。

[0028] 作为上述实施方式的改进，在本实施方式中所述控制器还内置日志记录模块和监控模块，所述日志记录模块用于其他程序模块的工作过程和数据；用于维护或检修时查看各个程序模块是否正常运行；所述监控模块用于监测其他模块的运行情况，发现模块执行异常则发出警报、修复或终止执行。

[0029] 作为上述实施方式的改进，在本实施方式中所述行驶执行模块包括若干继电器4，继电器包括舵机继电器4-1、刹车继电器4-2和油门继电器4-2，所述舵机继电器4-1连接车体5的舵机，舵机继电器4-1 开关、动作直接控制舵机的工作，控制舵机运转，从而控制车体5转向；所述刹车继电器4-2连接刹车，控制车体5停止；所述油门继电器4-3连接车体的油门，上述继电器接收控制器2信号，根据信号控制车体行驶。

[0030] 作为上述实施方式的改进，如图4所示，本实施方式增加了遥控装置6和远程控制装置7，所述遥控装置6通过无线信号连接控制器2，所述远程控制装置7通过通信网络连接控制器2。遥控装置6和远程控制装置7是通过人工方式远程控制，在路况较为复杂的情况下，工作人员提出最佳的行驶路径，可以通过遥控器和远程控制装置7控制车体5行驶，控制器2的先验信息模块记录本次人工操作，并更新先验信息。

[0031] 作为上述实施方式的改进，如图5所示，本实施方式所述控制器2包括至少一个MUC、至少一个电压转换器、至少一个电源接口、至少一个串口、至少一个网口、至少一个USB口和至少三个I/O口组成的；所述电源接口通过电压转换器连接电源为MUC供电；所述MUC通过串口、网口和USB口连接所述通信网络；所述MUC通过一个I/O口连接遥控器的接收装置；所述MUC通过至少两个I/O口连接行驶执行装置3。

[0032] 上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

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