基于微型自主無人車的智能交通調(diào)度實(shí)物模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自主駕駛技術(shù)、智能交通領(lǐng)域以及室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種 基于微型自主無人車的智能交通調(diào)度實(shí)物模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能交通系統(tǒng)是當(dāng)前交通運(yùn)輸領(lǐng)域研究的前沿課題，是解決城市交通擁擠、改善 行車安全，提高交通運(yùn)輸效率和減少空氣污染的最佳途徑。交通調(diào)度算法和自主駕駛技術(shù) 是智能交通的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，而這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的理論進(jìn)展在實(shí)際環(huán)境中驗(yàn)證往往耗費(fèi)較 大成本，因此多采用軟件模擬或仿真驗(yàn)證，這種方法無法真實(shí)展現(xiàn)實(shí)際環(huán)境的各種情況。
[0003] 室內(nèi)的小型實(shí)物交通仿真模擬系統(tǒng)無疑是驗(yàn)證智能交通調(diào)度算法和自主駕駛技 術(shù)的理想平臺，然而當(dāng)前的交通模擬系統(tǒng)大多不具有智能性，只能按照設(shè)定程序進(jìn)行簡單 演示。少數(shù)具有智能性的平臺又往往只能進(jìn)行較為簡單的個體自主行為的驗(yàn)證，不具備進(jìn) 行系統(tǒng)級調(diào)度算法驗(yàn)證的條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] (一）要解決的技術(shù)問題
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何設(shè)計(jì)一種智能交通調(diào)度實(shí)物模擬系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn) 采用無人駕駛技術(shù)和智能交通調(diào)度技術(shù)的車輛在個體級和系統(tǒng)級的實(shí)物仿真驗(yàn)證。
[0006] (二）技術(shù)方案
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于微型自主無人車的智能交通調(diào)度 實(shí)物模擬系統(tǒng)，包括微型自主無人車、監(jiān)控調(diào)度計(jì)算機(jī)和室內(nèi)交通道路仿真沙盤，其中，
[0008] 所述微型自主無人車是搭載有攝像機(jī)、傳感器、工控計(jì)算機(jī)、電子標(biāo)簽讀卡器和單 片機(jī)的電動模型車，用于依靠機(jī)器視覺沿著室內(nèi)交通道路仿真沙盤的車道線按照交通規(guī)則 自主行駛，自動根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行超車換道、紅燈停車、識別交通標(biāo)志并作出相應(yīng)的動作， 同時讀取電子標(biāo)簽位置信息，并接收來自監(jiān)控調(diào)度計(jì)算機(jī)的信息，通過自主路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn) 交通擁堵躲避和出租呼叫應(yīng)答；
[0009] 所述監(jiān)控調(diào)度計(jì)算機(jī)通過無線局域網(wǎng)與微型自主無人車連接，用于實(shí)時顯示微 型自主無人車的位置和運(yùn)行參數(shù)，并且控制交通信號燈，向所述微型自主無人車發(fā)送信息 以進(jìn)行交通系統(tǒng)調(diào)度，可驗(yàn)證不同的規(guī)劃調(diào)度算法以及實(shí)時修改微型自主無人車的行駛程 序；
[0010] 所述室內(nèi)交通道路仿真沙盤采用高密度板基，以鋼結(jié)構(gòu)支撐，并具有黑色表面、白 色車道線、高架橋、十字路口交通燈、綠化帶及交通標(biāo)志，白色車道線上每隔一定距離鋪設(shè) 有電子標(biāo)簽用于車輛定位，每個電子標(biāo)簽有不同的ID號，表不每個電子標(biāo)簽的位置信息；
[0011] 所述工控計(jì)算機(jī)為X86工控機(jī)，X86工控機(jī)分別與攝像機(jī)和單片機(jī)連接，單片機(jī)為 ARM單片機(jī)，傳感器為紅外傳感器，紅外傳感器安裝在微型自主無人車的兩側(cè)車門處；所述 微型自主無人車還包括控制器、電子調(diào)速器、電機(jī)，以及用于反饋車輛的實(shí)時速度的測速編 碼器；所述電子標(biāo)簽讀卡器包括電子標(biāo)簽主控板及天線，天線安裝于微型自主無人車的車 底盤下面，通過電纜與電子標(biāo)簽主控板的I/O 口連接，電子標(biāo)簽主控板通過串口與X86工控 機(jī)通信。
[0012] 優(yōu)選地，由所述控制器、電子調(diào)速器、電機(jī)，以及用于反饋車輛的實(shí)時速度的測速 編碼器組成的車速控制系統(tǒng)采用分段閉環(huán)控制方法進(jìn)行車速控制，分段閉環(huán)控制方法實(shí)現(xiàn) 公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于微型自主無人車的智能交通調(diào)度實(shí)物模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括微型自 主無人車、監(jiān)控調(diào)度計(jì)算機(jī)和室內(nèi)交通道路仿真沙盤，其中， 所述微型自主無人車是搭載有攝像機(jī)、傳感器、工控計(jì)算機(jī)、電子標(biāo)簽讀卡器和單片機(jī) 的電動模型車，用于依靠機(jī)器視覺沿著室內(nèi)交通道路仿真沙盤的車道線按照交通規(guī)則自主 行駛，自動根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行超車換道、紅燈停車、識別交通標(biāo)志并作出相應(yīng)的動作，同時 讀取電子標(biāo)簽位置信息，并接收來自監(jiān)控調(diào)度計(jì)算機(jī)的信息，通過自主路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)交通 擁堵躲避和出租呼叫應(yīng)答； 所述監(jiān)控調(diào)度計(jì)算機(jī)通過無線局域網(wǎng)與微型自主無人車連接，用于實(shí)時顯示微型自主 無人車的位置和運(yùn)行參數(shù)，并且控制交通信號燈，向所述微型自主無人車發(fā)送信息以進(jìn)行 交通系統(tǒng)調(diào)度，可驗(yàn)證不同的規(guī)劃調(diào)度算法以及實(shí)時修改微型自主無人車的行駛程序； 所述室內(nèi)交通道路仿真沙盤采用高密度板基，以鋼結(jié)構(gòu)支撐，并具有黑色表面、白色車 道線、高架橋、十字路口交通燈、綠化帶及交通標(biāo)志，白色車道線上每隔一定距離鋪設(shè)有電 子標(biāo)簽用于車輛定位，每個電子標(biāo)簽有不同的ID號，表示每個電子標(biāo)簽的位置信息； 所述工控計(jì)算機(jī)為X86工控機(jī)，X86工控機(jī)分別與攝像機(jī)和單片機(jī)連接，單片機(jī)為ARM 單片機(jī)，傳感器為紅外傳感器，紅外傳感器安裝在微型自主無人車的兩側(cè)車門處；所述微 型自主無人車還包括控制器、電子調(diào)速器、電機(jī)，以及用于反饋車輛的實(shí)時速度的測速編碼 器；所述電子標(biāo)簽讀卡器包括電子標(biāo)簽主控板及天線，天線安裝于微型自主無人車的車底 盤下面，通過電纜與電子標(biāo)簽主控板的I/O 口連接，電子標(biāo)簽主控板通過串口與X86工控機(jī) 通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于微型自主無人車的智能交通調(diào)度實(shí)物模擬系統(tǒng)，其特征在 于，由所述控制器、電子調(diào)速器、電機(jī)，以及用于反饋車輛的實(shí)時速度的測速編碼器組成的 車速控制系統(tǒng)采用分段閉環(huán)控制方法進(jìn)行車速控制，分段閉環(huán)控制方法實(shí)現(xiàn)公式如下：
其中，u (k)為控制器輸出的油門控制量，e(k)為第k個采樣周期時測速編碼器實(shí)時反 饋的速度與給定值間的偏差，T為采樣周期，當(dāng)偏差值e(k)大于預(yù)設(shè)閾值E時，輸出正向最 大控制量Umax，當(dāng)偏差值e (k)小于-E時，輸出反向最大控制量-Umax，Kp、Kp Kd、E為可調(diào)參 數(shù)，Λ e (k) =e (k) -e (k-1)，所述油門控制量由所述電子調(diào)速器以PWM指令的形式發(fā)出。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的基于微型自主無人車的智能交通調(diào)度實(shí)物模擬系統(tǒng)，其特 征在于，在所述白色車道線上的分叉路口、轉(zhuǎn)向路口和十字路口的前、后位置鋪設(shè)所述電子 標(biāo)簽。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于微型自主無人車的智能交通調(diào)度實(shí)物模擬系統(tǒng)，屬于自主駕駛技術(shù)、智能交通領(lǐng)域以及室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以具有完全自主性的微型自主無人車和仿真沙盤為基礎(chǔ)，通過無線局域網(wǎng)和RFID室內(nèi)定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互聯(lián)以及對系統(tǒng)中各個自主微型無人車行駛位置和狀態(tài)的監(jiān)控，同時監(jiān)控調(diào)度計(jì)算機(jī)可以實(shí)時修改自動駕駛程序，通過設(shè)計(jì)各種算法智能調(diào)度無人車，實(shí)現(xiàn)了低成本、高安全性、高效率的自主駕駛和智能交通調(diào)度的實(shí)物驗(yàn)證平臺，也可用于研究車聯(lián)網(wǎng)中的些問題。
【IPC分類】G09B25-00
【公開號】CN104680914
【申請?zhí)枴緾N201310626931
【發(fā)明人】湯曉磊, 許朋飛
【申請人】中國航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五七研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月28日