CN104991580A - 无人驾驶车辆的控制***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车主动安全技术领域，特别涉及一种无人驾驶车辆的控制***，包括ECU控制器、制动单元、转向单元、电子油门单元、车速传感器以及转角传感器；ECU控制器接收车辆速度的控制命令并根据实际车速信号进行动态的PID闭环控制后输出速度控制指令实现车辆速度的控制；ECU控制器还接收车辆角度及角速度的控制命令并根据实际转角信号进行角度及角速度的动态PID闭环控制后实现车辆方向的控制，并公开了该***的控制方法。本***为单独的对车辆转向和速度进行精确的控制，将决策控制这一块独立出去，提高了***的灵活性和实用性，能够适用于不同车辆，同时采用的闭环控制，能够保证控制过程的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车主动安全技术领域，特别涉及一种无人驾驶车辆的控制***及其控制方法。
背景技术
安全是拉动无人驾驶车需求增长的主要因素。每年，驾驶员们的疏忽大意都会导致许多事故。既然驾驶员失误百出，汽车制造商们当然要集中精力设计能确保汽车安全的***。“无人”驾驶成为人们的新期盼。无人驾驶汽车是通过车载传感***感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。具体来说，就是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。对车辆的转向和速度的控制，是实现无人驾驶的重要环节。但目前很多无人驾驶控制***都是一体化的***，没有很好的灵活性和实用性，不能和其他***集成实现各种智能驾驶功能。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种具有很强的灵活性和实用性的无人驾驶车辆的控制***。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种无人驾驶车辆的控制***，包括ECU控制器、制动单元、转向单元、电子油门单元、车速传感器以及转角传感器；ECU控制器接收车辆速度的控制命令并根据车速传感器检测到的实际车速信号进行动态的PID闭环控制后输出速度控制指令至制动单元和电子油门单元实现车辆速度的控制；ECU控制器还接收车辆角度及角速度的控制命令并根据转角传感器检测到的实际转角信号进行角度及角速度的动态PID闭环控制后输出方向控制指令至转向单元实现车辆方向的控制。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本***为单独的对车辆转向和速度进行精确的控制，将决策控制这一块独立出去，提高了***的灵活性和实用性，能够适用于不同车辆，同时采用的闭环控制，能够保证控制过程的精确度。
本发明的另一个目的在于提供一种具有很强的灵活性和实用性的无人驾驶车辆的控制***的控制方法。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种无人驾驶车辆的控制***的控制方法，包括如下步骤：(A)开启无人驾驶模式，***进行初始化，即通过制动单元、电子油门单元控制车辆的速度为零，通过转向单元控制方向盘处在中间位置；(B)当接收到加速命令的时候，ECU控制器分析目标速度以及加速度大小来控制***加速到目标速度值，并根据车速传感器反馈的实际车速信号动态协调制动单元及电子油门单元实施加速控制；(C)当接收到减速命令的时候，ECU控制器分析目标速度以及减速度大小来控制***减速到目标速度值，并根据车速传感器反馈的实际车速信号动态协调制动单元及电子油门单元实施减速控制；(D)当接收到转向命令的时候，ECU控制器分析目标角度以及角速度大小来控制***转向到目标角度，并根据转角传感器反馈的实际角度信号动态调整转向单元实施左转或右转控制。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本***为单独的对车辆转向和速度进行精确的控制，将决策控制这一块独立出去，提高了***的灵活性和实用性，能够适用于不同车辆，同时采用的闭环控制，能够保证控制过程的精确度。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
具体实施方式
下面结合图1，对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1，一种无人驾驶车辆的控制***，包括ECU控制器10、制动单元20、转向单元30、电子油门单元40、车速传感器50以及转角传感器60；ECU控制器10接收车辆速度的控制命令并根据车速传感器50检测到的实际车速信号进行动态的PID闭环控制后输出速度控制指令至制动单元20和电子油门单元40实现车辆速度的控制；ECU控制器10还接收车辆角度及角速度的控制命令并根据转角传感器60检测到的实际转角信号进行角度及角速度的动态PID闭环控制后输出方向控制指令至转向单元30实现车辆方向的控制。本控制***仅用于实现当接收到转向、加减速命令时，如何对车辆进行控制，在本公司同日申请的专利《自动跟车***及其控制方法》中记载了更为详细的方案，前面所述及ECU控制器10接收到的车辆速度的控制命令、车辆角度及角速度的控制命令就是《自动跟车***及其控制方法》中的处理模块所发出的，本发明的要点在于控制，因此未就处理模块进行详细阐述。PID即比例-积分-微分控制器，是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。它是基于反馈的概念以减少不确定性，反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正***的响应，执行调节控制。
这里，通过设置车速传感器50，ECU控制器10能够获取到实时的车速，再与所接收到的车辆速度控制命令进行PID闭环控制，可以保证控制的准确性和精度。同理，对于车辆角度及角速度的控制命令也采用闭环控制。本实施例中提供单独的无人驾驶车辆的控制***，将无人驾驶的逻辑判断和执行模块分开，这样，就能与其他的逻辑判断模块进行配合使用，解决了车辆的无人控制问题，适用性非常广。
优选地，所述的制动单元20包括第一功率驱动电路21、第一电机22以及电制动器23，ECU控制器10输出的速度控制指令包括减速指令，第一功率驱动电路21接收减速指令并根据该指令输出相应的驱动信号至第一电机22，第一电机22转动并带动电制动器23动作实现车辆的减速；ECU控制器10输出的速度控制指令还包括加速指令，电子油门单元40接收加速指令后控制电子油门的大小实现车辆的加速。通过第一电机22和电制动器23进行车辆减速，控制起来更为稳定。电制动器23的具体结构在发明专利《汽车线控制动***的制动控制方法及电制动器》(申请号：201110310980.1；公开日：2012年04月18日)中已经公开，当然也可以采用其他类似结构的电制动器23，这里对电制动器23的形状和结构并不做具体的限定，只要其能实现制动功能即可。
优选地，所述的转向单元30包括第二功率驱动电路31、第二电机32以及转向机33，ECU控制器10输出方向控制指令至第二功率驱动电路31，第二功率驱动电路31接收该指令后输出相应的驱动信号至第二电机32，第二电机32转动并带动转向机33动作实现车辆方向的控制。转向单元30采用的是管柱式助力方式，通过驱动管柱上的第二电机32的左右转动，带动减速机构拉动转向机实施左右转向，本实施例中的第二电机32包括电机本体及其附带的减速机构。
作为本发明的优选方案，本***还包括人机交互单元70、电源单元80，所述的人机交互单元70包括按钮和显示器，用户通过按钮开启或关闭控制***，显示器用于显示控制***的故障信息；电源单元80为ECU控制器10供电。在速度、方向控制环节，***实时动态检测故障，对出现的故障以CAN的方式向外发送故障信息，设置人机交互单元70后，可以显示故障；并且，通过人机交互单元70，用户可以随时开启/关闭本***，使用起来非常的方便。
优选地，所述的ECU控制器10通过CAN网路接收车辆速度、角度及角速度的控制命令，控制***的故障信息通过CAN网络输出。通过CAN网络进行数据传输，可以保证传输速率和准确性。
本发明中还公开了一种无人驾驶车辆的控制***的控制方法，包括如下步骤：(A)开启无人驾驶模式，***进行初始化，即通过制动单元20、电子油门单元40控制车辆的速度为零，通过转向单元30控制方向盘处在中间位置；(B)当接收到加速命令的时候，ECU控制器10分析目标速度以及加速度大小来控制***加速到目标速度值，并根据车速传感器50反馈的实际车速信号动态协调制动单元20及电子油门单元40实施加速控制；(C)当接收到减速命令的时候，ECU控制器10分析目标速度以及减速度大小来控制***减速到目标速度值，并根据车速传感器50反馈的实际车速信号动态协调制动单元20及电子油门单元40实施减速控制；(D)当接收到转向命令的时候，ECU控制器10分析目标角度以及角速度大小来控制***转向到目标角度，并根据转角传感器60反馈的实际角度信号动态调整转向单元30实施左转或右转控制。所述的步骤D中，ECU控制器10通过驱动第二功率驱动电路31驱动第二电机32的左右转动，带动减速机构拉动转向机33实施左转或右转控制。通过该方法，可有效实现车辆的无人控制，包括加速、减速、左转向以及右转向。
Claims (7)
1.一种无人驾驶车辆的控制***，其特征在于：包括ECU控制器(10)、制动单元(20)、转向单元(30)、电子油门单元(40)、车速传感器(50)以及转角传感器(60)；ECU控制器(10)接收车辆速度的控制命令并根据车速传感器(50)检测到的实际车速信号进行动态的PID闭环控制后输出速度控制指令至制动单元(20)和电子油门单元(40)实现车辆速度的控制；ECU控制器(10)还接收车辆角度及角速度的控制命令并根据转角传感器(60)检测到的实际转角信号进行角度及角速度的动态PID闭环控制后输出方向控制指令至转向单元(30)实现车辆方向的控制。
2.如权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制***，其特征在于：所述的制动单元(20)包括第一功率驱动电路(21)、第一电机(22)以及电制动器(23)，ECU控制器(10)输出的速度控制指令包括减速指令，第一功率驱动电路(21)接收减速指令并根据该指令输出相应的驱动信号至第一电机(22)，第一电机(22)转动并带动电制动器(23)动作实现车辆的减速；ECU控制器(10)输出的速度控制指令还包括加速指令，电子油门单元(40)接收加速指令后控制电子油门的大小实现车辆的加速。
3.如权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制***，其特征在于：所述的转向单元(30)包括第二功率驱动电路(31)、第二电机(32)以及转向机(33)，ECU控制器(10)输出方向控制指令至第二功率驱动电路(31)，第二功率驱动电路(31)接收该指令后输出相应的驱动信号至第二电机(32)，第二电机(32)转动并带动转向机(33)动作实现车辆方向的控制。
4.如权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制***，其特征在于：还包括人机交互单元(70)、电源单元(80)，所述的人机交互单元(70)包括按钮和显示器，用户通过按钮开启或关闭控制***，显示器用于显示控制***的故障信息；电源单元(80)为ECU控制器(10)供电。
5.如权利要求4所述的无人驾驶车辆的控制***，其特征在于：所述的ECU控制器(10)通过CAN网路接收车辆速度、角度及角速度的控制命令，控制***的故障信息通过CAN网络输出。
6.一种无人驾驶车辆的控制***的控制方法，包括如下步骤：
(A)开启无人驾驶模式，***进行初始化，即通过制动单元(20)、电子油门单元(40)控制车辆的速度为零，通过转向单元(30)控制方向盘处在中间位置；
(B)当接收到加速命令的时候，ECU控制器(10)分析目标速度以及加速度大小来控制***加速到目标速度值，并根据车速传感器(50)反馈的实际车速信号动态协调制动单元(20)及电子油门单元(40)实施加速控制；
(C)当接收到减速命令的时候，ECU控制器(10)分析目标速度以及减速度大小来控制***减速到目标速度值，并根据车速传感器(50)反馈的实际车速信号动态协调制动单元(20)及电子油门单元(40)实施减速控制；
(D)当接收到转向命令的时候，ECU控制器(10)分析目标角度以及角速度大小来控制***转向到目标角度，并根据转角传感器(60)反馈的实际角度信号动态调整转向单元(30)实施左转或右转控制。
7.如权利要求6所述的无人驾驶车辆的控制***的控制方法，其特征在于：所述的步骤D中，ECU控制器(10)通过驱动第二功率驱动电路(31)驱动第二电机(32)的左右转动，带动减速机构拉动转向机(33)实施左转或右转控制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151021 |