CN113085897B - 一种自动驾驶车辆的车速控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶车辆的车速控制***,包括：安装在车上的联网计算机，与联网计算机信号连接的无线通信模块和语音处理模块；以及安装在路面上用于检测车道上行驶车辆数量的多个地磁传感器；所述的多个地磁传感器分别与微处理器的输入端信号连接，微处理器的输出端信号连接有无线通信模块；所述的联网计算机和微处理器分别通过各自的无线通信模块与总控中心连接，进行信号传输。本发明通过微处理器与联网计算机将数据进行处理后，得到控制车辆的行驶车速。该***得到的车辆行驶车速，使得车辆在城区车道上也能进行自动驾驶，增加驾驶者的舒适度。

Description

一种自动驾驶车辆的车速控制***
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种自动驾驶车辆的车速控制***。
背景技术
自动驾驶车辆的控制主要分为横向控制和纵向控制，纵向控制主要负责控制车辆的行驶车速如车辆的加、减速，目前自动驾驶车辆的纵向控制车速主要是由自适应跟车时前方车辆的速度或驾驶员人为设置而决定的，例如，自适应巡航技术基于车辆驾驶员设定的速度通过加速或减速进行速度控制，使车辆保持在设定速度的一定范围内行驶。当雷达或者摄像头探测到正前方有车时，***通过控制电动机或制动***来使自车与前车保持一定距离，跟踪前车，并使车辆的车速与前车保持一致。
但是，自动驾驶车辆在城市车道中行驶时，车辆的速度变化较大；自动驾驶车辆无法完全的与前车保持一致。导致自动驾驶的车速在城市车道上行驶时，无法准确的控制车速。还是需要驾驶者对车速进行操控。降低了自动驾驶的舒适度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种自动驾驶车辆的车速控制***；能有效的解决上述的技术问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种自动驾驶车辆的车速控制***,包括：安装在车上的联网计算机，与联网计算机信号连接的无线通信模块和语音处理模块；以及安装在路面上用于检测车道上行驶车辆数量的多个地磁传感器；所述的多个地磁传感器分别与微处理器的输入端信号连接，微处理器的输出端信号连接有无线通信模块；所述的联网计算机和微处理器分别通过各自的无线通信模块与总控中心连接，进行信号传输。
进一步的，所述的联网计算机根据总控中心提供的道路情况选择驾驶模式；驾驶模式设置有三种，分别为：舒适模式、运动模式和自动模式；所述的舒适模式是指正常道路状况下驾驶中追求舒适，油耗低的一种运行模式；所述的运动模式是应用在爬坡、超车与高速驾驶中；所述的自动模式是会根据道路情况自动选择；在自动模式下，联网计算机与总控中心进行信息交互，得到实时交通信息，并对实时交通信息进行分析，自动选择路况最佳的行驶路线。
进一步的，所述的地磁传感器将其测试的数据实时的传送给微处理器，所述的微处理器根据获取得到的地磁传感器数据，可计算得到车道上每辆车的平均速度Viav的值，并将该每辆车的平均速度Viav的值通过总控中心发送至联网计算机。
进一步的，所述微处理器根据获取得到的地磁传感器数据，计算得到每一条车道上的车流量信息、候车数辆信息和需要等待的时间的具体方式如下：
步骤一：每个车道安装4个传感器，分别为安装在车道末端的1号地磁传感器β，和安装在车道起始端的4号地磁传感器γ，以及安装在车道前进方向的导向实线的末端和起始点位置处的2号地磁传感器η和3号地磁传感器α；
步骤二：1号地磁传感器负责检测离开车道的车辆，当有车辆经过1号地磁传感器时，微处理器记录β1、β2……βn ；
4号地磁传感器负责检测进入车道的车辆，当有车辆经过4号地磁传感器时，微处理器记录γ1、γ2……γn；微处理器通过公式（1）得到当前的车道车辆总数，具体的公式（1）如下：
γn-βn=θn （1）；
步骤三：2号地磁传感器和3号地磁传感器分别与1号地磁传感器结合，对进入车道后需要候车的车辆进行计数；
1号地磁传感器与2号地磁传感器相结合，用于对候车数量较少时的判断；控制器将经过2号地磁传感器的车辆记录为η1、η2……ηn；微处理器通过公式（2）得到当前的车道候车数量，具体的公式（2）如下：
ηn-βn=λn （2）；
1号地磁传感器与3号地磁传感器相结合，用于对候车数量较多时的判断；当候车车辆数较多时，2号传感器被等候车辆覆盖，无法进行准确的计数；则采用3号地磁传感器对候车车辆进行判断；控制器将经过3号地磁传感器的车辆记录为α1、α2……αn；微处理器通过公式（3）得到当前的车道候车数量，具体的公式（3）如下：
αn-βn=λn （3）；
步骤四：微处理器通过上述方式获得每一个车道上的候车车辆后，微处理器计数某一车道上的车辆数为Ni辆车，i表示车道序号；
在微处理器中提前输入绿灯的时间Ti1值，通过1号地磁传感器上传的数据，微处理器可得到某个绿灯时间通过的车辆数，将其记录为Ni1，然后通过公式（4）可得出上一绿灯时段通过一辆车的平均用时Tia1的值，具体的公式（4）如下：
Tia1=Ti1/Ni1 （4）；
再对之前的n个绿灯时段通过一辆车的平均用时的数据取平均值，即可通过公式（5）得到一辆车在该车道上需要使用的估算用时Tiav的值，具体的公式（5）如下：
Tiav=Average（Tia1，Tia2，....，Tian） （5）；
在得到每一辆车在该车道上需要使用的估算用时Tiav后，即可通过公式（6）估算该车道上所有候车车辆通过时间Titg的值，具体的公式（6）如下：
Titg=Ni*Tiav （6）。
进一步的，所述的2号地磁传感器和3号地磁传感器之间再均匀的分布多个小地磁传感器，在微处理器中提前输入相邻的两个小地磁传感器之间的距离值，将该值记录为Xi12；
当车辆快速的经过小地磁传感器时，小地磁传感器的数据会发生明显的变化；若车辆在该道路上候车时，小地磁传感器的数据是趋于稳定的；若无车辆经过小地磁传感器时，小地磁传感器则无数据；微处理器可记录每一个小地磁传感器数据发生变化的时间；当第一辆车经过第一个小地磁传感器时，微处理器记录T11，当第一辆车经过第二个小地磁传感器时，微处理器记录T21，微处理器可通过公式（7）得到车辆经过两个小地磁传感器之间所花费的时间Ti12的值；具体的公式（7）如下：
Ti12=T21-T11 （7）；
在得到两个小地磁传感器之间所花费的时间Ti12的值后，通过公式（8）得出一辆车在相邻的小地磁传感器的平均速度Vi12，具体的公式（8）如下：
Vi12= Xi12/Ti12 （8）；
再对之前的n辆车在相邻的小地磁传感器的平均速度的数据取平均值，即可通过公式（9）得到每辆车的平均速度Viav的值，具体的公式（9）如下：
Viav=Average（Via1，Via2，....，Vian） （9）；
微处理在得到每辆车的平均速度Viav的值后，将该值通过无线通信模块上传至总控中心，总控中心再通过无线通信模块将该值传输给联网计算机，当联网计算机处于自动模式状态时，联网计算将车辆的车速控制在Viav或小于Viav的值。
进一步的，当所述的车辆通过道路的4号地磁传感器后，所述的联网计算机通过无线通信模块自动获取红绿灯的倒计时时间T，每辆车的平均速度Viav，以及本车辆的候车距离Si；联网计算机得到本车辆的候车距离Si的值与每辆车的平均速度Viav的值后，通过公式（10）求解本车辆需要的候车时间T1，具体的公式（10）如下：
T1=Si/Viav （10）；
并将本车辆需要的候车时间T1与绿灯的倒计时时间进行对比，当T1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
T时，联网计算机则判断本车辆不能通过该道路，在不能通过该道路时，联网计算机则控制车速保持在小于或等于Viav下行驶，并语音提醒给出车速建议；当T1
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
T时，联网计算机则判断本车辆能通过该道路，联网计算机控制本车辆在车速Viav下通过该道路。
进一步的，所述的车速Viav不能超过汽车在城市道路中行驶最高车速Vmax。
进一步的，所述的地磁传感器和小地磁传感器在安装时，在路面开设小洞，将其安装在小洞处。
有益效果
本发明提出的一种自动驾驶车辆的车速控制***，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：
（1）本技术方案通过安装在路面上的地磁传感器以及小地磁传感器，将地磁传感器和小地磁传感器检测到的数据传送给微控制器，并通过微控制器将数据整合得到车道上行驶车辆的平均速度，以及车辆在通过车道所需要花费的时间，从而将得到的至通过无线通信模块发送至总控中心，再从总控中心发送至安装在车辆上的联网计算机；通过联网计算机将数据进行处理后，得到控制车辆的行驶车速。该***得到的车辆行驶车速，使得车辆在城区车道上也能进行自动驾驶，增加驾驶者的舒适度。
附图说明
图1是本发明整体***的框架示意图。
图2是本发明中微处理器的工作流程示意图。
图3是本发明中微处理器整合数据的流程示意图。
图4是本发明中地磁传感器在路面上的分布示意图。
附图中的标记为：1-1号地磁传感器、2-2号地磁传感器、3-3号地磁传感器、4-4号地磁传感器、5-小地磁传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，一种自动驾驶车辆的车速控制***,包括：安装在车上的联网计算机，与联网计算机信号连接的无线通信模块和语音处理模块；以及安装在路面上用于检测车道上行驶车辆数量的多个地磁传感器；所述的多个地磁传感器分别与微处理器的输入端信号连接，微处理器的输出端信号连接有无线通信模块；所述的联网计算机和微处理器分别通过各自的无线通信模块与总控中心连接，进行信号传输。地磁传感器和小地磁传感器在安装时，在路面开设小洞，将其安装在小洞处。
所述的联网计算机根据总控中心提供的道路情况选择驾驶模式；驾驶模式设置有三种，分别为：舒适模式、运动模式和自动模式；所述的舒适模式是指正常道路状况下驾驶中追求舒适，油耗低的一种运行模式；所述的运动模式是应用在爬坡、超车与高速驾驶中；所述的自动模式是会根据道路情况自动选择；在自动模式下，联网计算机与总控中心进行信息交互，得到实时交通信息，并对实时交通信息进行分析，自动选择路况最佳的行驶路线。
所述的地磁传感器将其测试的数据实时的传送给微处理器，所述的微处理器根据获取得到的地磁传感器数据，可计算得到车道上每辆车的平均速度Viav的值，并将该每辆车的平均速度Viav的值通过总控中心发送至联网计算机。所述微处理器根据获取得到的地磁传感器数据，计算得到每一条车道上的车流量信息、候车数辆信息和需要等待的时间的具体方式如下：
步骤一：每个车道安装4个传感器，分别为安装在车道末端的1号地磁传感器β，和安装在车道起始端的4号地磁传感器γ，以及安装在车道前进方向的导向实线的末端和起始点位置处的2号地磁传感器η和3号地磁传感器α；
步骤二：1号地磁传感器负责检测离开车道的车辆，当有车辆经过1号地磁传感器时，微处理器记录β1、β2……βn ；
4号地磁传感器负责检测进入车道的车辆，当有车辆经过4号地磁传感器时，微处理器记录γ1、γ2……γn；微处理器通过公式（1）得到当前的车道车辆总数，具体的公式（1）如下：
γn-βn=θn （1）；
步骤三：2号地磁传感器和3号地磁传感器分别与1号地磁传感器结合，对进入车道后需要候车的车辆进行计数；
1号地磁传感器与2号地磁传感器相结合，用于对候车数量较少时的判断；控制器将经过2号地磁传感器的车辆记录为η1、η2……ηn；微处理器通过公式（2）得到当前的车道候车数量，具体的公式（2）如下：
ηn-βn=λn （2）；
1号地磁传感器与3号地磁传感器相结合，用于对候车数量较多时的判断；当候车车辆数较多时，2号传感器被等候车辆覆盖，无法进行准确的计数；则采用3号地磁传感器对候车车辆进行判断；控制器将经过3号地磁传感器的车辆记录为α1、α2……αn；微处理器通过公式（3）得到当前的车道候车数量，具体的公式（3）如下：
αn-βn=λn （3）；
步骤四：微处理器通过上述方式获得每一个车道上的候车车辆后，微处理器计数某一车道上的车辆数为Ni辆车，i表示车道序号；
在微处理器中提前输入绿灯的时间Ti1值，通过1号地磁传感器上传的数据，微处理器可得到某个绿灯时间通过的车辆数，将其记录为Ni1，然后通过公式（4）可得出上一绿灯时段通过一辆车的平均用时Tia1的值，具体的公式（4）如下：
Tia1=Ti1/Ni1 （4）；
再对之前的n个绿灯时段通过一辆车的平均用时的数据取平均值，即可通过公式（5）得到一辆车在该车道上需要使用的估算用时Tiav的值，具体的公式（5）如下：
Tiav=Average（Tia1，Tia2，....，Tian） （5）；
在得到每一辆车在该车道上需要使用的估算用时Tiav后，即可通过公式（6）估算该车道上所有候车车辆通过时间Titg的值，具体的公式（6）如下：
Titg=Ni*Tiav （6）。
所述的2号地磁传感器和3号地磁传感器之间再均匀的分布多个小地磁传感器，在微处理器中提前输入相邻的两个小地磁传感器之间的距离值，将该值记录为Xi12；
当车辆快速的经过小地磁传感器时，小地磁传感器的数据会发生明显的变化；若车辆在该道路上候车时，小地磁传感器的数据是趋于稳定的；若无车辆经过小地磁传感器时，小地磁传感器则无数据；微处理器可记录每一个小地磁传感器数据发生变化的时间；当第一辆车经过第一个小地磁传感器时，微处理器记录T11，当第一辆车经过第二个小地磁传感器时，微处理器记录T21，微处理器可通过公式（7）得到车辆经过两个小地磁传感器之间所花费的时间Ti12的值；具体的公式（7）如下：
Ti12=T21-T11 （7）；
在得到两个小地磁传感器之间所花费的时间Ti12的值后，通过公式（8）得出一辆车在相邻的小地磁传感器的平均速度Vi12，具体的公式（8）如下：
Vi12= Xi12/Ti12 （8）；
再对之前的n辆车在相邻的小地磁传感器的平均速度的数据取平均值，即可通过公式（9）得到每辆车的平均速度Viav的值，具体的公式（9）如下：
Viav=Average（Via1，Via2，....，Vian） （9）；
微处理在得到每辆车的平均速度Viav的值后，将该值通过无线通信模块上传至总控中心，总控中心再通过无线通信模块将该值传输给联网计算机，当联网计算机处于自动模式状态时，联网计算将车辆的车速控制在Viav或小于Viav的值。
当所述的车辆通过道路的4号地磁传感器后，所述的联网计算机通过无线通信模块自动获取红绿灯的倒计时时间T，每辆车的平均速度Viav，以及本车辆的候车距离Si；联网计算机得到本车辆的候车距离Si的值与每辆车的平均速度Viav的值后，通过公式（10）求解本车辆需要的候车时间T1，具体的公式（10）如下：
T1=Si/Viav （10）；
并将本车辆需要的候车时间T1与绿灯的倒计时时间进行对比，当T1
Figure 99468DEST_PATH_IMAGE001
T时，联网计算机则判断本车辆不能通过该道路，在不能通过该道路时，联网计算机则控制车速保持在小于或等于Viav下行驶，并语音提醒给出车速建议；当T1
Figure 16609DEST_PATH_IMAGE002
T时，联网计算机则判断本车辆能通过该道路，联网计算机控制本车辆在车速Viav下通过该道路。
将各个交叉路口路段限速值Vmax作为该交叉路口对应的路段的车辆的最高速度，将车速Viav与各个交叉路口路段限速值Vmax进行比较，车速Viav不能超过汽车在城市道路中行驶最高车速Vmax。
在本实施例中，地磁传感器和小地磁传感器均采用的是型号为PNI RM3100的地磁传感器，微处理器采用的是型号为STM32F103C8T6单片机，语音模块采用的是型号为SYN6288的语音模块。

Claims (6)

1.一种自动驾驶车辆的车速控制***,包括：安装在车上的联网计算机，与联网计算机信号连接的无线通信模块和语音处理模块；以及安装在路面上用于检测车道上行驶车辆数量的多个地磁传感器；所述的多个地磁传感器分别与微处理器的输入端信号连接，微处理器的输出端信号连接有无线通信模块；所述的联网计算机和微处理器分别通过各自的无线通信模块与总控中心连接，进行信号传输；
所述的地磁传感器将其测试的数据实时的传送给微处理器，所述的微处理器根据获取得到的地磁传感器数据，可计算得到车道上每辆车的平均速度Viav的值，并将该每辆车的平均速度Viav的值通过总控中心发送至联网计算机；
所述微处理器根据获取得到的地磁传感器数据，计算得到每一条车道上的车流量信息、候车数辆信息和需要等待的时间的具体方式如下：
步骤一：每个车道安装4个传感器，分别为安装在车道末端的1号地磁传感器β，和安装在车道起始端的4号地磁传感器γ，以及安装在车道前进方向的导向实线的末端和起始点位置处的2号地磁传感器η和3号地磁传感器α；
步骤二：1号地磁传感器负责检测离开车道的车辆，当有车辆经过1号地磁传感器时，微处理器记录β1、β2……βn ；
4号地磁传感器负责检测进入车道的车辆，当有车辆经过4号地磁传感器时，微处理器记录γ1、γ2……γn；微处理器通过公式（1）得到当前的车道车辆总数，具体的公式（1）如下：
γn-βn=θn （1）；
步骤三：2号地磁传感器和3号地磁传感器分别与1号地磁传感器结合，对进入车道后需要候车的车辆进行计数；
1号地磁传感器与2号地磁传感器相结合，用于对候车数量较少时的判断；控制器将经过2号地磁传感器的车辆记录为η1、η2……ηn；微处理器通过公式（2）得到当前的车道候车数量，具体的公式（2）如下：
ηn-βn=λn （2）；
1号地磁传感器与3号地磁传感器相结合，用于对候车数量较多时的判断；当候车车辆数较多时，2号传感器被等候车辆覆盖，无法进行准确的计数；则采用3号地磁传感器对候车车辆进行判断；控制器将经过3号地磁传感器的车辆记录为α1、α2……αn；微处理器通过公式（3）得到当前的车道候车数量，具体的公式（3）如下：
αn-βn=λn （3）；
步骤四：微处理器通过上述方式获得每一个车道上的候车车辆后，微处理器计数某一车道上的车辆数为Ni辆车，i表示车道序号；
在微处理器中提前输入绿灯的时间Ti1值，通过1号地磁传感器上传的数据，微处理器可得到某个绿灯时间通过的车辆数，将其记录为Ni1，然后通过公式（4）可得出上一绿灯时段通过一辆车的平均用时Tia1的值，具体的公式（4）如下：
Tia1=Ti1/Ni1 （4）；
再对之前的n个绿灯时段通过一辆车的平均用时的数据取平均值，即可通过公式（5）得到一辆车在该车道上需要使用的估算用时Tiav的值，具体的公式（5）如下：
Tiav=Average（Tia1，Tia2，....，Tian） （5）；
在得到每一辆车在该车道上需要使用的估算用时Tiav后，即可通过公式（6）估算该车道上所有候车车辆通过时间Titg的值，具体的公式（6）如下：
Titg=Ni*Tiav （6）。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆的车速控制***，其特征在于：所述的2号地磁传感器和3号地磁传感器之间再均匀的分布多个小地磁传感器，在微处理器中提前输入相邻的两个小地磁传感器之间的距离值，将相邻的两个小地磁传感器之间的距离值记录为Xi12；
当车辆快速的经过小地磁传感器时，小地磁传感器的数据会发生明显的变化；若车辆在装有小地磁传感器的道路上候车时，小地磁传感器的数据是趋于稳定的；若无车辆经过小地磁传感器时，小地磁传感器则无数据；微处理器可记录每一个小地磁传感器数据发生变化的时间；当第一辆车经过第一个小地磁传感器时，微处理器记录T11，当第一辆车经过第二个小地磁传感器时，微处理器记录T21，微处理器可通过公式（7）得到车辆经过两个小地磁传感器之间所花费的时间Ti12的值；具体的公式（7）如下：
Ti12=T21-T11 （7）；
在得到两个小地磁传感器之间所花费的时间Ti12的值后，通过公式（8）得出一辆车在相邻的小地磁传感器的平均速度Vi12，具体的公式（8）如下：
Vi12= Xi12/Ti12 （8）；
再对之前的n辆车在相邻的小地磁传感器的平均速度的数据取平均值，即可通过公式（9）得到每辆车的平均速度Viav的值，具体的公式（9）如下：
Viav=Average（Via1，Via2，....，Vian） （9）；
微处理器在得到每辆车的平均速度Viav的值后，将该值通过无线通信模块上传至总控中心，总控中心再通过无线通信模块将该值传输给联网计算机，当联网计算机处于自动模式状态时，联网计算将车辆的车速控制在Viav或小于Viav的值。
3.根据权利要求2所述的一种自动驾驶车辆的车速控制***，其特征在于：当所述的车辆通过道路的4号地磁传感器后，所述的联网计算机通过无线通信模块自动获取红绿灯的倒计时时间T，每辆车的平均速度Viav，以及本车辆的候车距离Si；联网计算机得到本车辆的候车距离Si的值与每辆车的平均速度Viav的值后，通过公式（10）求解本车辆需要的候车时间T1，具体的公式（10）如下：
T1=Si/Viav （10）；
并将本车辆需要的候车时间T1与绿灯的倒计时时间进行对比，当T1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
T时，联网计算机则判断本车辆不能通过该道路，在不能通过该道路时，联网计算机则控制车速保持在小于或等于Viav下行驶，并语音提醒给出车速建议；当T1
Figure DEST_PATH_IMAGE004
T时，联网计算机则判断本车辆能通过该道路，联网计算机控制本车辆在车速Viav下通过该道路。
4.根据权利要求2或3所述的一种自动驾驶车辆的车速控制***，其特征在于：所述的车速Viav不能超过汽车在城市道路中行驶最高车速Vmax。
5.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆的车速控制***，其特征在于：所述的联网计算机根据总控中心提供的道路情况选择驾驶模式；驾驶模式设置有三种，分别为：舒适模式、运动模式和自动模式；所述的舒适模式是指正常道路状况下驾驶中追求舒适，油耗低的一种运行模式；所述的运动模式是应用在爬坡、超车与高速驾驶中；所述的自动模式是会根据道路情况自动选择；在自动模式下，联网计算机与总控中心进行信息交互，得到实时交通信息，并对实时交通信息进行分析，自动选择路况最佳的行驶路线。
6.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆的车速控制***，其特征在于：所述的地磁传感器和小地磁传感器在安装时，在路面开设小洞，将其安装在小洞处。
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