一种无人驾驶汽车控制系统的制作方法

本实用新型属于无人驾驶汽车技术领域，具体涉及一种无人驾驶汽车控制系统。

背景技术：

近年来，受经济迅速增长和汽车保有量激增等交通问题的影响，使得交通事故频发，特别遇到大雾及阴雨天气汽车事故呈高发态势，造成严重的时间浪费，环境的深度污染以及财产的巨大损失。

无人驾驶汽车是对道路信息的感知、对行驶路径的自主规划及智能决策、包含了人工智能、计算机科学与技术、通信与信号处理、机器视觉以及自动化与控制等多门技术，它是依靠环境感知模块采集数据信息利用工控机进行数据处理实现路径规划及整车的运行，当车偏离斑马线、自主变道、遇红绿灯交通标志、前车距离较近时预警模块与人机交互模块结合及时的辅助无人驾驶汽车安全行驶，减少交通事故的发生。因此，无人驾驶车辆能够提高交通安全性和道路通行能力，但是无人驾驶汽车控制是非常重要。为了保障无人驾驶汽车行驶安全，无人驾驶汽车应该能够避障，然而目前无人驾驶汽车的控制还存在一些不足：第一，无人驾汽车一般安装GPS定位进行导航，但是当无人汽车进入隧道或树林较密集的地区，不能获取GPS信号，从而不能获得无人驾驶汽车当前的位置信息，而且在GPS信号严重干扰下，影响无人驾驶汽车的定位及行驶问题；第二，无人驾驶汽车上搭载的摄像头能进行标志线、障碍物等的检测，但是当无人汽车在大雾或阴雨天气时行驶，摄像头采集到的视频容易受到干扰，产生错误判断，从而使无人驾驶汽车与其他车辆发生碰撞，引发交通事故；第三，当无人驾驶汽车的俯仰角或横滚角偏大时，如果不能及时进行提醒并做出判断，容易使无人驾驶汽车作离心运动，造成侧滑或翻车交通事故，影响人身安全。因此，现如今缺少一种结构简单、成本低、设计合理的无人驾驶汽车控制系统，实时检测障碍物，消除障碍物检测盲区，定位准确，提高无人驾驶汽车行驶的安全性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种无人驾驶汽车控制系统，其设计电路简单，设计合理，实时检测障碍物，消除障碍物检测盲区，定位准确，提高无人驾驶汽车行驶的安全性，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种无人驾驶汽车控制系统，包括汽车本体，其特征在于：包括微控制器、以及与微控制器相接的时钟模块、液晶触摸屏和无线通信模块，所述无线通信模块与手机进行无线通信，所述微控制器的输入端接有障碍物检测模块、定位导航模块和摄像头，以及按键操作模块、倾角检测模块和车速检测传感器，所述定位导航模块包括陀螺仪和GPS定位模块，所述障碍物检测模块包括安装在无人驾驶汽车前侧中部的第一毫米波雷达、安装在无人驾驶汽车后侧中部的第二毫米波雷达和安装在无人驾驶汽车左右两侧的二维激光雷达，以及安装在无人驾驶汽车顶部的三维激光雷达，所述倾角检测模块包括三轴倾角传感器和与三轴倾角传感器输出端相接的信号处理电路，所述GPS定位模块、第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和信号处理电路的输出端均与微控制器的输入端相接，所述GPS定位模块接有GPS天线，所述二维激光雷达通过第一串行接口电路与微控制器连接，所述三维激光雷达通过第二串行接口电路与微控制器连接，所述微控制器的输出端接有语音报警模块和电机模块，所述电机模块包括电机驱动模块和与电机驱动模块输出端相接的电机，所述电机驱动模块和三轴倾角传感器的输入端均与微控制器的输出端相接。

上述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于：所述第一串行接口电路和第二串行接口电路均为RS232串行接口电路或RS485串行接口电路。

上述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于：所述车速检测传感器包括激光测速传感器。

上述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于：所述时钟模块包括芯片PCF8563。

上述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于：所述三轴倾角传感器包括三轴倾角传感器MMA7260Q，所述三轴倾角传感器MMA7260Q的第1引脚、第2引脚和第12引脚均与微控制器相接，所述三轴倾角传感器MMA7260Q的第13引脚与电阻R6的一端相接，所述三轴倾角传感器MMA7260Q的第14引脚与电阻R4的一端相接，所述三轴倾角传感器MMA7260Q的第15引脚与电阻R1的一端相接，所述电阻R6的另一端分两路，一路经电容C3接地，另一路为三轴倾角传感器的第一信号输出端；所述电阻R4的另一端分两路，一路经电容C4接地，另一路为三轴倾角传感器的第二信号输出端；所述电阻R1的另一端分两路，一路经电容C5接地，另一路为三轴倾角传感器的第三信号输出端。

上述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于：所述信号处理电路包括芯片TLC2274，所述芯片TLC2274的第3引脚经串联的电容C1和电阻R2与三轴倾角传感器的第三信号输出端相接，所述芯片TLC2274的第5引脚经串联的电容C2和电阻R5与三轴倾角传感器的第二信号输出端相接，所述芯片TLC2274的第10引脚经串联的电容C6和电阻R9与三轴倾角传感器的第一信号输出端相接，所述芯片TLC2274的第2引脚经电阻R3接地，所述芯片TLC2274的第6引脚经电阻R7接地，所述芯片TLC2274的第9引脚经电阻R8接地，所述芯片TLC2274的第2引脚与第1引脚的连接端、芯片TLC2274的第6引脚与第7引脚的连接端、芯片TLC2274的第9引脚与第10引脚的连接端均与微控制器相接。

上述的一种无人驾驶汽车控制系统，其特征在于：所述GPS天线和陀螺仪均位于无人驾驶汽车的外部，所述微控制器、摄像头、按键操作模块和语音报警模块均位于无人驾驶汽车的内部。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置车速检测传感器和三轴倾角传感器，实时检测无人驾驶汽车的行驶速度和行驶中的俯仰角及横滚角，避免无人驾驶汽车在行驶中速度、俯仰角和横滚角过大，使无人驾驶汽车作离心运动，造成侧滑或翻车交通事故。

2、通过设置第一毫米波雷达和第二毫米波雷达，实时检测无人驾驶汽车的前方和后方是否存在障碍物，避免无人汽车发生追尾或被追尾，在大雾或阴雨天气时因毫米波雷的信号损失较小，所以检测精度较高，有效地防止大雾或阴雨天气中无人驾驶汽车与其他车辆的碰撞。

3、本实用新型通过设置二维激光雷达，分别对无人驾驶汽车的左右两侧的障碍物进行实时检测，当二维激光雷达未检测到障碍物时，提示无人驾驶汽车超车，保证无人驾驶汽车超车安全，通过设置三维激光雷达，对无人驾驶汽车的四周的障碍物及无人驾驶汽车上方的障碍物进行检测，实现障碍物的实时检测，且消除障碍物检测盲区，提高无人驾驶汽车行驶的安全性。

4、本实用新型通过设置GPS定位模块和陀螺仪，能够实时检测无人驾驶汽车所处的经度、纬度和海拔高度等位置信息，当未获取GPS定位模块的信号时，则通过陀螺仪实时检测无人驾驶汽车的空间姿态数据，定位准确，实现无人驾驶汽车的正常行驶。

综上所述，本实用新型设计电路简单，设计合理，实时检测障碍物，消除障碍物检测盲区，定位准确，提高无人驾驶汽车行驶的安全性，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型三轴倾角传感器和信号处理电路的连接关系示意图。

附图标记说明:

1—微控制器； 2—陀螺仪； 3-2—GPS定位模块；

3-1—GPS天线； 4—车速检测传感器； 5-1—二维激光雷达；

5-2—第一串行接口电路； 6-1—三维激光雷达；

6-2—第二串行接口电路； 7-1—第一毫米波雷达；

7-2—第二毫米波雷达； 8—时钟模块； 9—液晶触摸屏；

10—无线通信模块； 11—手机； 12—语音报警模块；

13—按键操作模块； 14-1—电机驱动模块； 14-2—电机；

15-2—信号处理电路 15-1—三轴倾角传感器；

16—摄像头。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括微控制器1、以及与微控制器1相接的时钟模块8、液晶触摸屏9和无线通信模块10，所述无线通信模块10与手机11进行无线通信，所述微控制器1的输入端接有障碍物检测模块、定位导航模块和摄像头16，以及按键操作模块13、倾角检测模块和车速检测传感器4，所述定位导航模块包括陀螺仪2和GPS定位模块3-2，所述障碍物检测模块包括安装在无人驾驶汽车前侧中部的第一毫米波雷达7-1、安装在无人驾驶汽车后侧中部的第二毫米波雷达7-2和安装在无人驾驶汽车左右两侧的二维激光雷达5-1，以及安装在无人驾驶汽车顶部的三维激光雷达6-1，所述倾角检测模块包括三轴倾角传感器15-1和与三轴倾角传感器15-1输出端相接的信号处理电路15-2，所述GPS定位模块3-2、第一毫米波雷达7-1、第二毫米波雷达7-2和信号处理电路15-2的输出端均与微控制器1的输入端相接，所述GPS定位模块3-2接有GPS天线3-1，所述二维激光雷达5-1通过第一串行接口电路5-2与微控制器1连接，所述三维激光雷达6-1通过第二串行接口电路6-2与微控制器1连接，所述微控制器1的输出端接有语音报警模块12和电机模块，所述电机模块包括电机驱动模块14-1和与电机驱动模块14-1输出端相接的电机14-2，所述电机驱动模块14-1和三轴倾角传感器15-1的输入端均与微控制器1的输出端相接。

本实施例中，所述第一串行接口电路5-2和第二串行接口电路6-2均为RS232串行接口电路或RS485串行接口电路。

本实施例中，所述车速检测传感器4包括激光测速传感器。

本实施例中，所述时钟模块8包括芯片PCF8563。

如图3所示，本实施例中，所述三轴倾角传感器15-1包括三轴倾角传感器MMA7260Q，所述三轴倾角传感器MMA7260Q的第1引脚、第2引脚和第12引脚均与微控制器1相接，所述三轴倾角传感器MMA7260Q的第13引脚与电阻R6的一端相接，所述三轴倾角传感器MMA7260Q的第14引脚与电阻R4的一端相接，所述三轴倾角传感器MMA7260Q的第15引脚与电阻R1的一端相接，所述电阻R6的另一端分两路，一路经电容C3接地，另一路为三轴倾角传感器15-1的第一信号输出端；所述电阻R4的另一端分两路，一路经电容C4接地，另一路为三轴倾角传感器15-1的第二信号输出端；所述电阻R1的另一端分两路，一路经电容C5接地，另一路为三轴倾角传感器15-1的第三信号输出端。

如图3所示，本实施例中，所述信号处理电路15-2包括芯片TLC2274，所述芯片TLC2274的第3引脚经串联的电容C1和电阻R2与三轴倾角传感器15-1的第三信号输出端相接，所述芯片TLC2274的第5引脚经串联的电容C2和电阻R5与三轴倾角传感器15-1的第二信号输出端相接，所述芯片TLC2274的第10引脚经串联的电容C6和电阻R9与三轴倾角传感器15-1的第一信号输出端相接，所述芯片TLC2274的第2引脚经电阻R3接地，所述芯片TLC2274的第6引脚经电阻R7接地，所述芯片TLC2274的第9引脚经电阻R8接地，所述芯片TLC2274的第2引脚与第1引脚的连接端、芯片TLC2274的第6引脚与第7引脚的连接端、芯片TLC2274的第9引脚与第10引脚的连接端均与微控制器1相接。

本实施例中，所述GPS天线3-1和陀螺仪2均位于无人驾驶汽车的外部，所述微控制器1、摄像头16、按键操作模块13和语音报警模块12均位于无人驾驶汽车的内部。

实际使用过程中，第一毫米波雷达7-1实时检测无人驾驶汽车的前方是否存在障碍物，第二毫米波雷达7-2实时检测无人驾驶汽车的后方是否存在障碍物，第一毫米波雷达7-1和第二毫米波雷达7-2能够适应各种恶劣的气象条件以及复杂环境干扰，避免无人汽车发生追尾或被追尾，在大雾或阴雨天气时因毫米波雷的信号损失较小，所以检测精度较高，有效地防止大雾或阴雨天气中无人驾驶汽车与其他车辆的碰撞。

本实用新型使用时，微控制器1正常工作，无人驾驶汽车进入工作状态，微控制器1通过电动机模块14-1控制电机14-2转动，从而使无人驾驶汽车行驶，通过液晶触摸屏5预先设定车速阈值、俯仰角阈值和横滚角阈值，在使无人驾驶汽车行驶的过程中，第一毫米波雷达7-1对无人驾驶汽车的前方是否存在障碍物进行实时检测，并将检测到的前方障碍物信号发送至微控制器1，第二毫米波雷达7-2对无人驾驶汽车的后方是否存在障碍物进行实时检测，并将检测到的后方障碍物信号发送至微控制器1，当第一毫米波雷达7-1检测到无人驾驶汽车的前方不存在障碍物时，无人驾驶汽车沿当前道路继续行驶，当第二毫米波雷达7-2检测到无人驾驶汽车的后方存在障碍物时，微控制器1通过语音报警模块12进行语音报警提示；二维激光雷达5-1对无人驾驶汽车的左右两侧是否存在障碍物进行实时检测，并将检测到的左右两侧障碍物信号通过第一串行接口电路5-2发送至微控制器1，当二维激光雷达5-1未检测到障碍物即无人驾驶汽车的左右两侧不存在障碍物时，微控制器1通过语音报警模块12提示无人驾驶汽车超车，保证无人驾驶汽车超车安全，三维激光雷达6-1对无人驾驶汽车上方的障碍物进行检测，并上方的障碍物检测信号通过第二串行接口电路6-2发送至微控制器1中，当三维激光雷达6-1检测到无人驾驶汽车上方存在障碍物时，微控制器1通过语音报警模块12提示无人驾驶汽车限高，实现无人驾驶汽车的左右前后上方障碍物的实时检测，且消除障碍物检测盲区，提高无人驾驶汽车行驶的安全性；GPS天线3-1将接收到的卫星信号送入GPS定位模块3-2，GPS定位模块3-2将采集到的无人驾驶汽车所处的经度、纬度和海拔高度等位置信息发送至微控制器1，陀螺仪2实时检测无人驾驶汽车的空间姿态数据并将采集到的X、Y和Z方向的空间姿态数据信号发送至微控制器1，微控制器1通过时钟模块8可记录空间姿态数据和位置信息的采集时间，精准可靠，微控制器1通过电机驱动模块14-1控制电机14-2工作，使无人驾驶汽车正常行驶，定位准确；通过车速检测传感器4对无人驾驶汽车的车速进行实时检测并将采集到的车速发送至微控制器1，三轴倾角传感器15-1对无人驾驶汽车的俯仰角信号和横滚角信号进行实时检测，并将采集到的俯仰角信号和横滚角信号发送至信号处理电路15-2，经过信号处理电路15-2的处理并发送至微控制器1，微控制器1将接收到的车速、俯仰角和横滚角分别与预先设定的车速阈值、俯仰角阈值和横滚角阈值进行比较，当车速检测传感器4采集到放入车速大于预先设定的车速阈值，微控制器1通过语音报警模块12提示车速超限，当微控制器1接收到的俯仰角大于预先设定的俯仰角阈值或当微控制器1接收到的横滚角大于预先设定的横滚角阈值时，微控制器1通过语音报警模块12提示，避免无人驾驶汽车在行驶中速度、俯仰角和横滚角过大，使无人驾驶汽车作离心运动，造成侧滑或翻车交通事故；摄像头16对无人驾驶汽车行驶中的信号灯、交通标志、斑马线和车道边缘线进行实时采集，并将采集到的视频图像发送至微控制器1，微控制器1经过处理使无人驾驶汽车的行驶符合交通规范。另外，可通过按键操作模块13进行手动设置，控制无人驾驶汽车的行驶，微控制器1通过无线通信模块10将检测到的车速、俯仰角和横滚角发送至手机11上，同时控制液晶触摸屏9对检测到的车速、俯仰角和横滚角进行实时显示，方便查看，使用效果好。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。