本发明涉及车辆导航技术及车辆自动控制领域，具体涉及适用于室内外导航的无人驾驶小车导航系统及无人驾驶小车。
背景技术：
无人驾驶小车(automateddrivingvehicle，简称adv)的导航方式决定了由其组成的物流系统的柔性和系统运行时的可靠性，随着科学技术的发展，adv的导航方式也多种多样，根据adv导航线路的形式，可分为固定路径导航方式和自由路径导航方式。固定路径导航方式其成本较低，定位精度较高，也比较稳定可靠，但路径被限制，对现场环境要求较高；自由路径导航方式其路径变换灵活，柔性好，对现场环境的要求较低，但其定位精度受所用设备及导航控制算法的影响，致使在得到与固定路径导航方式同等定位精度的情况下，其adv的造价更高。
目前，无人驾驶小车常用的导航方式为激光导航方式、光学导航方式、磁带导航方式、视觉导航方式和电磁感应导航方式。电磁感应导航方式的优势在于导航线隐蔽，不易污染和破损，原理简单可靠，成本低，然而其导航路径的复杂度有限，且扩充或更改战线十分麻烦，缺少灵活性。光学导航方式是通过在行走路径上涂漆或粘贴色带，由光学传感器采入色带图像信号进行简单识别和处理来实现导航，其导航路径设置较为灵活，但对色带污染与损害很敏感，易受现场环境限制。磁带导航方式的优势在于其磁带铺设相对简单，更改导航路径也比较容易，但易被污染，易受外界环境的限制，适用于环境较好的条件。激光导航方式得优势在于柔性好，无需对地面进行任何处理，路径变换灵活方便，适用于各种现场环境，能够方便快捷的修改运动参数及行驶路径，但其控制及导航算法最为复杂，定位精度取决于激光头及算法，致使adv的造价成本较高。视觉导航方式得典型优势在于adv造价低，获取的信息量大，可构建全景的三维地图，可实现全自动导航，然而其受现场光线影响较大，信息处理量大，当前硬件设备难于满足其实时性要求，且图像处理算法尚未成熟。
另外，专利文献1(公开号：cn101387522a)公开了一种基于电感线圈的电磁循迹方法，其控制及导航算法虽简单，成本低廉，但导航精度受感应线圈的数量及布局影响，外观较大，不便用于小型的adv，且对于不同的环境需重新设计线圈数量与布局，过于麻烦。
再有，专利文献2(公开号：cn103048996a)公开了基于激光扫描测距仪的自动引导车、系统及导航方法，虽采用激光扫描环境构建地图而后进行导航，相对于传统的基于反射板激光导航方式，其对环境的要求进一步降低；但其定位精度严重依赖于编码角、陀螺仪、激光头以及算法，且需要两个以上的激光头，致使导航及控制算法较为复杂，以及adv的造价较高。
专利文献3(cn103777637a)公开了一种无反射激光自主导航adv小车及其导航方法，采用单激光扫描环境构建地图的方法进行导航，对比于传统基于反射板激光导航方式与多激光导航而言，其对现场环境的要求及算法进一步降低，但其路径规划严重依赖于马达编码器与陀螺仪，而且该导航方法的计算量过大，导航及控制算法的复杂度过高，致使adv的造价也高。
技术实现要素：
本发明是鉴于现有技术中存在的上述问题而做出的，其目的在于提供一种路径变换灵活、柔性好、造价低且可适用于室内外环境的无人驾驶小车导航系统及方法，以及无人驾驶小车。
用于实现上述目的的本发明的适用于室内外导航的无人驾驶小车导航系统，包括微处理器模块、卫星导航模块、惯性导航模块、磁带导航模块以及主控制器；当无人驾驶小车在室外行驶时，所述卫星导航模块将检测到的无人驾驶小车的当前的位置信息传送给所述微处理器，所述惯性导航模块将计算得到的无人驾驶小车当前的位姿信息传送给所述微处理器模块，位姿信息包括位置信息、加速度、速度、航向角，所述微处理器模块对所述卫星导航模块传送的位置信息和所述惯性导航模块传送的位姿信息进行融合处理生成指示用的位姿信息，并将该指示用的位姿信息与导航路径信息一同传送给所述主控制器，所述主控制器根据所述指示用的位姿信息与导航路径信息对无人驾驶小车进行闭环控制；当无人驾驶小车在室内行驶时，所述磁带导航模块将检测到的磁信号传送给所述微处理器模块，所述微处理器模块对所述磁信号进行分析处理得到指示用的位姿信息，并将该指示用的位姿信息与导航路径信息一同传送给所述主控制器，所述主控制器根据所述指示用的位姿信息与导航路径信息对无人驾驶小车进行闭环控制。
进一步，上述无人驾驶小车导航系统还包括自动充电模块，该自动充电模块在无人驾驶小车的电量不足时，将电量信息及当前任务状态发送给所述微处理器模块，所述微处理器模块将充电导航路径和充电指示传送给所述主控制器，所述主控制器根据充电导航路径和充电指示控制无人驾驶小车行驶到充电目标位置进行充电
进一步，上述无人驾驶小车导航系统还包括还包括防撞模块，该防撞模块用于检测障碍物的存在与否，并在检测到障碍物的存在时，向所述微处理器模块发送障碍物的位置信息，所述微处理器模块根据所述障碍物的位置信息生成指示用的位姿信息，并将该指示用的位姿信息与避开障碍物的导航路径传送给所述主控制器，所述主控制器根据指示用的位姿信息与避开障碍物的导航路径对无人驾驶小车进行闭环控制。
用于实现上述目的的本发明的适用于室内外导航的无人驾驶小车，包括小车主体和上述的导航系统。
上述的本发明的适用于室内外导航的无人驾驶小车导航系统进行导航的方式也可以构成本发明的适用于室内外导航的无人驾驶小车导航方法，再此不再进行重复说明。
发明效果
本发明的无人驾驶小车导航系统和无人驾驶小车，由于混合采用卫星导航模块、惯性导航模块、磁带导航方式，且在室内和室外时导航方式可自由切换，因此可满足室内及室外导航的双重需求，且造价不高。
此外，本发明通过采用卫星导航和惯性导航进行双重定位，利用融合算法得到车辆实时位置信息，提高了定位精度。
此外，本发明定位精度高、控制稳定可靠、结构简单、无全限定路径要求、导航路径修改方便。
附图说明
图1是示出第一实施例的无人驾驶小车导航系统的框图。
图2是示出第二实施例的无人驾驶小车导航系统的框图。
图3是示出第三实施例的无人驾驶小车导航系统的框图。
图4是示出第四实施例的无人驾驶小车导航系统的框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的适用于室内外的无人驾驶小车包括小车主体和无人驾驶小车导航系统。另外，无人驾驶小车还可以选择性地包括：用于无线通信的无线通信装置；用于表示电量信息的电量显示装置；开关按钮；作为电源的蓄电池；和/或用于进行语音提示的语音提示装置等。
下面，具体说明无人驾驶小车导航系统及其导航方法的几个优选实施例。
图1是示出第一实施例的无人驾驶小车导航系统的框图。
如图1所示，第一实施例的无人驾驶小车导航系统100包括微处理器140、卫星导航模块110、惯性导航模块120、磁带导航模块130以及主控制器150。其中，卫星导航模块110可以是全球卫星定位系统(gps)导航模块，也可以是其他卫星定位系统导航模块，例如北斗卫星定位系统导航模块。
本实施例的实施例的无人驾驶小车导航系统100针对无人驾驶小车所处的环境变换数据源来对小车进行导航。
具体来说，当无人驾驶小车在室外行驶时，启动卫星导航模块110将检测到的无人驾驶小车的当前的位置信息传送给微处理器模块140，同时启动惯性导航模块230将计算得到的无人驾驶小车当前的位姿信息传送给微处理器模块140。其中，位姿信息包括位置信息、加速度、速度、航向角等。微处理器模块140对卫星导航模块110传送来的位置信息和惯性导航模块120传送来的位姿信息进行融合处理生成指示用的位姿信息，并将该指示用的位姿信息与导航路径信息一同传送给主控制器150。所述主控制器根据指示用的位姿信息与导航路径信息对无人驾驶小车的行驶进行闭环控制，使无人驾驶小车按照既定的速度及路径运行。
当无人驾驶小车在室内行驶时，关闭卫星导航模块110、惯性导航模块120，并启动磁带导航模块130将检测到的磁信号传送给微处理器模块140，微处理器模块对140所述磁信号进行分析处理得到指示用的位姿信息，并将该指示用的位姿信息与导航路径信息一同传送给主控制器150。主控制器150根据所收到的指示用的位姿信息与导航路径信息对无人驾驶小车进行闭环控制，使无人驾驶小车按照既定的速度及路径运行。
本实施例的无人驾驶小车导航系统100和无人驾驶小车，由于混合采用卫星导航模块、惯性导航模块、磁带导航方式，且在室内和室外时导航方式可自由切换，因此可满足室内及室外导航的双重需求，且造价不高。同时由于利用融合算法得到车辆实时位置信息，提高了定位精度。
图2是示出第二实施例的无人驾驶小车导航系统的框图。
第二实施例的无人驾驶小车导航系统，在第一实施例的无人驾驶小车导航系统的基础上，当无人驾驶小车使用蓄电池作为电源时可进一步包括自动充电模块160。
该自动充电模块160在无人驾驶小车的电量不足时，将电量信息及当前任务状态发送给微处理器模块140，微处理器模块140将充电导航路径和充电指示传送给所述主控制器，主控制器150根据所接收的充电导航路径和充电指示控制无人驾驶小车行驶到充电目标位置进行充电。
图3是示出第三实施例的无人驾驶小车导航系统的框图。第三实施例的无人驾驶小车导航系统，在第一实施例的无人驾驶小车导航系统的基础上，可进一步包括防撞模块170。
图4是示出第四实施例的无人驾驶小车导航系统的框图。第四实施例的无人驾驶小车导航系统，在第二实施例的无人驾驶小车导航系统的基础上进一步包括防撞模块170。
第三实施例和第四实施例中的防撞模块170检测障碍物的存在与否，并在检测到障碍物的存在时，向微处理器模块140发送障碍物的位置信息，微处理器模块140根据所述障碍物的位置信息生成指示用的位姿信息，并将该指示用的位姿信息与避开障碍物的导航路径传送给主控制器150，主控制器150根据指示用的位姿信息与避开障碍物的导航路径对无人驾驶小车进行闭环控制。
上述的四个实施例的适用于室内外导航的无人驾驶小车导航系统进行导航的方式可以构成本发明的适用于室内外导航的无人驾驶小车导航方法，再此不再进行重复说明。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。