基于电子轨道的高速无人驾驶车辆及系统的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人驾驶领域，特别涉及一种基于电子轨道的高速无人驾驶车辆及系统。
【【背景技术】】
[0002]目前无人驾驶车辆技术越来越成熟，谷歌以及很多公司都在开发无人驾驶车辆技术，以期待将来可以实现大规模的无人驾驶，给人们带来更为便利的生活。然而，现有的无人驾驶技术通常都非常复杂，需要设置各种传感器，比如摄像头、红外传感器、位置检测器等，并且保证安全性也非常困难。此外，现有的无人驾驶车辆的车速通常都比较低，无法高效的运行。
[0003]目前铁路交通也非常发达，尤其是高铁的快速发展大大方便了人们的出行。火车或高速等轨道车辆，能够高速的、稳定的运行于轨道之上，因此这种交通方式也非常普遍。然而，铁路需要铺设专门的轨道，建设成本很高。
[0004]如何提供一种低成本的、高速的无人驾驶车辆及系统称为一个非常有挑战性的课题。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明的目的之一在于提供无人驾驶车辆及系统，其实现成本低，可以实现高速稳定无人驾驶。
[0006]为了解决上述问题，本发明提供一种无人驾驶车辆，其包括:轨道数据装置，其记录有设置于路上的电子轨道的电子轨道数据；轨道传感装置，用于检测设置于路上的电子轨道并输出所述车辆的实际运行轨道与所述电子轨道之间的轨道偏差信号；参数获取装置，用于获取所述车辆的物理参数、运行参数和控制参数；处理装置，其在无人驾驶控制时，基于所述轨道偏差信号、获取到的所述车辆的物理参数、运行参数和控制参数来校正所述车辆的控制参数；车辆操控装置，基于校正后的所述车辆的控制参数控制所述车辆，使得所述轨道偏差信号锁定于预定偏差范围内，所述车辆的运行参数锁定于预定运行参数范围内。
[0007]进一步的，所述无人驾驶车辆还包括:编码传感装置，该编码传感装置用于检测设置于路上的编码标签，并基于所述编码标签得到所述车辆的位置信息；所述处理装置在无人驾驶控制时，执行如下操作:基于所述编码传感装置获取的所述车辆的当前位置和所述轨道数据装置中记录的设置于路上的电子轨道的电子轨道数据得到该车辆接下来的一段预置理论轨道；基于所述轨道传感装置输出的轨道偏差信号、车辆的物理参数、运行参数和控制参数对所述预置理论轨道进行修正得到修正理论轨道；根据车辆的物理参数、运行参数和控制参数得到该车辆的预测实际轨道；校正所述车辆的控制参数以使得所述预测实际轨道与所述修正理论轨道相一致，同时保证所述车辆的运行参数锁定于预定运行参数范围内。
[0008]进一步的，设置于路上的编码标签包含有该编码标签所在的精确的位置信息。所述编码标签为条形码或二维码。
[0009]进一步的，所述车辆的物理参数包括车辆的质量和惯性，所述车辆的控制参数包括油门控制参数和方向控制参数，所述车辆的运行参数包括车辆的俯仰角、滚转角、三个轴的加速度和速度。
[0010]进一步的，在所述处理装置中设置有所述车辆的俯仰角阈值范围、所述车辆的滚转角阈值范围、所述车辆的三个轴的加速度阈值范围和速度阈值范围，所述车辆的运行参数锁定于预定运行参数范围内是指:所述车辆的实际的俯仰角、滚转角、三个轴的加速度和速度分别位于对应的阈值范围内。
[0011]进一步的，所述轨道数据装置下载并存储所述车辆的附近的电子轨道的电子轨道数据。
[0012]进一步的，所述路上的电子轨道包括中心线、位于中心线左侧的第一部分和位于中心线右侧的第二部分，所述第一部分包括多个相互间隔的第一横向条，相邻的两个第一横向条之间的间隔距离为第一预定距离，所述第二部分包括多个相互间隔的第二横向条，相邻的两个第二横向条之间的间隔距离为第二预定距离，所述中心线的轨迹为车辆的理论电子轨道。
[0013]进一步的，所述轨道传感装置包括光学传感器、信号放大器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一包络检测器、第二包括检测器、运算放大器和低通滤波器，第一带通滤波器能够通过第一频率的信号，第二带通滤波器能够通过第二频率的信号，其中所述光学传感器感应所述电子轨道的第一部分产生第一频率的第一轨道信号，感应所述电子轨道的第二部分产生第二频率的第二轨道信号；所述信号放大器放大所述光学传感器感应到的信号进行放大，第一带通滤波器对放大的感应信号进行带通滤波，第二带通滤波器对放大的感应信号进行带通滤波，第一包络检测器对第一带通滤波器得到的信号进行包络检测，第二包络检测器对第二带通滤波器得到的信号进行包络检测，所述运算放大器对第一包络检测器输出的信号和第二包络检测器输出的信号进行差分放大，所述低通滤波器对所述运算放大器输出的信号进行低通滤波得到所述车辆的实际运行轨道与所述电子轨道之间的轨道偏差信号。
[0014]根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种无人驾驶系统，其包括:设置于路上的电子轨道；服务器，其内存储有设置于路上的电子轨道的电子轨道数据；上文中所述的无人驾驶车辆。
[0015]与现有技术相比，本发明在路上铺设有电子轨道，无人驾驶车辆能够沿所述电子轨道高速稳定行驶，相较于铁轨，该电子轨道铺设成本很低，相对于普通的无人驾驶技术，运行速度高且稳定性高。
【【附图说明】】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
[0017]图1示意出了本发明的高速无人驾驶车辆系统的原理示意图；
[0018]图2示意出了本发明的高速无人驾驶车辆的结构示意图；
[0019]图3a至3b为无人驾驶车辆在偏离了电子轨道后如何调整回电子轨道的原理示意图；
[0020]图4为本发明中的电子轨道的示例图；
[0021]图5为图2中的轨道传感装置的结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0022]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0023]本发明提出一种基于电子轨道的高速无人驾驶系统。该无人驾驶系统包括有铺设于路面上的电子轨道100、沿所述电子轨道无人驾驶的行进的无人驾驶车辆200以及存储铺设于路面上的电子轨道100的电子轨道数据的服务器(未图示)。为了实现高速无人驾驶，需要事先在相关道路上铺设电子轨道。这些电子轨道就如同现在的公路标记线一样被铺设于所述公路的路面上。可以使用专门的电子轨道铺设车辆在所述公路的路面上形成预定性状的图形标记，该图形标记就可以被认为是电子轨道。由于是沿着电子轨道行进，其速度可以很高，且能够保证车辆稳定行驶。同时，由于只需要在路面上铺设预定图形，这样实现成本很低。
[0024]如图4所示的，其示意出了本发明中的电子轨道的一个示例图。如图4所示的，所述路上的电子轨道100包括中心线110、位于中心线110左侧的第一部分120和位于中心线右侧的第二部分130。所述第一部分120包括多个相互间隔的第一横向条121，相邻的两个第一横向条之间的间隔距离为第一预定距离dl，所述第二部分130包括多