基于鱼群效应的无信号交叉口车车协同控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于车辆控制领域，特别涉及一种无信号交叉口车车协同控制系统。
【背景技术】
[0002]道路交叉口是道路交通网的重要节点，不同方向的车流在此汇聚，容易引发车流之间的碰撞冲突。据公安部交通管理局统计，2011年9月份，全国共接报道路交通事故319471起，同比减少18442起，下降5.4%。涉及人员伤亡的交通事故17442起，造成5138人死亡、19214人受伤，直接财产损失1.1亿元。其中，道路交叉口交通事故数约占总事故数的30%。当前，我国亟须提高道路系统的安全尤其是交叉口的管理水平和技术水平。
[0003]交叉口车辆避撞是智能交通领域重要的研宄课题。随着卫星定位技术、无线通信技术和智能车辆技术的发展，车路协同技术逐渐为彻底解决交通问题提供了可能。所谓车车信息交互是指，车辆按照一定间隔将自车的具体位置、运行状态、行驶意图等信息以无线通信的方式，发送给周围车辆并接收周围车辆发出的信息，综合所有信息判断是否存在潜在的冲突碰撞，依据一定的控制策略和算法对车辆的状态参数等进行调整。
[0004]对现有技术检索发现:申请号为“201210101461.9”的专利“一种基于车车通信的协同避撞装置及避撞方法”设计了一套基于车车通信的避撞系统。利用车载传感器装置实时采集周围车辆车距、车速等信息，判断前后车距与安全车距的关系。但是其利用测距、测速传感器只能测量车辆前方一定范围内车辆的信息。只是在后车调整车速后依然无法避免碰撞时，才利用车车通信告知前车调整车速避免碰撞。
[0005]申请号为“201210214879.0”的专利“无信号交叉口车车协同避撞系统”提供了一种无信号交叉口车车协同避撞系统。基于车车通信，通过获取自车及周围车辆运动状态参数来判断潜在碰撞。该发明的局限性在于并未考虑换道超车等情况，只是通过减速或停车来避免碰撞。
[0006]申请号为“201410127703.0”的专利“智能车路口通行方法及系统”介绍了自动驾驶车辆交叉口通行系统。其特点是首先记录前期人类驾驶过程中的日志数据，通过导航模块获得指定路口 GPS动态信息，结合当前时刻自动驾驶的自主驾驶状态，完成路口通行，局限性是严重依赖前期人类驾驶的日志数据。
[0007]在无信号交叉口，往往存在交叉的道路上的车辆冲突的情况，且随着车道数和车辆数的增加，冲突碰撞的可能性也急剧攀升。单纯使用测距传感器或雷达等装置常常不能探测到车辆，存在一定的局限性。所以说，本领域亟需一种新的技术来改变这样的现状。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题:针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种用于无人驾驶车辆、设置有无线通信模块、主动安全性高、道路利用率高的基于鱼群效应的无信号交叉口车车协同控制系统。
[0009]本发明是这样设计的:
[0010]基于鱼群效应的无信号交叉口车车协同控制系统，其特征在于:包括感知定位模块、运动控制模块、无线通信模块、人机交互界面、电源管控模块、路径规划模块与决策控制丰吴块；
[0011]所述的感知定位模块包括环境感知与导航定位两部分，具体包括DGPS定位装置、惯性导航系统、雷达装置与传感器，感知定位模块获取的所有信息均发送至决策控制模块中的信息处理单元；所述的DGPS定位装置固定于控制台内部，用于获取车辆的地理位置信息；所述的惯性导航系统包括陀螺仪与加速度计，惯性导航系统固定于车辆内部，用于获取车辆的速度与位置信息；所述的雷达装置包括激光雷达与毫米波雷达；所述的激光雷达固定于车辆顶部，用于扫描获取车辆周围的环境信息；所述的毫米波雷达固定于车辆的保险杠，用于扫描获取车辆周围的距离信息；所述的传感器采用红外线环境探测传感器，传感器固定于车辆两侧的后视镜底部，用于获取车辆周围的天气条件与路面状况；
[0012]所述的运动控制模块包括运动控制器、驱动器、执行器、传动部件与被控部件，运动控制模块固定于车辆内部；所述的运动控制模块通过通讯线与路径规划模块连接并接收路径规划模块脉冲信号，运动控制模块根据路径规划模块指令、电机的特性及预期的运动目标位置发出脉冲控制信号，对电控油门/踏板的开度和车辆转向器装置进行控制，从而实现对车速和转向的控制；
[0013]所述的无线通信模块由收发装置组成，固定于车辆顶部；所述的无线通信模块通过通信电缆与决策控制模块中的信息处理单元连接；
[0014]所述的人机交互界面包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元，人机交互界面固定于车辆中控台中部；所述的人机交互界面通过通讯线与决策控制模块连接，显示自车和他车当前的位置、车速、加速度、车辆设备状态、车辆周围环境信息；
[0015]所述的电源管控模块包括蓄电池与电平转换单元；所述的蓄电池为直流12v蓄电池；所述的电平转换单元将直流12v电源转换为直流5v或者交流220v ;所述的蓄电池与电平转换单元固定于车辆内部，蓄电池与电平转换单元通过线束连接；
[0016]所述的路径规划模块采用全局路径规划，装载有电子地图；所述的路径规划模块通过通讯线与决策控制模块连接并接收决策控制模块指令，对具体的行车路径进行规划；所述的路径规划模块与决策控制模块集成在一起，固定于车辆内部；
[0017]所述的决策控制模块包括中央处理器、信息处理单元与存储单元；所述的信息处理单元选择DSP作为处理单元，接收来自感知定位模块发送的信息，并与无线通信模块通过通讯线相连，接收其他车辆发送的信息；所述的信息处理单元对接收的信息进行融合和滤波处理，并将处理的结果发送给中央处理器；所述的中央处理器综合车辆的内部和外部信息，对车辆行驶的轨迹进行预测，判断在通过交叉口的过程中是否存在碰撞风险，计算出行车策略并通过无线通信模块将行车策略发送出去；所述的存储单元为固态硬盘，用于记录车辆运行信息和决策控制模块运算过程中的运行信息。
[0018]所述的DGPS定位装置通过螺丝固定于控制台内部；所述的惯性导航系统通过刚性螺丝固定于车辆内部；所述的激光雷达通过支架和螺丝固定于车辆顶部；所述的毫米波雷达通过螺栓固定于车辆的保险杠。
[0019]所述的运动控制模块控制系统采用变结构控制，以车辆的速度、转向为反馈，即双闭环结构形式。
[0020]所述的无线通信模块的通信协议采用IEEE 802.1lp或DSRC。
[0021]所述的人机交互界面设置有预警装置。
[0022]所述的路径规划模块与决策控制模块通过螺栓固定于车辆内部。
[0023]基于鱼群效应的无信号交叉口车车协同控制系统的控制方法，其特征在于:包括下述步骤，
[0024]步骤一、系统初始化；
[0025]将决策控制模块中存储单元的缓存清除，初始化各模块的状态，包括初始化车车协同无线通信模块的网络连接，检测蓄电池电量是否足够，决策控