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； 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； 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； 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； 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； 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； 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。
2.根据权利要求1所述的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: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。
3.根据权利要求1所述的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: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。
4.根据权利要求1所述的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:所述的无线通信模块的通信协议采用IEEE 802.1lp或DSRC。
5.根据权利要求1所述的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:所述的人机交互界面设置有预警装置。
6.根据权利要求1所述的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: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。
7.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， 步骤一、系统初始化； 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，决策控制模块中存储单元硬盘是否已满，电子地图是否加载，系统模块之间的通讯是否正常，模块是否能够正常工作； 步骤二、车辆感知定位模块实时获取车辆的参数信息； 决策控制模块通过信息处理单元实时接收DGPS定位装置、惯性导航系统、雷达装置与传感器发送的各种脉冲信号，对信息进行融合与滤波处理，实时获取当前车辆的地理位置、车速、加速度、设备状态、周围环境信息； 步骤三、车辆之间通过无线通信模块进行信息交互； 无线通信模块按照IEEE 802.1lp或DSRC协议，间隔10ms将自车的状态信息打包，进行广播式发送；同时，无线通信模块接收其他车辆发送的信息数据包，并传输给决策控制模块的信息处理单元； 步骤四、决策控制模块检测到车辆轨迹存在重叠时触发避撞功能； 决策控制模块的中央处理器根据经过处理的信息绘制地图，与车载的电子地图对比，对行驶的轨迹进行预测；中央处理器判断车辆在通过交叉口时是否存在碰撞风险，当系统确认安全时，保持当前状态通过交叉口，当确定有碰撞风险时，触发内部的协同避撞功能，利用冲突消解算法进行消解； 步骤五、路径规划模块为车辆协同编队提供行车路径； 路径规划模块接收来自决策控制模块发出的脉冲指令，对车队、车辆的运动路径进行动态全局规划，利用车载电子地图对DGPS定位装置获取的道路数据进行修正，消除潜在的冲突碰撞点；所述的脉冲指令的具体内容是冲突消解算法得到的最优解，具体为车辆的加/减速度、转向的角度与位置； 步骤六、运动控制模块控制车辆加/减速、转向与换道； 运动控制模块分别与决策控制模块和路径规划模块相连，并受决策控制模块和路径规划模块脉冲信号控制；信号内容为计算得出的期望的加/减速度、转向角度和换道位置，对电控油门/制动踏板的开度和转向器装置进行控制，从而控制车辆的加/减速、转向和换道，实现协同避撞功能，使车辆群体能够安全快速通过交叉口 ； 步骤七、人机交互界面动态显示及预警； 人机交互界面实时动态显示自车和他车当前的位置、车速及设备状态、周围环境信息；当决策控制模块判断存在碰撞风险，触发协同避撞功能时发出预警信息； 步骤八、数据存储； 当所有车辆均已通过交叉口，系统停止运行；决策控制模块中的存储单元对车辆运行数据进行存储。
【专利摘要】本发明涉及一种基于鱼群效应的无信号交叉口车车协同控制系统，属于车辆控制领域。本发明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；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；无线通信模块由收发装置组成；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；电源管控模块包括蓄电池与电平转换单元；路径规划模块采用全局路径规划，装载有电子地图；决策控制模块包括中央处理器、信息处理单元与存储单元。相比现有技术，本发明具有用于无人驾驶车辆、设置有无线通信模块、主动安全性高、道路利用率高的特点。
【IPC分类】G08G1-16
【公开号】CN104616541
【申请号】CN201510054091
【发明人】金立生, 郑义, 李科勇, 高琳琳, 王岩, 王发迹, 杨诚, 刘辉, 程蕾, 陈梅
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月3日