一种自动驾驶汽车电路的制作方法

本发明涉及自动驾驶汽车和智能网联汽车技术领域，尤其涉及一种自动驾驶汽车电路。

背景技术：

在自动驾驶汽车中，整车电路是较为重要的组成部分。随着汽车向互联化、电气化、智能化、共享化发展，传统汽车整车电路的电子电气架构面临诸多挑战。例如，环境感知及信息融合系统、智能控制决策系统及控制执行系统这三大系统的集成问题，传统机械转向和制动系统的智能化改造问题，数据计算能力和传输实时性要求的提升问题。系统集成具体包括摄像头、雷达等传感器及相关信号处理器、v2x网络通信设备、定位设备、信号融合处理器、智能决策控制器、整车底层执行控制及电控底盘硬件布置，以及相关软件接口集成等。

现有技术的不足在于：无法对传统汽车整车电路进行改进以使其满足自动驾驶汽车的需求，传感器的位置部署、底盘控制系统、软硬件接口、通讯协议等需要重新设计。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种自动驾驶汽车电路，包括：

环境感知模块，用于获取车辆的环境感知信息；

车载定位模块，用于获取车辆的位姿信息；

核心计算模块，用于对所述环境感知信息、所述车辆的位姿信息和线控执行系统反馈的车辆的转向信号、制动信号、速度信号和油门踏板信号进行信息融合和任务决策，得到决策控制信号，并用于根据车辆的速度信号对所述油门踏板信号进行处理；

线控执行系统，其包括：

eps电控转向系统，用于根据所述核心计算模块的决策控制信号中的转向决策控制信号实现车辆的线控转向，并反馈车辆的转向信号给所述核心计算模块；

ehb电控液压制动系统，用于根据所述核心计算模块的决策控制信号中的制动决策控制信号实现车辆的线控制动，并反馈车辆的制动信号给所述核心计算模块；

原车ecu单元，用于实现车辆的线控驱动，并反馈车辆的速度信号给所述核心计算模块；

线控油门单元，其与所述原车ecu单元通信连接，用于向所述核心计算模块发送车辆的油门踏板信号，接收并将所述核心计算模块反馈的处理后的油门踏板信号发送给所述原车ecu单元，以供所述原车ecu单元实现车辆的线控驱动；

车载通信模块，用于实现所述线控执行系统和核心计算模块之间的通信；

车载电源模块，用于为所述环境感知模块、车载定位模块、核心计算模块、线控执行系统和车载通信模块供电。

在一个实施例中，所述环境感知模块包括：

单线激光雷达，用于探测车辆前后方向的障碍物信息以实现车辆前后短距离避障；

64线激光雷达，用于探测车辆周围长距离辐射范围内的障碍物信息以车辆周围长距离辐射范围内障碍物避障；

毫米波雷达，用于探测车辆冗余前后方向的激光雷达信息以实现车辆冗余前后方向的激光雷达探测；

前视摄像头，用于采集车辆周围图像，并根据所述车辆周围图像的分析结果实现速度提醒、车道偏离预警和前后障碍物预警。

在一个实施例中，所述毫米波雷达包括3个短距毫米波雷达和1个中长距毫米波雷达。

在一个实施例中，所述核心计算模块对所述单线激光雷达、64线激光雷达和毫米波雷达探测到的信息进行分布式融合。

在一个实施例中，所述车载定位模块包括gps移动站、gps后天线、gps前天线、gps电台天线和imu惯性导航单元；

其中，所述gps移动站接收所述gps后天线、gps前天线和gps电台天线的天线数据，并将所述天线数据发送到所述imu惯性导航单元；所述imu惯性导航单元获取自身的惯性导航数据，并将所述惯性导航数据和所述天线数据进行数据融合，按照预定协议进行解析，并根据解析的融合数据输出车辆的位姿信息。

在一个实施例中，所述核心计算模块为工业控制计算机。

在一个实施例中，所述车载通信模块包括：

第一can转以太网单元，其一端连接所述核心计算模块，另一端分别连接所述eps电控转向系统和ehb电控液压制动系统，用于将所述转向决策控制信号和制动决策控制信号从以太网数据格式转换成can数据格式，并分别发送给所述eps电控转向系统和ehb电控液压制动系统，以及将所述转向信号和制动信号从can数据格式转换成以太网数据格式，并反馈给所述核心计算模块；

第二can转以太网单元，其一端连接所述核心计算模块，另一端连接所述原车ecu单元，用于将所述速度信号从can数据格式转换成以太网数据格式，并反馈给所述核心计算模块；

adda转换单元，其一端连接所述核心计算模块，另一端连接所述线控油门单元，用于将所述油门踏板信号从电压信号转换成数字信号，并发送给所述核心计算模块，以及将所述处理后的油门踏板信号从数字信号转换成电压信号，并反馈给所述线控油门单元。

在一个实施例中，所述eps电控转向系统包括转向控制器、转角传感器、转矩传感器、转向电机、电机驱动电路和机械传动结构；

其中，所述转向控制器用于获取所述转角传感器采集的车辆方向盘的转角信号、所述转矩传感器采集的车辆方向盘的转矩信号和所述转向电机的转向电流信号并进行处理，并根据处理结果输出转向控制信号；所述电机驱动电路用于将所述转向控制信号进行放大以驱动所述转向电机，从而实现所述机械传动结构的控制。

在一个实施例中，所述ehb电控液压制动系统，其串联在原车主缸之后，用于接收所述原车主缸的制动踏板信号，通过ehb软件接口模块获取由所述制动踏板信号转换的制动信号，并建立制动压力，根据所述制动信号将所述制动压力分配至轮缸，从而完成制动。

在一个实施例中，所述车载电源模块包括12v电源、220v电源、车载逆变器和车电保险盒电源；

其中，所述车载逆变器用于将所述12v电源转换为所述220v电源；所述220v电源为所述核心计算模块和车载通信模块供电；所述12v电源为所述环境感知模块中的部分部件和车载定位模块供电；所述车电保险盒电源为所述线控执行系统供电。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

1)本发明重新设计了汽车的整车电路结构，在传统汽车整车电路的基础上增加了环境感知模块、车载定位模块、核心计算模块、车载通信模块和电源模块，并重新设计了线控执行系统，将这些模块集成到一起，搭建了一个基于线控技术的智能化与网联化电动汽车整车平台，可以对传统汽车整车电路进行改进以使其满足自动驾驶汽车的需求。

2)本发明通过对传统机械转向、制动系统的智能化改造，以及数据计算能力和传输实时性要求的提升，可以实现避障、跟车、会车、超车等自动驾驶功能，满足自动驾驶汽车的需求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例的自动驾驶汽车电路示意图；

图2为本发明实施例的自动驾驶汽车电路的模块组成示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例

下面结合图1和图2对本发明实施例的自动驾驶汽车电路的结构进行详细说明。

如图2所示，本实施例的自动驾驶汽车电路包括环境感知模块10、车载定位模块20、核心计算模块30、线控执行系统40、车载通信模块50和车载电源模块(图2中未示出)。

为了获取车辆的环境感知信息，本实施例的自动驾驶汽车电路在传统汽车(也成原车)整车电路的基础上增加了环境感知模块10。环境感知模块10根据传感器协议获取传感器采集的原始数据，并进行数据处理，生成环境感知信息。具体地，环境感知模块10包括单线激光雷达101、64线激光雷达102、毫米波雷达103和前视摄像头104。

为了检测位于汽车周边的障碍物(例如：车辆或物体)，在自动驾驶汽车的正前方安装单线激光雷达101，单线激光雷达101探测汽车前后方向的障碍物信息，可以实现汽车前后短距离避障；在汽车车顶安装64线激光雷达102，64线激光雷达102探测汽车周围长距离辐射范围内的障碍物信息，可以实现汽车周围长距离辐射范围内障碍物避障；如图1所示，本实施例中的毫米波雷达103有4个，分别为3个短距毫米波雷达和1个中长距毫米波雷达，其安装在汽车四周，毫米波雷达103探测汽车冗余前后方向的激光雷达信息，可以实现汽车冗余前后激光雷达探测。

为了检测自动驾驶汽车的速度信息、车道偏离信息和前后障碍物，在自动驾驶汽车的后视镜下方安装前视摄像头104，前视摄像头104采集汽车周围图像，并根据汽车周围图像的分析结果实现速度提醒、车道偏离预警和前后障碍物预警。

为了对汽车进行有效定位，本实施例的自动驾驶汽车电路在传统汽车整车电路的基础上增加了车载定位模块20。本实施例的车载定位模块20将天线数据和惯性导航数据进行数据融合，按照预定协议进行解析，并根据解析的融合数据输出车辆的位姿信息。具体地，车载定位模块20包括gps移动站201、gps后天线202、gps前天线203、gps电台天线204和imu惯性导航单元205。

其中，gps移动站201接收gps后天线202、gps前天线203和gps电台天线204的天线数据，并将天线数据发送到imu惯性导航单元205。imu惯性导航单元205获取自身的惯性导航数据，并将惯性导航数据和天线数据进行数据融合，按照预定协议进行解析，并根据解析的融合数据输出车辆的位姿信息。

核心计算模块30是自动驾驶汽车电路的核心控制模块。优选地，核心计算模块30为工业控制计算机301，可以满足提升数据计算能力和传输实时性的要求。核心计算模块30与环境感知模块10和车载定位模块20通信连接。核心计算模块30从环境感知模块10和车载定位模块20分别获取环境感知信息和车辆的位姿信息，接收线控执行系统40反馈的车辆的转向信号、制动信号、速度信号和油门踏板信号，并对获取的信息通过融合算法进行信息融合和任务决策，经过决策后下达决策控制信号。核心计算模块30还根据车辆的速度信号对油门踏板信号进行处理。核心计算模块30还对单线激光雷达101、64线激光雷达102和毫米波雷达103探测到的信息进行分布式融合。本实施例的核心计算模块30的信息融合和任务决策的算法与现有的自动驾驶汽车类似，在此不作赘述。

线控执行系统40是自动驾驶汽车电路的执行机构，可以实现避障、跟车、会车、超车等自动驾驶功能，满足自动驾驶汽车的需求。线控执行系统40根据核心计算模块30的决策控制信号实现汽车的线控转向、线控制动及线控驱动，并反馈汽车的转向信号、制动信号、速度信号和油门踏板信号给核心计算模块30。具体地，线控执行系统40包括eps电控转向系统401、ehb电控液压制动系统402、原车ecu单元403和线控油门单元404。其中，eps电控转向系统401、ehb电控液压制动系统402和原车ecu单元403分别下达转角参数、制动参数和油门参数到各自控制器，由各自控制器发送执行指令到执行器，以实现线控转向、线控制动和线控驱动。

本实施例对传统机械转向系统进行了智能化改进，采用eps电控转向系统401实现汽车的线控转向。eps电控转向系统401根据核心计算模块30的决策控制信号中的转向决策控制信号实现汽车的线控转向，并反馈汽车的转向信号给核心计算模块30。具体地，eps电控转向系统401包括转向控制器、转角传感器、转矩传感器、转向电机、电机驱动电路和机械传动结构。其中，转向控制器获取转角传感器采集的汽车方向盘的转角信号、转矩传感器采集的汽车方向盘的转矩信号和转向电机的转向电流信号并进行处理，并根据处理结果输出转向控制信号。电机驱动电路将转向控制信号进行放大以驱动转向电机，从而实现机械传动结构的控制。

ehb电控液压制动系统402根据核心计算模块30的决策控制信号中的制动决策控制信号实现汽车的线控制动，并反馈汽车的制动信号给核心计算模块30。具体地，ehb电控液压制动系统402包括液压电控单元、转速传感器、制动踏板行程传感器和液压模块等。本实施例对原车的制动系统进行了智能化改进，ehb电控液压制动系统402串联在原车主缸之后，直接接收所述原车主缸的制动踏板信号，通过ehb软件接口模块获取由制动踏板信号转换的制动信号，并建立制动压力，根据制动信号直接将所述制动压力分配至轮缸，从而完成制动。

本实施例对原车ecu单元的功能进行了改进，原车ecu单元403实现汽车的线控驱动，并反馈汽车的速度信号给核心计算模块30。线控油门单元404与原车ecu单元403通信连接，在汽车处于人工驾驶状态的情况下，向原车ecu单元403发送汽车的油门踏板信号，以供原车ecu单元403实现汽车的线控驱动；在汽车处于自动驾驶状态的情况下，向核心计算模块30发送汽车的油门踏板信号，并接收核心计算模块30反馈的处理后的油门踏板信号，将处理后的油门踏板信号发送给原车ecu单元403，以供原车ecu单元403实现汽车的线控驱动。

车载通信模块50与核心计算模块30和线控执行系统40通信连接，可以实现线控执行系统40和核心计算模块30之间的通信。具体地，车载通信模块50包括第一can转以太网单元501、第二can转以太网单元502和adda转换单元503。第一can转以太网单元501和第二can转以太网单元502均为can转以太网控制器。

其中，第一can转以太网单元501的一端连接核心计算模块30，另一端分别连接eps电控转向系统401和ehb电控液压制动系统402，将转向决策控制信号和制动决策控制信号从以太网数据格式转换成can数据格式，并分别发送给eps电控转向系统401和ehb电控液压制动系统402，以及将转向信号和制动信号从can数据格式转换成以太网数据格式，并反馈给核心计算模块30。

第二can转以太网单元502的一端连接核心计算模块30，另一端连接原车ecu单元403，将所述速度信号从can数据格式转换成以太网数据格式，并反馈给核心计算模块30。

adda转换单元503的一端连接核心计算模块30，另一端连接线控油门单元404，将所述油门踏板信号从电压信号转换成数字信号，并发送给核心计算模块30，以及将所述处理后的油门踏板信号从数字信号转换成电压信号，并反馈给线控油门单元404，从而控制油门踏板运动，进而控制整车驱动。

本实施例的通讯协议包括can通信协议、串口通信协议和以太网通信协议。can通信协议应用于毫米波雷达103与工业控制计算机301之间，eps电控转向系统401和ehb电控液压制动系统402与第一can转以太网单元501之间，原车ecu单元403与第二can转以太网单元502之间。串口通信协议应用于gps移动站201与imu惯性导航单元205之间。以太网通信协议应用于单线激光雷达101、64线激光雷达102、前视摄像头104、imu惯性导航单元205、第一can转以太网单元501和第二can转以太网单元502与工业控制计算机301之间。

车载电源模块为环境感知模块10、车载定位模块20、核心计算模块30、线控执行系统40和车载通信模块50供电。具体地，车载电源模块包括12v电源、220v电源、车载逆变器和车电保险盒电源。其中，车载逆变器用于将12v电源转换为220v电源。

其中，220v电源为核心计算模块30和车载通信模块50供电，例如：工业控制计算机301、adda转换单元503(也即图1所示的采集卡)、第一can转以太网单元501和第二can转以太网单元502。

12v电源为环境感知模块10中的部分部件和车载定位模块20供电，例如：64线激光雷达102、毫米波雷达103、gps移动站201、imu惯性导航单元205、和车载逆变器等。

车电保险盒电源为线控执行系统40和环境感知模块10中的另一部分部件供电，例如：eps电控转向系统401、ehb电控液压制动系统402和前视摄像头104。

综上所述，本实施例重新设计了汽车的整车电路结构，在传统汽车整车电路的基础上增加了环境感知模块、车载定位模块、核心计算模块、车载通信模块和电源模块，并重新设计了线控执行系统，将这些模块集成到一起，搭建了一个基于线控技术的智能化与网联化电动汽车整车平台，可以对传统汽车整车电路进行改进以使其满足自动驾驶汽车的需求。

进一步地，本实施例通过对传统机械转向、制动系统的智能化改造，以及数据计算能力和传输实时性要求的提升，可以实现避障、跟车、会车、超车等自动驾驶功能，满足自动驾驶汽车的需求。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。