应用在校园无人公交车上的电磁导航机构

1.本实用新型涉及自动驾驶辅助配件技术领域，具体涉及应用在校园无人公交车上的电磁导航机构。


背景技术：

2.目前，随着自动驾驶技术的不断推进，越来越多的车辆具备了驾驶辅助功能，现有已投入量产的商用汽车已经达到l3级别，由于需要面对复杂的路况，故采用的是基于slam激光雷达、图像识别、ai等技术的自动驾驶，其实现成本较高。在面对线路固定，路况单一的场景，需要一种低成本的自动驾驶解决方案。


技术实现要素：

3.本实用新型目的是提供一种应用在校园无人公交车上的电磁导航机构，其解决了现有人工校园公交系统运营成本高、灵活性低、稳定性差等问题。
4.为实现上述目的，本技术的技术方案为：应用在校园无人公交车上的电磁导航机构，包括微控制器、用于检测电磁信号的电磁传感器、用于检测车辆前方障碍物和行人的超声波避障模块、用于驱动公交车电机的电机驱动模块、用于实时采集公交车速度信息的测速模块、架体，所述架体的水平承载梁上安装有电磁传感器，所述电磁传感器的输出引脚连接至运算放大芯片的输入引脚，所述运算放大芯片的输出引脚依次经滤除电容和肖特基二极管连接至微控制器的a/d采集引脚，所述微控制器还分别与超声波避障模块、电机驱动模块、测速模块相连，在校园公交车行驶的路面下方铺设漆包线且形成闭合回路，在所述漆包线内通有交变电流。
5.进一步的，所述电磁传感器包括并联设置的电容和工字型电感。
6.进一步的，所述电磁传感器包括位于水平承载梁上的左竖直电磁传感器、右竖直电磁传感器、左水平电磁传感器、右水平电磁传感器，所述左水平电磁传感器、右水平电磁传感器用于测量水平磁场的强度使公交车保持在路面中央，所述左竖直电磁传感器、右竖直电磁传感器用于提前检测弯道处的磁场强度。
7.进一步的，所述超声波避障模块采用hc
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sr04超声波传感器，其自动发送8个40khz的方波，用于检测是否有信号返回。
8.进一步的，所述电机驱动模块采用基于irf8736型号全桥驱动公交车电机。
9.更进一步的，所述架体，还包括支架、水平托板、方钢和立柱，所述水平承载梁固定在支架底部，所述支架顶部固定有水平托板，在水平托板上卡接有方钢，该方钢上连接有立柱，所述立柱上设有超声波避障模块。
10.更进一步的，所述架体通过方钢与水平托板组成的固定孔，套接在公交车前轴上。
11.更进一步的，所述校园公交车行驶的路面两侧下方均设有容置漆包线的凹槽。
12.本实用新型由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：校园这个特殊的场景为具有电磁导航机构的无人驾驶公共交通提供了便利条件，其基础设施建设成本较
低，仅需要在现有道路上做简单改动，其智能化程度较高；在封闭道路内运行确保车辆更安全、有序；架体的设置使该机构可移植性强。
附图说明
13.图1为应用在校园无人公交车上的电磁导航机构结构原理图；
14.图2为应用在校园无人公交车上的电磁导航机构中台架示意图；
15.图3为应用在校园无人公交车上的电磁导航机构安装示意图；
16.图中序号说明：1、水平承载梁；2、左竖直电磁传感器；3、右竖直电磁传感器；4、右水平电磁传感器；5、左水平电磁传感器；6、超声波避障模块；7、支架；8、方钢；9、立柱；10、水平托板。
具体实施方式
17.本实用新型的实施例是在以本实用新型技术方案为前提下进行实施的，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
18.实施例1
19.如图1
‑
3所示，应用在校园无人公交车上的电磁导航机构，包括：
20.微控制器，其采用基于arm cortex—m7高性能嵌入式处理器，用于接受电磁传感器、超声波避障模块、测速模块采集的数据信息，并向所述电机驱动模块发出控制信号；所述微控制器接收到采集的数据后，经过对感应电动势归一化并且进行平滑滤波后送给模糊自适应pid处理子程序，所述pid处理子程序即利用模糊逻辑并根据一定的模糊规则对pid的参数进行实时优化，公交车通过采集的道路信息确定当前距道路中线的偏差e以及当前偏差和上次偏差的变化ec，根据给定的模糊规则进行模糊推理，最后对模糊参数进行解模糊，输出pid控制参数，需要指出的是所述pid控制对象是舵机，其控制公交车的转向，可以保证车子一直按照规定路线行驶。还需要同时控制运行速度，所述运行速度即规定公交车在何种路况下需要达到的行驶速度，例如遇到行人减速、到站点停车、依据时间表自适应调整在某一区间的运行速度，其均是基于pid速度调控程序完成的，以上算法和数据处理方式都是常规的，没有任何改进。
21.用于检测车辆前方障碍物和行人的超声波避障模块采用hc
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sr04超声波传感器，其自动发送8个40khz的方波，用于检测是否有信号返回。超声波避障模块包括超声波对管以及其驱动电路。超声波对管是一种集超声波发射器和接收器于一体的传感器，多用于检测障碍物。其原理是由超声波发射管发射出一定波长的超声波，当检测方向遇到障碍物(反射面)时，超声波反射回来被接收管接收，经过比较器处理后，信号输出接口输出数字信号，此信号通过电位器旋钮调节检测距离，在1.5—150cm距离范围内都有效。其反应非常灵敏、可靠，符合实际需要，安全性能更可靠。
22.测速模块采用欧姆龙编码器用于实时采集公交车速度信息；
23.本技术需要对现有的校园道路进行简单改造，即在路面下方1
‑
2cm处铺设漆包线形成闭合回路，在漆包线内可以通有20khz的交变电流，根据麦克斯韦电磁场理论，此频率的交流电产生的电磁波属于甚低频(vlf)电磁波，频率范围为3khz～30khz，波长为100km～10km。由毕奥萨伐尔定律，通电直导线周围会产生磁感线垂直于导线平面内以导线为圆心
的一系列同心圆磁场，距离导线越近的地方磁感应强度就越大，在导线的周围竖直放两个轴线相互垂直并且位于和导线垂直平面内的线圈，就可以感应到磁场向量中两个垂直的分量，进而可以获得磁场强度与方向。
24.用于检测电磁信号的电磁传感器，包括位于水平承载梁上的左竖直电磁传感器、右竖直电磁传感器、左水平电磁传感器、右水平电磁传感器，所述左水平电磁传感器、右水平电磁传感器用于测量水平磁场的强度使公交车保持在路面中央，所述左竖直电磁传感器、右竖直电磁传感器用于提前检测弯道处的磁场强度使公交车能够提前做出反应。
25.用于驱动公交车电机的电机驱动模块采用基于irf8736型号全桥驱动公交车电机。电机驱动模块中需要驱动电机正转、停止和反转三种状态，利用pwm信号控制电机转速来控制电机，很容易实现电机几种状态的切换。电机驱动模块中的驱动电路，每一路由2片irf8736构成h桥。通过控制4个mos管的导通和关短来实现正反转，并通过控制输入的pwm波占空比来调节电机两端的平均电压，达到控制电机转速的目的。具体为：利用pwm产生高低电平来控制驱动电路中mos管的g极，从而控制d极和s极之间的通断，当d极和s极导通时，电极正极接电源，负极接地。当d极和s极断开时，电极正极和电源相连，而负极通过二极管通向电容正极，给二极管充电，形成回路，这样就可以达到一种平衡状态，调节pwm方波的占空比就可以调节电极两端的电流，从而控制电极的转速。
26.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
27.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。