一種基于磁釘?shù)拇笮蛙囕v自動(dòng)?？垦b置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人駕駛公共交通技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于磁釘?shù)拇笮蛙囕v自動(dòng)?？垦b置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來無人駕駛技術(shù)迅速發(fā)展。GPS、雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭等各種傳感器技術(shù)的發(fā)展為無人車的環(huán)境感知提供了眾多途徑。而各種電控執(zhí)行器(如，助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、EPS系統(tǒng)等)早已在汽車上得到廣泛應(yīng)用，這些電控執(zhí)行系統(tǒng)為未來無人車代替人類駕駛提供強(qiáng)大支持。由于實(shí)際駕駛環(huán)境的復(fù)雜性，以及交通法規(guī)的完善性，真正意義上的無人車短期內(nèi)還不能應(yīng)用和普及。但無人車技術(shù)卻可以先應(yīng)用于環(huán)境簡(jiǎn)單的局部交通場(chǎng)景內(nèi)。
[0003]大型車輛的精準(zhǔn)靠站停車是許多交通環(huán)境中特定場(chǎng)景的需求。如BRT快速公交車需要在公交車站快速準(zhǔn)確停車；倉(cāng)儲(chǔ)物流，碼頭貨運(yùn)等工業(yè)場(chǎng)景中的大型車輛也往往有精準(zhǔn)?？康男枰?。對(duì)于有人駕駛的大型車輛，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度為厘米等級(jí)的站點(diǎn)?？客枰S富經(jīng)驗(yàn)的熟練司機(jī)，而精準(zhǔn)停車對(duì)于無人駕駛而言往往容易得多，且重復(fù)性高，可以大大提高停車效率與穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于磁釘?shù)拇笮蛙囕v自動(dòng)?？垦b置，該裝置具有高精度、低成本、適用性廣且穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種基于磁釘?shù)拇笮蛙囕v自動(dòng)?？垦b置，包括:車載傳感器、執(zhí)行器、控制器，以及與車載傳感器配套的磁釘車道，其中:車載傳感器包括磁尺、慣性導(dǎo)航模塊、里程計(jì)，執(zhí)行器包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)；
[0006]所述車載傳感器的磁尺、慣性導(dǎo)航模塊、里程計(jì)和執(zhí)行器的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)均與控制器相連接；所述控制器通過磁尺測(cè)量磁釘車道上的磁釘相對(duì)車身的位置以判斷車輛的橫向誤差，通過檢測(cè)磁釘磁極的變化來判斷停車位置，利用慣性導(dǎo)航模塊與里程計(jì)并結(jié)合磁釘信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，精確、連續(xù)地計(jì)算出車輛的縱向行駛距離與橫向誤差，通過控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)以及向車輛發(fā)送油門信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的導(dǎo)航控制，達(dá)到高精度進(jìn)站停靠的目的。
[0007]優(yōu)選地，所述車載傳感器中:
[0008]所述磁尺用于測(cè)量磁釘車道豎直方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并反饋給控制器；
[0009]所述慣性導(dǎo)航模塊用于測(cè)量車輛垂直于地面的角速度，并反饋給控制器；
[0010]所述里程計(jì)用于測(cè)量車輛的速度與里程，并反饋給控制器。
[0011]更優(yōu)選地，所述磁尺由多個(gè)直線排列的磁場(chǎng)傳感芯片組成，磁尺經(jīng)過磁釘車道上方時(shí)，磁釘會(huì)被磁尺識(shí)別，磁尺上的每個(gè)磁場(chǎng)傳感芯片反饋出不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小反應(yīng)出磁場(chǎng)傳感芯片距離磁釘?shù)倪h(yuǎn)近；通過對(duì)多個(gè)磁傳感芯片測(cè)量的結(jié)果與磁釘磁場(chǎng)分布的物理模型進(jìn)行擬合，即精確判斷磁釘于相對(duì)磁尺的橫向位置，以及磁極方向。
[0012]更優(yōu)選地，所述磁尺安裝于車輛前端并與車輛中軸線對(duì)稱。
[0013]優(yōu)選地，所述磁釘車道由間隔等距的磁釘組成，分為引導(dǎo)區(qū)域和?？繀^(qū)域，并通過不同磁極以區(qū)分。
[0014]更優(yōu)選地，所述磁釘車道分布于每一個(gè)車輛需要停靠的站點(diǎn)，且每個(gè)站點(diǎn)的磁極跳變點(diǎn)與停車點(diǎn)縱向距離固定。
[0015]優(yōu)選地，所述執(zhí)行器的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)將控制器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的方向盤角度與制動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)車輛的方向控制與制動(dòng)控制；控制器輸出模擬信號(hào)模擬油門信號(hào)，通過繼電器與駕駛員的油門踏板信號(hào)進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)控制器控制車輛輸出的動(dòng)力。
[0016]優(yōu)選地，所述控制器根據(jù)磁尺測(cè)量的磁釘橫向偏差信息，判斷車身與車道中心的相對(duì)位置，并根據(jù)橫向偏差控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行修正使之運(yùn)行在車道中心；當(dāng)控制器檢測(cè)到磁釘極性發(fā)生變化時(shí)，則車輛進(jìn)入停車區(qū)域，控制器控制制動(dòng)系統(tǒng)使車輛停在停車區(qū)域內(nèi)。
[0017]優(yōu)選地，所述控制器在沒有收到磁尺給出的磁釘信息時(shí)，通過慣性導(dǎo)航模塊給出的角速度與里程計(jì)給出的里程，結(jié)合車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行車輛位姿的航位推算；當(dāng)收到磁尺給出的磁釘信息時(shí)，結(jié)合航位推算的車輛位姿與根據(jù)磁釘信息提供的車輛位置測(cè)量值進(jìn)行卡爾曼濾波，計(jì)算出準(zhǔn)確的車輛位姿。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0019]1.本發(fā)明屬于磁導(dǎo)航方案，具有磁導(dǎo)航的優(yōu)勢(shì)，即相對(duì)于激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航而言，本發(fā)明具有不容易受到環(huán)境干擾、穩(wěn)定可靠、低成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0020]2.與現(xiàn)有的磁導(dǎo)航方案(磁帶導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航)相比，本發(fā)明具有眾多優(yōu)勢(shì)；磁帶在車間內(nèi)容易磨損，且傳感器必須距離地面較低。而本發(fā)明的磁尺可以達(dá)到25cm的安裝高度，且可調(diào)整的范圍較大。電磁導(dǎo)航線路鋪設(shè)麻煩、維護(hù)成本高、線路改變困難。而本發(fā)明的磁釘鋪設(shè)相對(duì)簡(jiǎn)單，且?guī)缀醪恍枰S護(hù)。
[0021]3.與現(xiàn)有的磁導(dǎo)航技術(shù)相比，磁釘導(dǎo)航具有能夠提供更多信息的優(yōu)點(diǎn):磁釘導(dǎo)航可以通過磁釘極性的變化、相鄰磁釘之間的距離變化來給車輛提供更多定位信息；還可以實(shí)時(shí)矯正車輛的絕對(duì)位置，為?？空军c(diǎn)、岔路等提供標(biāo)定記號(hào)，而無需其他輔助的定位或標(biāo)記措施。
【附圖說明】
[0022]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0023]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖；
[0024]圖中:車體I，控制器2，里程計(jì)3，慣性導(dǎo)航模塊4，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5，控制系統(tǒng)6，磁尺7，磁釘車道8，停車區(qū)域9，站臺(tái)10 ；
[0025]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種基于磁釘?shù)拇笮蛙囕v自動(dòng)?？垦b置，包括車體1、車載傳感器、執(zhí)行器、控制器2，以及磁釘車道8，其中:所述車載傳感器包括里程計(jì)3、慣性導(dǎo)航模塊4、磁尺7，執(zhí)行器包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5、制動(dòng)系統(tǒng)6?？刂破?、車載傳感器和執(zhí)行器相連接；磁釘車道8由間隔等距的磁釘組成，分為引導(dǎo)區(qū)域與停車區(qū)域9，以磁極加以區(qū)分；磁釘與停車區(qū)域9的相對(duì)坐標(biāo)通過測(cè)量得知，并保存至控制器2內(nèi)。
[0028]本實(shí)施例中，所述車體I所裝載的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5與制動(dòng)系統(tǒng)6可以將控制器2輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的方向盤角度與制動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)控制器2對(duì)車輛的方向控制與制動(dòng)控制?？刂破?輸出模擬信號(hào)模擬油門信號(hào)，通過繼電器與駕駛員的油門踏板信號(hào)進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)控制器2控制車輛輸出的動(dòng)力。
[0029]本實(shí)施例中，所述磁尺7由多個(gè)直線排列的磁場(chǎng)傳感芯片組成，用于測(cè)量豎直方向的