本發(fā)明涉及一種機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的車(chē)輛協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，汽車(chē)保有量的迅猛增長(zhǎng)，城市交通擁堵、交通事故頻發(fā)以及尾氣污染已經(jīng)成為交通系統(tǒng)亟待解決的問(wèn)題。智能車(chē)輛控制作為減少交通事故的主要手段得到越來(lái)越多的關(guān)注。智能車(chē)輛是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策及自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感器、信息、通信、導(dǎo)航及自動(dòng)控制等技術(shù)，使車(chē)輛具備環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級(jí)輔助駕駛等功能，具體包括：道路障礙自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)制動(dòng)、自動(dòng)保持安全距離、車(chē)速和巡航控制等。智能車(chē)輛的主要特點(diǎn)是在復(fù)雜的道路情況下，能自動(dòng)地操縱和駕駛車(chē)輛繞開(kāi)障礙物并沿著預(yù)定的道路(軌跡)行駛。

上述內(nèi)容為單個(gè)智能車(chē)的控制研究進(jìn)展，雖然可以很大程度上提高車(chē)輛的智能性，減少人為因素引發(fā)的交通事故，但是無(wú)法有效緩解交通擁堵及尾氣污染等問(wèn)題，在此背景下，基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的車(chē)輛協(xié)作控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它結(jié)合先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)于一體，可對(duì)道路上所有車(chē)輛狀態(tài)實(shí)施監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，以提高交通系統(tǒng)的運(yùn)輸容量、安全性及駕駛的舒適性，從而減少環(huán)境污染及降低能源能耗等。因此，對(duì)基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的車(chē)輛協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究不僅具有重要的理論意義同時(shí)還有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的車(chē)輛協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),包括:用于采集多輛智能小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息的信息采集單元,接收所述信息采集單元傳送的數(shù)據(jù)信息的計(jì)算機(jī)單元,所述計(jì)算機(jī)單元根據(jù)控制算法的調(diào)度關(guān)系對(duì)收到的多輛智能小車(chē)的舵機(jī)和電機(jī)的控制信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)分配，并通過(guò)通信單元發(fā)送到相應(yīng)的信息采集單元；所述采集單元包括多個(gè)用于采集智能小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息的傳感器和汽車(chē)的執(zhí)行部件。

所述計(jì)算機(jī)單元包括上位機(jī)軟件模塊和通信接口，用戶在上位機(jī)軟件模塊內(nèi)進(jìn)行軟件內(nèi)參數(shù)的配置和小車(chē)狀態(tài)的顯示。

所述上位機(jī)軟件模塊將每個(gè)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)打包成一個(gè)數(shù)據(jù)包，用一個(gè)數(shù)據(jù)幀作為開(kāi)頭，一個(gè)數(shù)據(jù)幀作為結(jié)尾，數(shù)據(jù)包被輸出到通信接口，所述通信接口采用有線通信方式與通信單元數(shù)據(jù)通信；所述信息采集單元識(shí)別數(shù)據(jù)針的開(kāi)端和結(jié)尾，將數(shù)據(jù)重新打包，即完成一個(gè)小車(chē)的數(shù)據(jù)接收。

所述通信單元包括無(wú)線模塊,所述無(wú)線模塊包括路由器和wifi模塊,所述通信單元通過(guò)路由器與計(jì)算機(jī)單元和信息采集單元數(shù)據(jù)通信。

所述信息采集單元包括單片機(jī)模塊、與所述單片機(jī)模塊相連接的電源模塊、以及與智能小車(chē)相連接的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊、加速度陀螺儀、測(cè)速編碼器和采集道路信息的攝像頭紅外路徑識(shí)別模塊，所述單片機(jī)模塊上還連接有硬件調(diào)試模塊，所述測(cè)速編碼器采集智能小車(chē)的當(dāng)前車(chē)速信息，所述加速度陀螺儀采集當(dāng)前智能小車(chē)的加速度信息，硬件調(diào)試模塊對(duì)單片機(jī)模塊的工作進(jìn)行硬件調(diào)試，電源模塊對(duì)智能小車(chē)的各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的電壓。

所述智能小車(chē)的狀態(tài)信息包括當(dāng)前車(chē)輛編號(hào)信息、目標(biāo)車(chē)輛的編號(hào)信息、車(chē)速度信息、車(chē)的加速度信息以及距離誤差信息。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的車(chē)輛協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，本發(fā)明包括計(jì)算機(jī)單元、通信單元和信息采集單元三部分組成,計(jì)算機(jī)的輸出信息通過(guò)通信單元發(fā)送到信息采集單元,信息采集單元的小車(chē)狀態(tài)通過(guò)通信單元發(fā)送回計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)智能小車(chē)的實(shí)時(shí)控制。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述：

如圖1所示的一種基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的車(chē)輛協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括:用于采集多輛智能小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息的信息采集單元,接收所述信息采集單元傳送的數(shù)據(jù)信息的計(jì)算機(jī)單元,所述計(jì)算機(jī)單元根據(jù)控制算法的調(diào)度關(guān)系對(duì)收到的多輛智能小車(chē)的舵機(jī)和電機(jī)的控制信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)分配，并通過(guò)通信單元發(fā)送到相應(yīng)的信息采集單元；所述采集單元包括多個(gè)用于采集智能小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息的傳感器和汽車(chē)的執(zhí)行部件。此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)旨在實(shí)現(xiàn)智能小車(chē)編隊(duì)控制，信息采集單元的n輛智能小車(chē)將各小車(chē)的信息狀態(tài)通過(guò)無(wú)線通信發(fā)動(dòng)到計(jì)算機(jī)單元，根據(jù)控制算法的調(diào)度關(guān)系計(jì)算機(jī)單元對(duì)收到的n輛智能小車(chē)狀態(tài)進(jìn)行分配，并通過(guò)通信單元發(fā)送到相應(yīng)的智能小車(chē)。

所述計(jì)算機(jī)單元包括上位機(jī)軟件模塊和通信接口，用戶在上位機(jī)軟件模塊內(nèi)進(jìn)行軟件內(nèi)參數(shù)的配置和小車(chē)狀態(tài)的顯示。用戶可以在計(jì)算機(jī)單元的軟件模塊用戶操作界面上調(diào)節(jié)車(chē)輛的調(diào)度關(guān)系，該模塊的小車(chē)狀態(tài)顯示界面可以顯示出所有小車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。小車(chē)狀態(tài)作為軟件模塊的輸入,經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)上的通信接口讀取到計(jì)算機(jī)里,并且在軟件模塊實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。上位機(jī)軟件模塊的輸出為亦為小車(chē)的狀態(tài)信息(根據(jù)車(chē)輛的調(diào)度關(guān)系接收和發(fā)送不會(huì)是同一輛),信息包括：車(chē)輛編號(hào)、目標(biāo)車(chē)輛編號(hào)、速度、加速度、距離誤差等有效信息,這些狀態(tài)信息經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的通信接口輸出,發(fā)送至通信單元。

所述上位機(jī)軟件模塊將每個(gè)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)打包成一個(gè)數(shù)據(jù)包，用一個(gè)數(shù)據(jù)幀作為開(kāi)頭，一個(gè)數(shù)據(jù)幀作為結(jié)尾，數(shù)據(jù)包被輸出到通信接口，所述通信接口采用有線通信方式與通信單元數(shù)據(jù)通信；所述信息采集單元識(shí)別數(shù)據(jù)針的開(kāi)端和結(jié)尾，將數(shù)據(jù)重新打包，即完成一個(gè)小車(chē)的數(shù)據(jù)接收。由小車(chē)對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并輸出針對(duì)舵機(jī)和電機(jī)的控制信號(hào)，從而完成了計(jì)算機(jī)到智能小車(chē)系統(tǒng)信息傳遞過(guò)程。

進(jìn)一步的,所述通信單元包括無(wú)線模塊,所述無(wú)線模塊包括路由器和wifi模塊,所述通信單元通過(guò)路由器與計(jì)算機(jī)單元和信息采集單元數(shù)據(jù)通信。計(jì)算機(jī)單元的通信接口和信息采集單元的的通信接口與路無(wú)線模塊相連,計(jì)算機(jī)單元和信息采集單元通過(guò)無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。把所述的無(wú)線模塊和有線通信組合在一起,構(gòu)成通信單元,具體的無(wú)線模塊實(shí)物和可能需要配置的電纜等稱(chēng)為通信設(shè)備。計(jì)算機(jī)單元端的通信設(shè)備固定放置在能夠覆蓋實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的位置,信息采集單元端的通信設(shè)備搭載安裝在汽車(chē)模型上。通信系統(tǒng)包括一個(gè)路由器和n各wifi模塊。路由器與計(jì)算機(jī)通信接口相連接。n個(gè)wifi模塊與n個(gè)智能小車(chē)串口相連接。n個(gè)智能小車(chē)將狀態(tài)信息經(jīng)wifi模塊發(fā)送到路由器傳送到計(jì)算機(jī)單元。

所述信息采集單元包括單片機(jī)模塊、與所述單片機(jī)模塊相連接的電源模塊、以及與智能小車(chē)相連接的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊、加速度陀螺儀、測(cè)速編碼器和采集道路信息的攝像頭紅外路徑識(shí)別模塊，所述單片機(jī)模塊上還連接有硬件調(diào)試模塊，所述測(cè)速編碼器采集智能小車(chē)的當(dāng)前車(chē)速信息，所述加速度陀螺儀采集當(dāng)前智能小車(chē)的加速度信息，硬件調(diào)試模塊對(duì)單片機(jī)模塊的工作進(jìn)行硬件調(diào)試，電源模塊對(duì)智能小車(chē)的各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的電壓。

所述智能小車(chē)的狀態(tài)信息包括當(dāng)前車(chē)輛編號(hào)信息、目標(biāo)車(chē)輛的編號(hào)信息、車(chē)速度信息、車(chē)的加速度信息以及距離誤差信息。計(jì)算機(jī)單元根據(jù)目標(biāo)車(chē)輛編號(hào)發(fā)送到相應(yīng)信息采集單元的智能小車(chē)。從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)車(chē)隊(duì)車(chē)輛之間的信息交換。保證車(chē)隊(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

本發(fā)明中的計(jì)算機(jī)單元是信息交換中心，分配小車(chē)狀態(tài)發(fā)送給信息采集單元的智能小車(chē)，智能小車(chē)根據(jù)控制算法對(duì)收到信息進(jìn)行處理。從而保證車(chē)隊(duì)的穩(wěn)定運(yùn)行。

本申請(qǐng)有兩個(gè)重要的發(fā)明點(diǎn),第一，計(jì)算機(jī)單元作為信息交換的中心，信息采集單元作為控制算法的執(zhí)行中心。采用此控制方式，主要考慮實(shí)際生活中車(chē)輛的可靠性和安全性，故將車(chē)輛的執(zhí)行機(jī)構(gòu)放在智能小車(chē)上，而沒(méi)有在計(jì)算機(jī)單元處理。雖然操作上會(huì)繁瑣些，但更符合實(shí)際。第二，此系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)智能小車(chē)的編隊(duì)控制。單車(chē)控制、車(chē)輛協(xié)同控制亦適用于此系統(tǒng)。小車(chē)編隊(duì)系統(tǒng)采用的是分布式控制結(jié)構(gòu)，沒(méi)有集中的控制單元，各智能小車(chē)的關(guān)系平等，均能夠與其他智能小車(chē)通過(guò)通信單元進(jìn)行信息交流以協(xié)調(diào)各自的行為。這種信息交流通過(guò)相應(yīng)的車(chē)輛調(diào)度關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的穩(wěn)定運(yùn)行。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。