带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及其控制系统技术方案

本发明专利技术涉及无人驾驶技术领域，具体地说，涉及带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及控制系统。包括工控机本体，工控机本体包括底板，底板上通过螺钉固定有外壳，外壳的前端通过螺钉固定有接口面板，无人驾驶智能控制器用于输出无人驾驶控制信息，其中，所述无人驾驶控制信息包括车速控制信息和方向控制信息。本发明专利技术设计内部结构简单紧凑，便于安装和检修，同时便于外接大量不同的辅助电子设备及执行机构，使用方便；其系统可以提高参数传输的速度、降低时延，从而降低因参数较多导致的参数耦合问题，并设置避障信号传输功能，便于及时处理对障碍信息进行分析反馈，提高避障反应速度，完善系统功能，进而提高无人驾驶的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及其控制系统
本专利技术涉及无人驾驶
，具体地说，涉及带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及控制系统。
技术介绍
无人驾驶车辆能有效避免因人为因素造成的各种交通事故，且适于在国防、安防及不适宜人类操作的恶劣环境下工作。安全是拉动无人驾驶车需求增长的主要因素。每年，驾驶员们的疏忽大意都会导致许多事故。既然驾驶员失误百出，制造商们当务之急也在集中精力设计能确保安全的系统。“无人”驾驶系统种类繁多，其中有些根本算不上“无人”，还有些活像是科幻小说中的东西。智能控制系统，是整个无人驾驶系统的最后一环，是将环境识别，路径规划，机器决策的结论付诸实践的执行者。无人驾驶的车辆在行驶过程中，除了常规行车外，最重要的是避障让行。但是，目前常规的无人驾驶智能控制器构造复杂，不易安装和检修；同时，为了提高控制系统的鲁棒性，需要系统考虑得更全面、增加直接控制的独立参数，但是，控制的参数越多可能会出现参数耦合问题以及优先级设置不合理导致的问题；另外，目前无人驾驶智能控制系统不具有避障信号传输功能，容易出现避障反应不及时的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器及控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的之一在于，提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器，包括工控机本体，所述工控机本体包括底板，所述底板上通过螺钉固定有外壳，所述外壳的前端通过螺钉固定有接口面板，所述接口面板上固定嵌设有若干接头，所述外壳内规则分布有MCU处理器、存储器、5G网络通讯器及若干CAN网络控制器，所述MCU处理器的IO接口与存储器信号连接，使得存储器给MCU处理器提供存储算法及程序的空间，5G网络通讯器与MCU处理器的输入端信号连接，为系统提供稳定快速的通讯基础，所述CAN网络控制器与MCU处理器连接，其至少包括：接口管理逻辑模块，用于解释来自MCU处理器的命令，控制CAN寄存器的寻址，向MCU处理器提供中断信息和状态信息；发送缓冲器，用于存储发送到CAN总线上的报文；接收缓冲器，用于存储从CAN总线上接收并被确认的信息；所述无人驾驶智能控制器用于输出无人驾驶控制信息，其中，所述无人驾驶控制信息包括车速控制信息和方向控制信息；所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息，以及在方向自动控制模式下根据所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息对行驶车辆的方向进行控制并屏蔽所述无人驾驶智能控制器输出的车速控制信息。作为本技术方案的进一步改进，若干所述接头分别与所述MCU处理器电性连接，所述存储器、所述5G网络通讯器以及若干所述CAN网络控制器分别通过导线与所述MCU处理器电性连接，所述存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。本专利技术的目的之二在于，提供了带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，该系统装载于所述MCU处理器中并以上述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器作为运行载体及执行机构，包括基础建设单元、避障管理单元、决策规划单元、车辆控制单元和功能应用单元；所述基础建设单元、所述避障管理单元、所述决策规划单元、所述车辆控制单元与所述功能应用单元依次通过以太网通讯连接；所述基础建设单元用于提供并管理支持系统运行的终端设备、传感器及智能技术的实施；所述避障管理单元用于在车辆行驶过程中通过感知识别运行路径上的各种障碍物并通过对障碍物的及时分析决策来实现避障过程；所述决策规划单元用于对车辆行驶过程中的运行操作进行决策及规划行走路径；所述车辆控制单元用于通过载入多种智能控制算法来对车辆进行控制及调度操作；所述功能应用单元用于在系统正常运行的基础上为车辆行驶提供多种服务以促进系统的功能性并完成基础行车和超控过程；所述基础建设单元包括状态感知模块、执行机构模块、技术支持模块和网络通信模块；所述避障管理单元包括目标检测模块、信号上报模块、智能分析模块和结果反馈模块；所述决策规划单元包括有限状态模块、路径规划模块、变道超车模块和自动规划模块；所述车辆控制单元包括模糊PID模块、预测控制模块、线性调节模块和车辆调度模块；所述功能应用单元包括有序行车模块、避障让行模块、紧急停车模块和自动泊车模块。作为本技术方案的进一步改进，所述状态感知模块、所述执行机构模块与所述技术支持模块依次通过以太网通讯连接；所述状态感知模块用于通过布设在车辆内外且与工控机本体连接的多种智能传感器来实时获取外界环境的状态参数；所述执行机构模块用于对与工控机本体连接且用于执行控制车辆运行过程的决策指令的机构进行管理；所述技术支持模块用于加载多种智能电子技术来促进系统快速顺畅的运行过程；所述网络通信模块用于给系统各层面之间提供信号连接及数据传输的通道；所述网络通信模块（104）的网络通信包括局域网、有线网、无线WiFi、数据流量、5G网。其中，传感器包括但不限于摄像头、激光雷达、毫米波雷达、GPS、IMU惯导、5G通信设备等。其中，执行机构包括但不限于机械手、电磁开关等。其中，智能技术包括但不限于图像识别、远程遥控技术等。其中，网络通信技术包括但不限于局域网、有线网、无线WiFi、数据流量、5G网等，且优先以5G网络为主。作为本技术方案的进一步改进，所述目标检测模块的信号输出端与所述信号上报模块的信号输入端连接，所述信号上报模块的信号输出端与所述智能分析模块的信号输入端连接，所述智能分析模块的信号输出端与所述结果反馈模块的信号输入端连接；所述目标检测模块用于对车辆行驶过程中获取的图形影像信息中的各种动静态目标进行检测与识别；所述信号上报模块用于实时将检测到的目标信号上报传输到MCU处理器中；所述智能分析模块用于通过各种加载在MCU处理器上的智能算法实现对目标信号进行的智能的分析、理解并匹配应对策略；所述结果反馈模块用于将分析得出的结果及应对结果反馈给工控机本体并向执行机构下达对应的工作指令。作为本技术方案的进一步改进，所述目标检测模块包括人车检测模块、光源检测模块、道路检测模块和距离检测模块；所述人车检测模块、所述光源检测模块、所述道路检测模块与所述距离检测模块依次通过以太网通讯连接且并列运行；所述人车检测模块用于对获取的影像信息中的车辆、行人、动物等动态目标进行检测识别；所述光源检测模块用于对获取的影像信息中的各类光源进行检测识别，包括红绿信号灯、车辆各类灯光；所述道路检测模块用于对获取的影像信息中的道路边沿、车道线等静态目标进行检测识别；所述距离检测模块用于对车辆行驶过程中车身与周围各目标之间的距离进行检测判断；所述光源检测模块可以对路灯进行识别，避免非道路必要信号光源的干扰。作为本技术方案的进一步改进，所述有限状态模块、所述路径规划模块、所述变道超车模块与所述自动规划模块并列运行；所述有限状态模块用于通过有限状态机模型来模拟车辆行驶过程中的有限个状态及在这些状态之间的转移和动作等行为来预测车辆的运行状态；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器，其特征在于：包括工控机本体（1），所述工控机本体（1）包括底板（11），所述底板（11）上通过螺钉固定有外壳（12），所述外壳（12）的前端通过螺钉固定有接口面板（13），所述接口面板（13）上固定嵌设有若干接头（131），所述外壳（12）内规则分布有MCU处理器（2）、存储器（3）、5G网络通讯器（4）及若干CAN网络控制器（5），所述MCU处理器（2）的IO接口与存储器（3）信号连接，使得存储器（3）给MCU处理器（2）提供存储算法及程序的空间，5G网络通讯器（4）与MCU处理器（2）的输入端信号连接，为系统提供稳定快速的通讯基础，所述CAN网络控制器（5）与MCU处理器（2）连接，所述MCU处理器（2）至少包括：/n接口管理逻辑模块，用于解释来自MCU处理器（2）的命令，并控制 CAN 寄存器的寻址，向MCU处理器（2）提供中断信息和状态信息；/n发送缓冲器，用于存储发送到CAN总线上的报文；/n接收缓冲器，用于存储从 CAN 总线上接收并被确认的信息；/n所述无人驾驶智能控制器用于输出无人驾驶控制信息，其中，所述无人驾驶控制信息包括车速控制信息和方向控制信息；所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息，以及在方向自动控制模式下根据所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息对行驶车辆的方向进行控制并屏蔽所述无人驾驶智能控制器输出的车速控制信息。/n...

【技术特征摘要】
1.带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器，其特征在于：包括工控机本体（1），所述工控机本体（1）包括底板（11），所述底板（11）上通过螺钉固定有外壳（12），所述外壳（12）的前端通过螺钉固定有接口面板（13），所述接口面板（13）上固定嵌设有若干接头（131），所述外壳（12）内规则分布有MCU处理器（2）、存储器（3）、5G网络通讯器（4）及若干CAN网络控制器（5），所述MCU处理器（2）的IO接口与存储器（3）信号连接，使得存储器（3）给MCU处理器（2）提供存储算法及程序的空间，5G网络通讯器（4）与MCU处理器（2）的输入端信号连接，为系统提供稳定快速的通讯基础，所述CAN网络控制器（5）与MCU处理器（2）连接，所述MCU处理器（2）至少包括：
接口管理逻辑模块，用于解释来自MCU处理器（2）的命令，并控制CAN寄存器的寻址，向MCU处理器（2）提供中断信息和状态信息；
发送缓冲器，用于存储发送到CAN总线上的报文；
接收缓冲器，用于存储从CAN总线上接收并被确认的信息；
所述无人驾驶智能控制器用于输出无人驾驶控制信息，其中，所述无人驾驶控制信息包括车速控制信息和方向控制信息；所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息，以及在方向自动控制模式下根据所述无人驾驶智能控制器输出的方向控制信息对行驶车辆的方向进行控制并屏蔽所述无人驾驶智能控制器输出的车速控制信息。


2.根据权利要求1所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器，其特征在于：若干所述接头（131）分别与所述MCU处理器（2）电性连接，所述存储器（3）、所述5G网络通讯器（4）以及若干所述CAN网络控制器（5）分别通过导线与所述MCU处理器（2）电性连接；
所述存储器（3）可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。


3.带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，该系统装载于所述MCU处理器（2）中并以权利要求1-2任一所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制器作为运行载体及执行机构，其特征在于：包括
基础建设单元（100）、避障管理单元（200）、决策规划单元（300）、车辆控制单元（400）和功能应用单元（500）；所述基础建设单元（100）、所述避障管理单元（200）、所述决策规划单元（300）、所述车辆控制单元（400）与所述功能应用单元（500）依次通过以太网通讯连接；所述基础建设单元（100）用于提供并管理支持系统运行的终端设备、传感器及智能技术的实施；所述避障管理单元（200）用于在车辆行驶过程中通过感知识别运行路径上的各种障碍物并通过对障碍物的及时分析决策来实现避障过程；所述决策规划单元（300）用于对车辆行驶过程中的运行操作进行决策及规划行走路径；所述车辆控制单元（400）用于通过载入多种智能控制算法来对车辆进行控制及调度操作；所述功能应用单元（500）用于在系统正常运行的基础上为车辆行驶提供多种服务以促进系统的功能性并完成基础行车和操控过程；
所述基础建设单元（100）包括状态感知模块（101）、执行机构模块（102）、技术支持模块（103）和网络通信模块（104）；
所述避障管理单元（200）包括目标检测模块（201）、信号上报模块（202）、智能分析模块（203）和结果反馈模块（204）；
所述决策规划单元（300）包括有限状态模块（301）、路径规划模块（302）、变道超车模块（303）和自动规划模块（304）；
所述车辆控制单元（400）包括模糊PID模块（401）、预测控制模块（402）、线性调节模块（403）和车辆调度模块（404）；
所述功能应用单元（500）包括有序行车模块（501）、避障让行模块（502）、紧急停车模块（503）和自动泊车模块（504）。


4.根据权利要求3所述的带避障信号传输功能的无人驾驶智能控制系统，其特征在于：所述状态感知模块（101）、所述执行机构模块（102）与所述技术支持模块（103）依次通过以太网通讯连接；所述状态感知模块（101）用于通过布设在车辆内外且与工控机本体（1）连接的多种智能传感器来实时获取外界环境的状态参数；所述执行机构模块（102）用于对与工控机本体（1）连接且用于执行控制车辆运行过程的决策指令的机构进行管理；所述技术支持模块（103）用于加载多种智能电子技术来促进系统快速顺畅的运行过程；所述网络通信模块（104）用于给系统各层面之间提供信号连接及数据传输的通道；
所述网络通信模块（104）的网络通信包括局域网、有线网、无线WiFi、数据流量、
5G网。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锐军，
申请(专利权)人：江西东锐机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36