[發(fā)明專利]激光掃描式車輛主動(dòng)避撞系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010181656.X
• 申請(qǐng)日: 2010-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN102248945A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B60W30/16
• 分類號(hào): B60W30/16;B60W30/10;B60W30/08;B60W10/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車用自動(dòng)防撞裝置，尤其是根據(jù)激光掃描測(cè)距信息進(jìn)行控制的車輛主動(dòng)避撞系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在一些特殊場(chǎng)合(如港口貨場(chǎng)、海關(guān)通道等)，某些特種車輛(如輪胎塔吊、集裝箱巡檢車等)需要以一定間距緊挨貨物(如集裝箱、集裝箱卡車等)隊(duì)列前進(jìn)或后退巡行；為避免碰撞事故發(fā)生，須使車輛與貨物隊(duì)列保持在合適的間距范圍內(nèi)。由于人工操控避撞的工作量較大、且避撞可靠性難以保證，因而有必要加裝車輛自動(dòng)避撞裝置。

現(xiàn)有的自動(dòng)避撞裝置按跟蹤目標(biāo)不同，主要分直線式和實(shí)測(cè)式兩類。其中，直線式裝置通過(guò)車載傳感器跟蹤預(yù)先設(shè)置于貨物隊(duì)列側(cè)邊的直線標(biāo)識(shí)物(如路面標(biāo)線、導(dǎo)向圍欄、對(duì)射光柵等)，使車輛保持直線行駛來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏；其缺點(diǎn)是：現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作量大，貨物隊(duì)列直線度要求較高，避撞可靠性和環(huán)境適應(yīng)性較低。實(shí)測(cè)式裝置通過(guò)車載傳感器跟蹤貨物隊(duì)列側(cè)邊的輪廓位置，使車輛沿平滑曲線行駛來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避撞；其優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)須現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作，貨物隊(duì)列直線度要求較低，避撞可靠性和環(huán)境適應(yīng)性較高。

現(xiàn)有的實(shí)測(cè)式自動(dòng)避撞裝置按傳感裝置不同，主要分機(jī)器視覺和激光測(cè)距兩類。其中，機(jī)器視覺類采用多路車載攝像頭，根據(jù)目標(biāo)在兩幅圖像中的位置關(guān)系計(jì)算目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)超出規(guī)定的最大偏移量，即發(fā)出控制指令進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向避撞；其缺點(diǎn)是：受前景視距影響較大，易受外界雜光干擾，圖像配準(zhǔn)需明顯的道路標(biāo)識(shí)，車速較快時(shí)攝像易丟幀；因而僅適用于低速避撞場(chǎng)合，且避撞可靠性和環(huán)境適應(yīng)性不高。激光測(cè)距類大多采用激光單點(diǎn)測(cè)距型式，分別在車頭和車尾各加裝一只激光單點(diǎn)測(cè)距傳感器，通過(guò)將各傳感器的實(shí)測(cè)值與預(yù)設(shè)值范圍進(jìn)行比較，適時(shí)發(fā)出控制指令進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向避撞；雖然該型式控制簡(jiǎn)單易行、環(huán)境適應(yīng)性好、且系統(tǒng)成本較低，但由于兩點(diǎn)測(cè)距的信息量較小，因而同樣僅適用于低速避撞場(chǎng)合，且避撞可靠性仍然不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為彌補(bǔ)現(xiàn)有車輛主動(dòng)避撞系統(tǒng)的諸多不足，本發(fā)明提供一種激光掃描式車輛主動(dòng)避撞系統(tǒng)，能利用車載激光掃描測(cè)距儀測(cè)得的貨物隊(duì)列掃描測(cè)距信號(hào)、車輛動(dòng)力系統(tǒng)導(dǎo)出的行車狀態(tài)信號(hào)、自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)反饋的轉(zhuǎn)向位置信號(hào)、以及車輛的車體結(jié)構(gòu)參數(shù)等多種信息，依據(jù)主動(dòng)避撞控制律實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制，使車輛與貨物隊(duì)列保持在安全距離范圍內(nèi)，避免車輛進(jìn)退時(shí)與貨物隊(duì)列發(fā)生碰撞。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：主要由激光掃描測(cè)距儀、自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、控制器等部件構(gòu)成；控制器通過(guò)支架安裝于車輛駕駛室內(nèi)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)通過(guò)支架安裝于車輛駕駛室內(nèi)的轉(zhuǎn)向盤上，激光掃描測(cè)距儀通過(guò)支架安裝于車輛頂部近貨物側(cè)，可使激光掃描面相對(duì)水平面下傾一定角度。主動(dòng)避撞控制律的原理是：將激光掃描測(cè)距儀得到的掃描測(cè)距信號(hào)通過(guò)高速通訊接口輸入控制器，并將車輛動(dòng)力系統(tǒng)導(dǎo)出的行車狀態(tài)信號(hào)、以及自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)反饋的轉(zhuǎn)向位置信號(hào)輸入控制器；控制器根據(jù)測(cè)距儀安裝位置和掃描面下傾角等信息，對(duì)掃描測(cè)距信號(hào)作三角函數(shù)運(yùn)算后得出貨物隊(duì)列側(cè)邊的輪廓數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別算法濾除貨物隊(duì)列近車輛側(cè)以外的輪廓數(shù)據(jù)，再對(duì)所剩數(shù)據(jù)作線性擬合運(yùn)算后得出跟蹤路線；控制器根據(jù)車輛的車體結(jié)構(gòu)參數(shù)和行車狀態(tài)信號(hào)，得出使行車軌跡符合跟蹤路線的轉(zhuǎn)向角度；控制器根據(jù)轉(zhuǎn)向位置信號(hào)，適時(shí)輸出轉(zhuǎn)向行程控制指令對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行伺服控制，使車輛與貨物隊(duì)列保持在安全距離范圍內(nèi)，避免車輛進(jìn)退時(shí)與貨物隊(duì)列發(fā)生碰撞；當(dāng)超出轉(zhuǎn)向控制范圍或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，控制器輸出停車和報(bào)警信號(hào)；在極端失控狀況下，依靠車輛外側(cè)設(shè)置的接觸式防撞開關(guān)實(shí)現(xiàn)被動(dòng)避撞保護(hù)。

本發(fā)明的有益效果是：能利用車載激光掃描測(cè)距儀測(cè)得的貨物隊(duì)列掃描測(cè)距信號(hào)、車輛動(dòng)力系統(tǒng)導(dǎo)出的行車狀態(tài)信號(hào)、自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)反饋的轉(zhuǎn)向位置信號(hào)、以及車輛的車體結(jié)構(gòu)參數(shù)等多種信息，依據(jù)主動(dòng)避撞控制律實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制，使車輛與貨物隊(duì)列保持在安全距離范圍內(nèi)，避免車輛進(jìn)退時(shí)與貨物隊(duì)列發(fā)生碰撞；改善了現(xiàn)有車用自動(dòng)防撞裝置的諸多不足，具有無(wú)須現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備、避撞可靠性高、適用范圍廣等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是本發(fā)明中集裝箱巡檢車的后視圖。

圖3是本發(fā)明中集裝箱巡檢車的俯視圖。

圖4是本發(fā)明中主動(dòng)避撞控制律的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。