[發明專利]一種基于智能交通平臺的智能車輛控制系統及方法

有效

• 申請號: 201410261100.X
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104015723A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李振龍;王保菊;榮建;趙曉華;金雪;朱明浩
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B60W30/00
• 分類號: B60W30/00;B60W10/08;B60W10/18;B60W10/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明屬于智能交通領域，涉及一種基于智能交通平臺的智能車輛控制系統及方法。

背景技術

由于全球經濟的發展，城市人口和機動車保有量的持續增長，世界上各國多數城市都面臨著很大的交通壓力，面對世界全球化、信息化的發展趨勢，傳統的交通技術手段已不再適應經濟社會發展的要求，發展智能交通是交通事業發展的必然選擇，隨著世界范圍內經濟的高速發展，汽車普及率的快速提高，汽車在方便人們生活的同時也帶來了大量不可忽視的問題，如交通擁堵、駕駛安全、環境污染等，智能交通系統可以很好的解決交通快速發展中帶來的問題，而智能車輛作為智能交通系統的關鍵技術，在解決交通問題的過程中有著不可替代的作用，因此，在智能交通發展過程中，智能車輛控制系統的設計變得尤為重要。

智能車輛控制系統按照傳感器的不同可以分為光電、攝像頭，電磁三類。智能車輛通過采集賽道圖像方式進行路徑檢測的屬于攝像頭方式；智能車輛通過采集賽道上少數孤立點反射亮度進行路徑檢測的屬于光電傳感器方式；智能車輛通過感應由賽道中心電磁軌道產生的交變磁場進行路徑檢測的屬于電磁傳感器方式。利用攝像頭方式循跡和光電方式循跡的智能車輛容易受到光線的影響，實驗環境下的燈光，陽光等都會對智能車輛的循跡造成影響，導致智能車輛循跡失敗。利用電磁傳感器循跡則可以克服上述缺點。

現有智能車輛控制系統一般采用超聲波測距完成智能車輛編隊行駛控制，這種方法存在的問題是：受環境溫度影響較大；發射角較大，導致檢測準確率低，造成誤停車；超聲波收發裝置體積大，安裝困難。

現有智能車輛交叉路口行駛控制一般采用以下兩種方案：(1)采用霍爾模塊和埋在地面下的永磁鐵實現交叉路口行駛控制。由于永磁鐵控制無法與交叉口的信號燈同步，只能控制智能車輛在達固定位置停車，無法實現信號燈控制下的自動停車，即“紅燈停、綠燈行”交通規則下行駛；(2)采用電磁感應技術，將電磁鐵埋設在路面下，磁場檢測設備安裝于智能車輛上，當交叉口紅燈亮起，電磁鐵通電產生電磁場，磁場檢測設備檢測到電磁信號，智能車輛停車。雖然完成了“紅燈停、綠燈行”交通規則行駛，但是電磁鐵產生的磁場信號有效距離小，交叉口紅燈亮起時智能車輛經常檢測不到電磁信號，造成智能車輛闖紅燈。

發明內容

針對智能車輛行駛控制中存在的上述問題，本發明提出一種基于智能交通平臺的智能車輛控制系統及方法，該系統在完成智能車輛循跡的前提下，完成基于紅外測距的智能車輛的編隊行駛，基于射頻識別的“紅燈停、綠燈行”規則下的行駛功能。

如圖1所示，智能交通平臺是將城市實際道路環境的交通元素進行微縮移植到實驗室，其中智能車輛控制系統是智能交通平臺的關鍵所在。本發明所述的智能車輛控制系統主要包括：智能車輛控制器，閉合電磁導軌，電磁傳感器，轉向舵機，電機驅動模塊，測速模塊，紅外測距模塊，射頻識別模塊，射頻線圈和信號發生器。閉合電磁導軌輻射的電磁信號由安裝在智能車輛車頭正前方車架上的三個電磁傳感器進行檢測。傳感器檢測到的電磁信號送至智能車輛控制器進行信號處理，然后輸出控制信號至安裝在車體內部連接前輪軸的轉向舵機，通過轉向舵機動作控制前輪的轉角，使智能車輛保持在道路的中央行駛。測速模塊安裝在智能車輛后輪電機傳動軸上，將智能車輛的速度實時反饋給智能車輛控制器，通過車速閉環控制使車輛穩定行駛。安裝在智能車輛車頭正前方的紅外測距模塊，不斷地向前方發出紅外信號，檢測前方是否有行駛的智能車輛或者其他障礙物，紅外測距模塊將測得的距離信息送到智能車輛控制器進行處理，智能車輛控制器根據車距大小輸出控制信號至電機驅動模塊，控制電機轉速，使車輛減速或正常行駛。當智能車輛行駛至交叉口時，安裝在智能車輛車頭正前方車架右側的射頻識別模塊，檢測埋設在交叉口路面正下方的射頻線圈是否有與紅色信號燈信號同步的信號發出。射頻識別模塊將檢測到的信號送至智能車輛控制器進行信號處理，完成智能車輛停車或行駛的控制。

所述三個電磁傳感器，其中一個傳感器安裝在電磁導軌中心線正上方，其它兩個對稱地安裝在它的左、右兩側。中間傳感器的信號用來判斷智能車輛偏離電磁導軌中心線的位置，左、右對稱的兩個傳感器的信號用來判斷智能車輛偏離電磁導軌中心線的方向。

所述電磁傳感器是三個“工”字形電感線圈，每個電感線圈與電容并聯，形成LC震蕩電路，其諧振頻率與電磁軌道內信號頻率相同，故在電磁傳感器的LC回路中產生諧振，使所述電磁傳感器檢測到的信號強度最大。

所述紅外測距模塊利用紅外原理測距，由位置敏感探測器、紅外發光二極管和信號處理電路組成。