[發明專利]一種基于磁釘的融合導航車輛自動駕駛系統及方法

在審

• 申請號: 202010847368.7
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111966104A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 張榮
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團智能交通科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

1.一種基于磁釘的融合導航車輛自動駕駛系統，包括車體，以及設置在車體內的控制器、車載傳感器和執行機構，其特征在于，還包括磁釘軌道；

所述車載傳感器包括車速傳感器、慣性導航模塊、前磁傳感器、后磁傳感器、攝像頭和毫米波雷達，所述前磁傳感器和所述后磁傳感器由若干個直線排布的磁場傳感芯片組成，所述磁場傳感芯片的排布方向與所述車體的方向垂直；

所述磁釘軌道由一系列埋設于車道中央的、相互間隔在1米左右的磁釘組成，磁釘的南北極構成二進制碼元0或1，一組依次排列的磁釘通過極性的不同排列傳遞特定的信息碼。

2.根據權利要求1所述的一種基于磁釘的融合導航車輛自動駕駛系統，其特征在于，所述前磁傳感器和所述后磁傳感器的間距為2m-8m，所述前磁傳感器和所述后磁傳感器距地面的高度為10cm-30cm。

3.根據權利要求1所述的一種基于磁釘的融合導航車輛自動駕駛系統，其特征在于，所述慣性導航模塊測量車輛垂直于地面的角速度；所述車速傳感器測量車輛的速度，通過積分可獲得車輛的運行距離；所述攝像頭測量車輛前方的障礙物，以及車道線信息；所述毫米波雷達測量車輛前方和側面的障礙物；上述信息均反饋給控制器。

4.采用上述基于磁釘的融合導航車輛自動駕駛系統的自動駕駛方法，包括車輛狀態監測方法，車輛橫向控制方法和車輛縱向控制方法，其特征在于：

所述車輛狀態監測方法為：當前磁傳感器或后磁傳感器經過磁釘上方時，通過每個磁場傳感芯片反饋出不同的磁場強度，結合磁極方向信息，從而定義車體在車道中的位置反饋給控制器；控制器通過慣性導航模塊和車速傳感器進行車輛橫擺角判斷；控制器通過前磁傳感器和后磁傳感器的磁釘信號，獲得前磁傳感器和后磁傳感器的橫向位置變化，對車輛橫擺角的變化進行精確推算；

所述車輛橫向控制方法為：控制器根據車輛的前磁傳感器橫向位置和車輛橫擺角偏差，結合車速傳感器、磁釘軌道當前曲率、方向盤角度，計算出基于磁釘導航的方向盤轉向角變化量指令；控制器根據攝像頭拍攝的行車路線與前方車道線的偏差，獲得基于視覺的車輛橫向位置誤差和車輛橫擺角，將基于視覺的車輛橫擺角替代基于磁釘的車輛橫擺角，計算出融合導航的方向盤轉向角指令；

所述車輛縱向控制方法為：控制器通過車速指令和車速傳感器獲得的車速值，計算出一組縱向力矩，正值為驅動力矩，負值為制動力矩；控制器通過攝像頭和毫米波雷達，探測前方和側面障礙物信息，當攝像頭和毫米波雷達中任何一個裝置探測到目標障礙物時，控制器計算出另外一組縱向力矩，并和前值進行低選，從而計算出融合導航的縱向力矩指令。

5.根據權利要求4所述的一種自動駕駛方法，其特征在于，當車體、控制器、執行機構發生失效時，自動駕駛系統的橫向控制和縱向控制退出工作，轉換為人工駕駛；當磁釘軌道失效時，采用基于視覺的車輛位置和姿態信號進行控制計算；當車道線失效時，采用基于磁釘的車輛位置和姿態信號進行控制計算；當慣性導航模塊、前磁傳感器或后磁傳感器任意一項失效時，采用基于視覺的車輛位置和姿態信號進行控制計算；當攝像頭發生失效時，采用基于磁釘的車輛位置和姿態信號進行控制計算；當毫米波雷達發生失效時，降低車輛運行速度。