CN112693477B - 一种基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，包括：视觉传感器、车辆位姿传感器、摩擦离合传感器、排放传感器和车载地理信息系统；所述视觉传感器、车辆位姿传感器、摩擦离合传感器和排放传感器均与所述车载地理信息系统连接；所述视觉传感器用于采集车辆的速度和与其他车辆之间的距离，所述车辆位姿传感器用于计算和感知车辆运行过程中的位姿，所述摩擦离合传感器用于测试动力装置的驱动输出功率；所述排放传感器用于检测车辆排放的气体含量；所述车载地理信息系统用于根据述视觉传感器、车辆位姿传感器、摩擦离合传感器和排放传感器的数据控制车辆的驾驶模式。本发明能够替代驾驶员进行车辆自主驾驶。
Description
技术领域
本发明涉及车辆自主驾驶领域，特别是涉及一种基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统。
背景技术
当前，新一轮科技与社会变革方兴未艾，由此引发全球制造业向“智能制造”全面升级的趋势日益明显。这一深刻变革投射到汽车领域，体现为全球汽车技术进入了加速进步和融合发展的新时期，智能化是这一变革的重要发展趋势。汽车智能化相关技术正逐步成为研究热点，受到高度关注。智能化的内涵是以车载传感器、控制器、执行器等装置为基础，实现车辆对复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能。各级别的自动驾驶技术、人工智能在汽车上的应用都是指向智能化趋势的表征性技术。基于高度信息化与智能化的汽车产品是这一战略趋势的核心目标。汽车智能化是提高车辆安全性、经济性以及舒适性的主要技术手段，实现车、路、人等信息高效交互、协同决策与控制，最终实现社会公共交通利益与个人欲望需求之间的协调与兼顾。当前，各国智能化技术发展以提高出行安全、行车效率、节能减排为主要目的，以传感技术、信息处理、通信技术、智能控制为核心，车路、车车系统和高度自动驾驶成为现阶段各国发展的重点。
现有车辆自动驾驶方案往往采用以视觉为基础作为上层出发点，经过规划层的规划对下层的执行元件下达命令，这也就无法顾及车辆行驶过程中的自身运行状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，能够替代驾驶员进行车辆自主驾驶。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，包括：
视觉传感器(视觉)、车辆位姿传感器、摩擦离合 传感器(力觉)、排放传感器 (味觉)和车载地理信息系统；
所述视觉传感器、车辆位姿传感器、摩擦离合 传感器和排放传感器均与所述车载地理信息系统连接；
所述视觉传感器用于采集车辆的速度和与其他车辆之间的距离，所述车辆位姿传感器用于计算和感知车辆运行过程中的位姿，所述摩擦离合 传感器用于测试动力装置的驱动输出功率；所述排放传感器用于检测车辆排放的气体含量；所述车载地理信息系统用于根据述视觉传感器、车辆位姿传感器、摩擦离和传感器和排放传感器的数据控制车辆的驾驶模式。
可选的，所述视觉传感器包括4线激光雷达、16线激光雷达、毫米波雷达和摄像头。
可选的，所述视觉传感器固定安装于车辆车身四周。
可选的，所述车辆位姿传感器为为惯性导航系统。
可选的，所述排放传感器为氧气传感器。
可选的，所述摩擦离合 传感器安装于动力装置输出端和每个行驶车轮制动器端。
可选的，所述摩擦离合 传感器为薄板多片式摩擦离合传感器。
可选的，所述驾驶模式包括经济油/电耗模式、最佳动力性能模式和标准舒适模式。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明以摩擦离合传感器为基础对车辆本身运行状态进行高效感知，结合整车排放传感器等可构成一种基于视觉、力觉、味觉融合的车辆自主驾驶决策系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明薄板多片式摩擦离合传感器结构原理图；
图2为本发明自主驾驶决策系统示意图；
图3为本发明摩擦离合传感器布置及示意图；
图4为本发明三种驱动模式控制策略曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，能够替代驾驶员进行车辆自主驾驶。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明通过两片或多片摩擦元件构成多副耦合感知系统(通过两片或多片摩擦离合传感器相互组合构成耦合感知系统)(动力装置输出端和每个行驶车轮制动器端均增加一个永久处于常摩滑状态的薄板多片式摩擦离合传感器)，在工作过程中各个摩擦副之间持续处于相对旋转摩擦状态，不闭合。通过分别连接主动轴及被动轴，以实时测量传递扭矩。在工作过程中，持续性供给润滑冷却油液或冷却气流，以保持传感器时刻处于可控温度以下，避免传感器过热失效。通过旋转速度、接合压力、结构尺寸等关键参数，通过理论计算可获得实时传递扭矩(公式1)，评估车辆传递功率(公式3)。
式中：T为输出扭矩；A为摩擦面接触面积；N为摩擦副数；Ro为摩擦副外径尺寸；Ri为内径尺寸；PC为结合面压力；P为功率；n为转速；μ(ωrel)为摩擦系数；ωrel为传感器主被动端相对滑动角速度；μk为库伦动摩擦系数；μs为静摩擦系数；δ为衰减常数。
按照图2中的架构进行车辆自护驾驶决策系统的布置，其中视觉传感器主要包括4线激光雷达、16线激光雷达、毫米波雷达、摄像头(图像数据)等设备(速度和距离数据)，布置于车辆车身四周，用于实时感知车辆行驶过程中的周边路况(障碍物位置、速度、类型)；车辆位姿传感器(一般为惯性导航系统，固定于车体即可，与安装位置无关，一般安装于车辆前端)主要为惯性导航装置，以实时计算、感知车辆运行过程中的位姿；同时在动力装置输出端也设置一个摩擦离合传感器，用于测试动力装置如发动机或电动机的驱动输出功率，见图3；排放传感器(汽车氧传感器)主要安置于车辆尾气部位，以计算整车排放状态(氧气含量)。以上各个核心传感器将车辆运行时数据进行实时处理，实现集视觉、力觉与味觉融合的车辆状态感知系统，结合车速传感器与地理定位系统，实时绘制融合车速(ve)、扭矩T、传递效率η，输出共除以输入功率、油/电耗ψo、与排放Θ的车载地理信息系统，通过高效大数据处理与信息传递系统，形成基于经济油/电耗模式、最佳动力性能模式、标准舒适模式等一种或多种融合的类人智能的自主驾驶决策系统。
公式表示为：
式中：α1+α2+α3+α4+α5＝1，在不同模式下，各个参数的目标取值不一。
现以最佳动力性能为例进行说明：当车辆由城市街道进入高速路时，车辆依据自身定位系统或者依据乘客出发前按照起始点已经规划好的行驶路线得知自身在未来一段时间内将会行驶于高速路上，此时兼顾行驶路程时效性以及来自于自学习系统的以往驾驶数据，再加上视觉系统及来自于地图处理系统的路面拥堵程度，逐渐将公式中的α1、α2占比增加，当二者相加之和达到一定程度时，车辆由城市行驶环境中的舒适模型过渡至最佳动力性能模式，在此工作状态下，车辆自身会延迟换挡时间，拉高发动机转速，压榨出车辆更多的动力性能。
而随着车辆逐渐到达目的地，以城市路线为例，此时允许行驶车速降低，车辆逐渐降低车速，逐渐进入舒适行驶模式或者经济油/电耗模式，此点可依据识别不同的乘客进行选择，依据乘客在之前乘坐车辆时候选择的模式进行决策。假设此时视觉系统传来外部驾驶环境为雨雪天气，为了提高车辆的抓地力，可能会在此时行驶模式下适当加入一部分最佳动力性能模式，以相应提高车辆行驶稳定性。综上，该自主驾驶决策系统依据外部驾驶环境及自身定位，依据不同乘客的不同行驶习惯，能够代替驾驶员进行一种或多种车辆工作模式融合的自主决策。
图4为不同驾驶模式下的表现曲线示意图，不同模式下的不同参数如下表所示：
本发明还公开了如下技术效果：
本发明将在动力装置输出端和每个行驶车轮制动器端均增加一个永久处于常摩滑状态的薄板多片式摩擦离合传感器，利用摩擦离合传感器实现微观摩擦界面的力觉高效感知，实现对车辆驱动状态的高灵敏性力觉感知，从而克服机器视觉对超微距离状态感知的不足；同时利用多个摩擦离合传感器，还可以感知车辆动力装置功率输出状态、车轮驱动功率状态，从而确定车辆动态行驶时的功率传递效率与油耗实时地理信息系统，再结合整车排放传感器状态，实现集视觉、力觉与味觉融合的车辆状态感知系统，结合车速传感器与地理定位系统，实时绘制融合车速、扭矩、传递效率、油耗、电耗与排放的车载地理信息系统，通过高效大数据处理与信息传递系统，形成基于经济油/电耗模式、最佳动力性能模式、标准舒适模式等一种或多种融合的类人智能的自主驾驶决策系统。本发明可广泛应用于传统燃油车、混合燃料汽车、新能源汽车等领域。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，其特征在于，包括：视觉传感器、车辆位姿传感器、摩擦离合 传感器、排放传感器和车载地理信息系统；
所述视觉传感器、车辆位姿传感器、摩擦离合 传感器和排放传感器均与所述车载地理信息系统连接；
所述视觉传感器用于采集车辆的速度和与其他车辆之间的距离，所述车辆位姿传感器用于计算和感知车辆运行过程中的位姿，所述摩擦离合 传感器用于测试动力装置的驱动输出功率；所述排放传感器用于检测车辆排放的气体含量；所述车载地理信息系统用于根据所述视觉传感器、车辆位姿传感器、摩擦离合 传感器和排放传感器的数据，通过公式f(α1ve,α2T,α3η,α4ψo,α5Θ)控制车辆的驾驶模式；其中，f为驾驶模式的控制结果；α1为融合车速的权重参数；α2为扭矩的权重参数；α3为传递效率的权重参数；α4为油/电耗的权重参数；α5为排放量的权重参数；ve为融合车速；T为扭矩；η为传递效率；ψ为油/电耗；Θ为排放量。
2.根据权利要求1所述的基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，其特征在于，所述视觉传感器包括4线激光雷达、16线激光雷达、毫米波雷达和摄像头。
3.根据权利要求1或2所述的基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，其特征在于，所述视觉传感器固定安装于车辆车身四周。
4.根据权利要求1所述的基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，其特征在于，所述车辆位姿传感器为为惯性导航系统。
5.根据权利要求1所述的基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，其特征在于，所述排放传感器为氧气传感器。
6.根据权利要求1所述的基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，其特征在于，所述摩擦离合 传感器安装于动力装置输出端和每个行驶车轮制动器端。
7.根据权利要求1所述的基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，其特征在于，所述摩擦离合 传感器为薄板多片式摩擦离合传感器。
8.根据权利要求1所述的基于视觉力觉味觉融合的车辆自主驾驶系统，其特征在于，所述驾驶模式包括经济油/电耗模式、最佳动力性能模式和标准舒适模式。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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