一种基于自动驾驶的靶车系统

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于自动驾驶的靶车系统。

背景技术

自动驾驶是目前汽车发展的最终趋势，在缓解交通拥堵、提高道路安全性、减少空气污染、降低人员配备等方面，自动驾驶将会带来颠覆性的改变。

现有靶车设计方案主要包括以下几种：①固定式；②遥控式；③滑轨式。因此，现有靶车的使用存在以下问题：①靶车灵活性较差，无法模拟真实的车辆运行状态；②危险性高，试验场内遥控人员的安全无法保障。

将自动驾驶技术应用于靶车领域，可以很好的模拟真实的车辆运行状态，提高靶车运动的灵活性，同时减少遥控人员的数量，降低实验成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种基于自动驾驶的靶车系统，使得靶车可以自动驾驶、自主避障，提高靶车运动的灵活性，同时可以减少遥控人员的数量，降低实验成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于自动驾驶的靶车系统，所述靶车系统包括：自动驾驶控制器、线控底盘、交换机、第一视觉模块、激光雷达和毫米波雷达；

所述线控底盘、交换机、第一视觉模块、毫米波雷达分别与所述自动驾驶控制器连接；所述激光雷达与所述交换机连接；

所述自动驾驶控制器接收交换机发送的所述激光雷达采集的第一环境感知数据、所述第一视觉模块采集的第二环境感知数据、所述毫米波雷达采集的第三环境感知数据，并对所述第一环境感知数据、第二环境感知数据和第三环境感知数据进行融合处理，生成障碍物信息；所述障碍物信息包括靶场中其他靶车与当前靶车的距离信息；

当所述距离信息大于预设的距离阈值时，所述自动驾驶控制器根据第二环境感知数据生成第一决策结果信息；

当所述距离信息不大于预设的距离阈值时，并根据所述第一环境感知数据和第三环境感知数据生成第二决策结果信息；

所述自动驾驶控制器对所述第一决策结果信息进行处理生成第一控制指令；或，对第二决策结果信息进行处理生成第二控制指令，并将所述第一控制指令或第二控制指令发送给所述线控底盘；所述线控底盘根据所述第一控制指令或第二控制指令控制靶车的运动。

优选的，所述靶车系统还包括：电源模块、制动模块、驱动模块和转向模块；

所述电源模块、制动模块、驱动模块和转向模块分别与所述线控底盘连接。

进一步优选的，所述靶车系统还包括控制面板；

所述控制面板与所述自动驾驶控制器相连，用于将接收第一控制信号发送给所述自动驾驶控制器；所述自动驾驶控制器对所述第一控制信号进行解析，生成上电/下电信号，并通过所述线控底盘发送给所述电源模块；所述电源模块根据所述上电信号/下电信号为所述靶车系统供电/断电。

进一步优选的，所述靶车系统还包括：第一紧急制动控制模块；

所述第一紧急制动控制模块与所述自动驾驶控制器相连，用于接收紧急制动控制信号，并将所述紧急制动控制信号通过所述自动驾驶控制器发送给所述线控底盘，所述线控底盘对所述紧急制动控制信号进行解析，控制所述制动模块输出不同的扭矩，以使所述靶车急停。

优选的，所述靶车系统还包括：车载电台和第二视觉模块；

所述车载电台与所述自动驾驶控制器连接，用于将后台服务器的控制指令发送给所述自动驾驶控制器；

所述第二视觉模块与所述车载电台连接，用于将获取到的第四环境感知数据，通过所述车载电台发送给所述后台服务器。

优选的，所述靶车系统还包括：第二紧急制动控制模块；

所述第二紧急制动控制模块与所述自动驾驶控制器相连，用于接收紧急制动控制指令，并将所述紧急制动控制指令通过所述自动驾驶控制器发送给所述线控底盘，以使所述线控底盘控制车辆急停。

优选的，所述第一视觉模块包括：高清摄像头和环视摄像头；

所述第二环境感知数据包括所述高清摄像头采集的路径标识信息和所述环视摄像头采集的当前靶车周围的其他靶车信息。

优选的，所述靶车系统还包括：轮速计；

所述轮速计与所述自动驾驶控制器相连，用于获取所述靶车的实际速度信息并将所述实际速度信息发送给所述自动驾驶控制器；

所述自动驾驶控制器根据所述实际速度信息和第二环境感知数据生成第一决策结果信息；

或者，所述自动驾驶控制器根据所述实际速度信息、第一环境感知数据和第三环境感知数据生成第二决策结果信息。

本发明实施例提供的一种基于自动驾驶的靶车系统，通过设置自动驾驶控制器、线控底盘以及激光雷达、第一视觉模块和毫米波雷达等传感器，使得自动驾驶控制器能够接收传感器采集的实时数据，并对其进行计算处理，生成决策结果，再将决策结果发送给线控底盘，使得线控底盘控制靶车的运动，实现靶车的自动驾驶、自主避障等功能，提高了靶车运动的灵活性，减少了遥控人员的数量，降低了实验成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于自动驾驶的靶车系统结构图；

图2为本发明实施例提供的靶车系统中各个组成部件的安装位置示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例提供的基于自动驾驶的靶车系统，可以实现靶车的自动驾驶和自主避障，减少了遥控人员的数量，降低了实验成本，在实际使用中以整车作为目标靶，可应用在武器装备试验中，特别是无人机的训练试验中。

图1为本发明实施例提供的一种基于自动驾驶的靶车系统结构图，下面结合图1，对该靶车系统进行说明。

如图1中所示，本发明实施例提供的基于自动驾驶的靶车系统100包括：自动驾驶控制器1、激光雷达2、交换机3、第一视觉模块4、毫米波雷达5和线控底盘6。

图2为本发明实施例提供的靶车系统中各个组成部件的安装位置示意图。下面将结合图2简单介绍各个组成部件在靶车中的安装位置。

自动驾驶控制器1(图2中未示出)设置在靶车200的控制器盒201中，自动驾驶控制器1可以是自动驾驶车辆控制单元(Automated Vehicle Control Unit，AVCU)。自动驾驶控制器1是该靶车200的“大脑”，可以通过数据的获取、处理和分析，运用算法进行计算，从而实现对靶车200的控制。通过自动驾驶控制器1与后台服务器的信息交互，可实现多辆靶车编队行进，模拟实战场景，在保证安全性的前提下，可有效辅助提高实战化训练水平。

激光雷达2设置在靶车200的前上表面，用以采集第一环境感知数据。

交换机3(图2中未示出)设置在靶车200的控制器盒201中，交换机3分别与自动驾驶控制器1和激光雷达2相连接，交换机3是靶车系统100中重要的电信号转发设备，可以接收激光雷达2采集的第一环境感知数据发送给自动驾驶控制器1。

第一视觉模块4，用以采集第二环境感知数据。在一个例子中，第一视觉模块4包括高清摄像头41和环视摄像头42。其中，高清摄像头41设置在靶车200的前端，为了更好地监测和识别车道线或者行驶标识等路径标识信息，高清摄像头41与靶车200的水平面斜向下呈一定的角度，该角度优选为20°。高清摄像头41与自动驾驶控制器1连接，可以直接将采集的路径标识信息发送给自动驾驶控制器1。环视摄像头42可以设置在靶车200的车身四周，比如靶车的前端、后端、左侧和右侧，即环视摄像头42的数量为四个。当然环视摄像头42的设置位置和数量，本发明不作限定，只要达到实时监控记录当前靶车周围的其他靶车信息的效果即可。环视摄像头42可以通过通用串行总线集线器(Universal Serial Bus Hub，USB HUB)与自动驾驶控制器1连接，将采集到的其他靶车信息通过USB HUB发送给自动驾驶控制器1。因此，第二环境感知数据包括高清摄像头41采集的路径标识信息和环视摄像头42采集的当前靶车周围的其他靶车信息。

毫米波雷达5设置在靶车200的前端，毫米波雷达5与自动驾驶控制器1通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)连接，用于将采集的第三环境感知数据发送给自动驾驶控制器。

线控底盘6(图2中未示出)可以是自动驾驶底层车辆控制器(Bottom VehicleControl Unit，BVCU)。线控底盘6与自动驾驶控制器1通过CAN连接，可以接收自动驾驶控制器1的控制指令，并对该控制指令进行解析，对靶车200进行相应的运动控制。

进一步地，靶车系统100还包括分别与线控底盘6连接的电源模块7、驱动模块8、制动模块9和转向模块10，将解析后的控制指令分别发送给相关的系统。例如，将驱动控制指令发送给驱动模块8，用于控制靶车的前进和后退；将转向控制指令发送给转向模块10，用于控制靶车的左右转向；将上下电控制指令发送给电源模块7，用于控制靶车200的充放电以及为各个传感器提供合适的电压和电流。

在一个可选的方案中，为方便靶车进入靶场，该靶车系统100还包括与线控底盘6相连接的遥控模块(图中未示出)，遥控模块可以接收遥控器的信号，进行靶车的转运。

进一步地，靶车系统100还包括控制面板11。控制面板11设置在靶车车身的右侧。控制面板11上设置有网络调试口、CAN调试口、电源开关、遥控开关等。其中，网络调试口、CAN调试口，用于靶车调试、设备参数设置和故障信息读取。电源开关，用于控制靶车整体的上电和下电操作。遥控开关，用于开启靶车遥控模块，方便靶车的转运。

控制面板11与自动驾驶控制器1相连，可以将接收到的控制信号发送给自动驾驶控制器1。在一个具体的例子中，控制面板11上的电源开关接收第一控制信号发送给自动驾驶控制器1；自动驾驶控制器1对第一控制信号进行解析，生成上电/下电信号，并发送通过线控底盘6发送给电源模块7；电源模块7根据上电信号/下电信号为靶车系统100供电/断电。

在一个优选的方案中，靶车系统100还包括：第一紧急制动控制模块12。由于靶车体积较大，速度较快，在调试、训练过程中前后方近距离内不可有人，第一紧急制动控制模块优先布置于靶车车身侧后方的左右两侧，便于紧急情况下测试人员从侧后方按下。第一紧急制动控制模块12可以为急停按钮。

具体的，第一紧急制动控制模块12与自动驾驶控制器1相连，用于接收紧急制动控制信号，并将紧急制动控制信号通过自动驾驶控制器1发送给线控底盘6，线控底盘6对紧急制动控制信号进行解析，控制制动模块9输出不同的扭矩，以使靶车200急停，提高了靶车的安全性。

在另一个可选的方案中，靶车系统100还包括轮速计(图中未示出)。

轮速计与自动驾驶控制器1相连，用于获取靶车的实际速度信息并将实际速度信息发送给自动驾驶控制器1，作为自动驾驶控制器1决策的参考依据之一。

以上介绍了该靶车系统的各个组成部件、连接关系以及安装位置，下面介绍该靶车系统的工作原理。

首先，电源开关接收第一控制信号，并将第一控制信号发送给自动驾驶控制器1，自动驾驶控制器1对第一控制信号进行解析，生成上电信号，并通过线控底盘6发送给电源模块7；电源模块7根据上电信号信号为靶车系统100供电；其次，自动驾驶控制器1接收交换机3发送的激光雷达2采集的第一环境感知数据、第一视觉模块4采集的第二环境感知数据、毫米波雷达5采集的第三环境感知数据，并对第一环境感知数据、第二环境感知数据和第三环境感知数据进行融合处理，生成障碍物信息；障碍物信息包括靶场中其他靶车与当前靶车的距离信息；

再次，自动驾驶控制器1将距离信息与预设的距离阈值进行比较。

当距离信息大于预设的距离阈值时，自动驾驶控制器1根据第二环境感知数据生成第一决策结果信息。第一决策结果信息可以理解为根据高清摄像头41和环视摄像头42采集的环境感知数据得到的。即第一决策结果信息是用来靶车200循迹行驶的信息。

当距离信息不大于预设的距离阈值时，并根据第一环境感知数据和第三环境感知数据生成第二决策结果信息。第二决策结果信息可以理解为根据激光雷达2和毫米波雷达5采集的环境感知数据得到的。即第二决策结果信息是用来控制靶车如何自主避障的信息。

自动驾驶控制器1对第一决策结果信息进行处理生成第一控制指令；或，对第二决策结果信息进行处理生成第二控制指令，并将第一控制指令或第二控制指令发送给线控底盘6；线控底盘6根据第一控制指令或第二控制指令控制靶车的运动。由此，该靶车系统100实现了自动驾驶和自主避障的功能，提高了靶车运动的灵活性，克服了滑轨式和固定式靶车活动受限的困难，同时也解决了遥控式靶车中遥控人员与靶车一对一带来的人员数量过多的问题，遥控人员的减少，一定程度上降低了实验成本。

在一个优选的方案中，为了更加准确地控制靶车200的运动，更好地躲避障碍物，自动驾驶控制器1还可以根据轮速计获取的实际速度信息和第二环境感知数据生成第一决策结果信息；

或者，自动驾驶控制器1根据轮速计获取的实际速度信息、第一环境感知数据和第三环境感知数据生成第二决策结果信息。

本发明实施例的提供的基于自动驾驶的靶车系统，不仅可以实现自动驾驶，自主避障，还可以实现超远程平行驾驶的功能。需要说明的是，由于靶场环境的特殊性，其移动信号不稳定，因此，在靶场中可以通过布置通讯基站，使得靶车系统除了通过移动通信模块与后台服务器进行信息交互外，还可以采用通讯基站的方式与后台服务器进行交互，避免了受到靶场移动信号不佳的干扰，以下均以通过通讯基站实现靶车系统与后台服务器之间交互的方式来介绍该靶车系统。具体如下：

再如2中所示，靶车系统还包括车载电台13和第二视觉模块14。

车载电台13设置在靶车200的顶部，车载电台13的天线伸出靶车200的顶部。通过设置车载电台13的通讯频段，即可实现车载电台13与通讯基站之间的信息交互。

车载电台13与自动驾驶控制器1通过RS232接口连接。

第二视觉模块14设置在靶车的顶部前方，用以获取第四环境感知数据，作为平行驾驶的视频监控装置。在一个具体的例子中，为满足视野范围广、分辨率高以及夜视功能等要求，第二视觉模块14优选前视多功能摄像头。第二视觉模块14与车载电台13通过RJ45接口连接。

在一个优选的例子中，靶车系统100还包括显示器、视频解码器(图中未示出)。视频解码器分别与显示器和后台服务器连接。

该靶车系统实现超远程平行驾驶的原理如下：

车载电台13将第二视觉模块14获取到的第四环境感知数据经通讯基站发送给后台服务器，后台服务器再将第四环境感知数据发送给视频解码器，视频解码器对第四环境感知数据进行解码转化处理后，发送给显示器，显示器将解码转化处理后的第四环境感知数据进行输出显示。

后台服务器接收依据解码转化处理后的第四环境感知数据生成的操控信号，并对操控信号进行识别处理，生成控制指令，并将控制指令通过通讯基站、车载电台13发送给自动驾驶控制器1。自动驾驶控制器1将控制指令转化为CAN数据，并发送给线控底盘6，从而实现对靶车200转向和速度的控制。

在一个优选的方案中，靶车系统100还包括第二紧急制动控制模块(图中未示出)。

第二紧急制动控制模块与自动驾驶控制器1相连，用于接收后台服务器发送的紧急制动控制指令，并将紧急制动控制指令通过自动驾驶控制器1发送给线控底盘，以使线控底盘控制靶车急停，实现了远程控制靶车急停的功能，提高了靶车的安全性。在一个具体的例子中，第二紧急制动控制模块可以是AB键模块。

本发明实施例提供的一种基于自动驾驶的靶车系统，通过设置自动驾驶控制器、线控底盘以及激光雷达、第一视觉模块和毫米波雷达等传感器，使得自动驾驶控制器能够接收传感器采集的实时数据，并对其进行计算处理，生成决策结果，再将决策结果发送给线控底盘，使得线控底盘控制靶车的运动，实现靶车的自动驾驶、自主避障等功能，提高了靶车运动的灵活性，减少了遥控人员的数量，降低了实验成本。并且，该靶车系统还可以实现超远程平行驾驶。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM动力系统控制方法、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。