[发明专利]基于感知和自主计算定位导航的智能车导航方法

摘要

本发明公开了一种基于感知和自主计算定位导航的智能车导航系统，包括分别与中央处理器相连的信息储存模块、电机驱动模块、定位模块、感知模块和交互通信模块，中央处理器、驱动模块和定位模块用于实现智能车辆的定位导航和移动，感知模块用于实现智能车辆的平稳控制，交互通信模块用于实现人机交互；导航过程包括：广义电子地图的获取，车辆初始位置信息的获取与定位校准，获取车辆当前位置坐标与目标坐标，动态规划行驶路线，本发明中局部区域的路线和控制优化可以采用车轮的独立感知与反馈控制，而整体的路线规划与导航仍用路径规划算法实现实现。本系统可由手机、平板电脑等通过无线网络实时监控和分配任务，实现系统的可视化和实时控制。

主权项

1.一种基于感知和自主计算定位导航的智能车导航方法，其中，所涉及到的基于感知和自主计算定位导航的智能车导航系统包括均分别与中央处理器相连的信息储存模块、电机驱动模块、定位模块、感知模块和交互通信模块，所述中央处理器、驱动模块和定位模块用于实现智能车辆的定位导航和移动，所述感知模块用于实现智能车辆的平稳控制，所述交互通信模块用于实现人机交互；所述智能车辆的转向采用差速转向，智能车辆的每个车轮的运动分别由独立的电机控制，所述电机是步进电机或直流电机，每个电机的驱动均采用电机驱动模块控制；所述定位模块包括至少由运动传感装置、测距传感装置、图像传感装置、RFID装置和GPS系统；每个车轮处均分别安装有所述运动传感装置和测距传感装置，各车轮的数据采集相对独立；所述RFID装置包括RFID接收模块和多个RFID发射模块，所述RFID接收模块设置在车辆上，多个RFID发射模块均布置在建筑物内的不同位置；所述感知模块用于实现速度感知、地面感知和高度变化感知，其中：所述速度感知采用编码盘或速度计运动传感元件实现，用于感知车轮的转动速度，以便实现车辆稳定性的控制和速度反馈控制；所述地面感知采用图像传感器或红外传感器实现，用于感知地面的材质和平整度；所述高度变化感知采用加速度计运动传感器实现，从而判断智能车辆每个车轮所在区域的路面平整状况，从而为车轮的控制实现数据支持；所述交互通信模块包括通信子模块和人机交互子模块，其中，通信子模块用于远程控制端与中央处理器之间的通讯，负责传输任务数据和工作状态数据，还用于在多个智能车系统之间进行交换状态数据，以防止路线发生冲突；所述人机交互子模块包括输入/输出单元，用于人工现场对智能车系统进行控制和参数的设定；所述中央处理器用于收集其他所有模块所采集的数据，同时向电机驱动模块、交互通信模块发送相应的控制信息，并通过人机交互子模块向用户输出信息；其特征在于，所述基于感知和自主计算定位导航的智能车导航方法包括以下步骤：步骤一、广义电子地图的获取：广义电子地图是指以电子方式存储的用于智能车系统在室内场合实现自主定位和导航的建筑结构图和智能车在室外场合实现自主定位和导航的电子地图；所述电子地图上还记载有障碍物、标志物、运动限制、路面状况和校准点；在导航工作之前，将广义电子地图导入智能车系统的信息储存模块中，并根据广义电子地图与实际位置的对应关系建立绝对坐标系，以便运行时读取与利用；步骤二、车辆初始位置信息的获取与定位校准，车辆初始位置信息采用GPS或RFID方法获得，所述定位模块中的所有传感器进行自主计算定位，计算出车辆在一定时间内的位移及运动方向，并且间隔一定时间或距离采用GPS或RFID方法并借助外部的定位基准来修正车辆的当前位置，从而进行动态校准；与此同时，利用建筑结构图上的障碍信息和通道信息，将智能车可能的运动方向和范围限定在一定范围内，并根据智能车已走过的历史路径信息对车辆的实时位置进行连续处理，得到智能车在一个单位时间内所在位置的可能范围；步骤三、获取车辆的当前位置坐标与目标坐标：车辆的当前位置坐标通过初始位置信息和自主计算定位及动态校准的结果获得，目标坐标根据实际需要由上层控制系统给定；步骤四、动态规划行驶路线：在获得初始位置和目标位置后，在对建筑结构图或电子地图进行相应的标准化处理后，采用双向A*算法、遗传算法和神经网络进行路线规划，当车辆位置与预设行驶路线偏离大于2‑10m时，根据当前位置坐标和目标位置坐标重新规划路线，实现路线的动态规划；路线规划的策略选择路程最短路线、最平稳路线和速度最快路线中的一种；动态规划行驶路线实现车辆的总体行驶控制，其中，配合车轮感知实现车辆在局部区域内行驶路线控制。