[发明专利]一种基于智能交通平台的智能车辆控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于智能交通领域，涉及一种基于智能交通平台的智能车辆控制系统及方法。

背景技术

由于全球经济的发展，城市人口和机动车保有量的持续增长，世界上各国多数城市都面临着很大的交通压力，面对世界全球化、信息化的发展趋势，传统的交通技术手段已不再适应经济社会发展的要求，发展智能交通是交通事业发展的必然选择，随着世界范围内经济的高速发展，汽车普及率的快速提高，汽车在方便人们生活的同时也带来了大量不可忽视的问题，如交通拥堵、驾驶安全、环境污染等，智能交通系统可以很好的解决交通快速发展中带来的问题，而智能车辆作为智能交通系统的关键技术，在解决交通问题的过程中有着不可替代的作用，因此，在智能交通发展过程中，智能车辆控制系统的设计变得尤为重要。

智能车辆控制系统按照传感器的不同可以分为光电、摄像头，电磁三类。智能车辆通过采集赛道图像方式进行路径检测的属于摄像头方式；智能车辆通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路径检测的属于光电传感器方式；智能车辆通过感应由赛道中心电磁轨道产生的交变磁场进行路径检测的属于电磁传感器方式。利用摄像头方式循迹和光电方式循迹的智能车辆容易受到光线的影响，实验环境下的灯光，阳光等都会对智能车辆的循迹造成影响，导致智能车辆循迹失败。利用电磁传感器循迹则可以克服上述缺点。

现有智能车辆控制系统一般采用超声波测距完成智能车辆编队行驶控制，这种方法存在的问题是：受环境温度影响较大；发射角较大，导致检测准确率低，造成误停车；超声波收发装置体积大，安装困难。

现有智能车辆交叉路口行驶控制一般采用以下两种方案：(1)采用霍尔模块和埋在地面下的永磁铁实现交叉路口行驶控制。由于永磁铁控制无法与交叉口的信号灯同步，只能控制智能车辆在达固定位置停车，无法实现信号灯控制下的自动停车，即“红灯停、绿灯行”交通规则下行驶；(2)采用电磁感应技术，将电磁铁埋设在路面下，磁场检测设备安装于智能车辆上，当交叉口红灯亮起，电磁铁通电产生电磁场，磁场检测设备检测到电磁信号，智能车辆停车。虽然完成了“红灯停、绿灯行”交通规则行驶，但是电磁铁产生的磁场信号有效距离小，交叉口红灯亮起时智能车辆经常检测不到电磁信号，造成智能车辆闯红灯。

发明内容

针对智能车辆行驶控制中存在的上述问题，本发明提出一种基于智能交通平台的智能车辆控制系统及方法，该系统在完成智能车辆循迹的前提下，完成基于红外测距的智能车辆的编队行驶，基于射频识别的“红灯停、绿灯行”规则下的行驶功能。

如图1所示，智能交通平台是将城市实际道路环境的交通元素进行微缩移植到实验室，其中智能车辆控制系统是智能交通平台的关键所在。本发明所述的智能车辆控制系统主要包括：智能车辆控制器，闭合电磁导轨，电磁传感器，转向舵机，电机驱动模块，测速模块，红外测距模块，射频识别模块，射频线圈和信号发生器。闭合电磁导轨辐射的电磁信号由安装在智能车辆车头正前方车架上的三个电磁传感器进行检测。传感器检测到的电磁信号送至智能车辆控制器进行信号处理，然后输出控制信号至安装在车体内部连接前轮轴的转向舵机，通过转向舵机动作控制前轮的转角，使智能车辆保持在道路的中央行驶。测速模块安装在智能车辆后轮电机传动轴上，将智能车辆的速度实时反馈给智能车辆控制器，通过车速闭环控制使车辆稳定行驶。安装在智能车辆车头正前方的红外测距模块，不断地向前方发出红外信号，检测前方是否有行驶的智能车辆或者其他障碍物，红外测距模块将测得的距离信息送到智能车辆控制器进行处理，智能车辆控制器根据车距大小输出控制信号至电机驱动模块，控制电机转速，使车辆减速或正常行驶。当智能车辆行驶至交叉口时，安装在智能车辆车头正前方车架右侧的射频识别模块，检测埋设在交叉口路面正下方的射频线圈是否有与红色信号灯信号同步的信号发出。射频识别模块将检测到的信号送至智能车辆控制器进行信号处理，完成智能车辆停车或行驶的控制。

所述三个电磁传感器，其中一个传感器安装在电磁导轨中心线正上方，其它两个对称地安装在它的左、右两侧。中间传感器的信号用来判断智能车辆偏离电磁导轨中心线的位置，左、右对称的两个传感器的信号用来判断智能车辆偏离电磁导轨中心线的方向。

所述电磁传感器是三个“工”字形电感线圈，每个电感线圈与电容并联，形成LC震荡电路，其谐振频率与电磁轨道内信号频率相同，故在电磁传感器的LC回路中产生谐振，使所述电磁传感器检测到的信号强度最大。

所述红外测距模块利用红外原理测距，由位置敏感探测器、红外发光二极管和信号处理电路组成。