[发明专利]一种无人驾驶车辆制动系统及制动方法

说明书

技术领域

本发明属于无人驾驶汽车领域，具体涉及一种无人驾驶车辆制动系统及制动方法。

背景技术

随着我国国民经济社会的迅速发展，车辆保有量逐年增加，与此同时，我国道路交通事故的统计数据表明，由机动车驾驶人的危险驾驶行为引起的道路交通事故占交通事故总量的90％左右。其中，驾驶人危险驾驶行为包括醉酒驾驶、无证驾驶、违法超车和超速行驶等。由于驾驶员人为因素造成的交通事故，仅仅通过对驾驶行为的规范和教育难以完全避免的，根本的解决方案是实现无人驾驶。无人驾驶车辆不仅提高了行驶安全性，还可以提高出行的效率，将驾驶员从枯燥繁琐的驾驶操作中解放出来。

无人驾驶车辆主要包含环境感知、定位导航、路径规划和运动控制等关键技术。其中实现无人驾驶车辆精确、稳定、可靠的运动控制是保证车辆行驶安全性的前提。而对无人驾驶车辆制动系统的控制可以避免车辆在行驶过程中与其他障碍物发生碰撞，保证车内乘员和设备的财产安全。现有技术中，大多数是通过ECU控制器发送制动命令以驱动电机实现车辆的减速，但不同厂家不同车型之间的ECU型号不尽相同，而且各厂家之间的ECU和CAN总线都不对外开放，不同的车型，通信协议不同，导致同一个控制系统就只能控制某一类车型，通用性低，不利于无人车技术的发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种无人驾驶车辆制动系统及制动方法，本发明设计合理，可应用于任意车型的制动系统，实现无人车制动系统的快速改装。

为达到上述目的，本发明所述一种无人驾驶车辆制动系统包括车速获取模块、运动规划模块、上位机、下位机和执行机构，所述车速获取模块与上位机之间、运动规划模块与上位机之间、上位机与下位机之间、下位机与执行机构之间均通信连接，其中，

所述车速获取模块用于获取轮速，并根据轮速计算出当前实际车速v_i(k)，并将当前实际车速v_i(k)信息传递至上位机；

所述运动规划模块用于计算期望车速v_e(k)，并将该期望车速v_e(k)的值传递至上位机；

所述上位机用于接收运动规划模块传递的期望车速v_e(k)，并计算出速度偏差e(k)，速度偏差e(k)＝v_e(k)-v_i(k)，若e(k)小于阈值，则发送相应的制动信号至下位机，否则不动作；

所述下位机用于接收上位机传递的信号，并向执行机构发出控制信号，控制执行机构动作；

所述执行机构用于接收下位机传递的控制信号，并根据该控制信号对车辆进行制动。

所述车速获取模块为四个旋转编码器，所述上位机为车载工控机或笔记本电脑，所述下位机为单片机。

所述执行机构包括法兰型重型舵机，钢丝绳和制动踏板，所述法兰型重型舵机位于制动踏板正后方，通过连接件用螺栓固定在车体上，钢丝绳一端与制动踏板连接，另一端绕设在法兰型重型舵机的法兰盘外周。

所述旋转编码器通过法兰盘用螺钉直接固定在轮毂螺栓上。

一种无人驾驶车辆制动方法，包括如下步骤：

步骤1，首先由无人驾驶车辆环境感知模块和运动规划模块获得当前所期望的车速v_e(k)，并根据旋转编码器传递的车辆实际车速v_i(k)，计算出速度偏差e(k)＝v_e(k)-v_i(k)，若e(k)小于阈值，则进行步骤2，否则不动作；

步骤2，将速度偏差e(k)＝v_e(k)-v_i(k)和一个控制周期内的速度偏差变化量ec(k)＝e(k)-e(k-1)进行模糊量化得到输入变量fe(k)和fec(k)；

步骤3，根据人工驾驶及制动实验知识库制定相应的模糊控制规则表，利用步骤2量化得到的输入变量fe(k)和fec(k)得到输出变量fu(k)；

步骤4，利用步骤2量化得到的输入变量fe(k)和fec(k)得到输出变量fu(k)，具体为，选择输入变量fe(k)、fec(k)和输出变量fu(k)的模糊子集均为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，即{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，根据模糊控制规则表得到fu(k)；

步骤5，确定高斯型隶属函数作为各模糊变量的隶属度函数，具体函数：