[发明专利]无人驾驶汽车自动控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种无人驾驶汽车自动控制装置及其控制方法，其特征在于，包括：车速传感器、加速度传感器、车载激光雷达、嵌入式控制器、制动装置及舵机，所述的嵌入式控制器对车载激光雷达采集的数据进行处理，计算舵机的打舵量，所述的制动装置及舵机用拉线控制制动踏板，所述的车载激光雷达收集的信息为无人驾驶汽车周围固定范围内的物体与汽车的位移、相对速度及相对加速度。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车自动控制装置，其特征在于，所述的加速度传感器收集的信息为无人驾驶汽车的实际加速度。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车自动控制装置，其特征在于，所述的车速传染器收集的信息为无人驾驶汽车的车速度。

4.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车自动控制装置，其特征在于，制动装置是利用舵机，用拉线控制制动踏板，通过改变舵机的打舵量改变车辆制动时的加速度。

5.一种无人驾驶汽车自动控制方法，其特征在于：

(1)所述嵌入式控制器利用雷达采集的数据筛选判断出在一定距离内是否有物体可能会与汽车相遇；

(2)若有则计算此物体与汽车的安全距离x，再通过计算d-x-1，其中d为前方物体对于本车的位移，1为停车时的安全距离，判断此物体是否会与车相遇；

(3)若会相遇，则计算此时在在安全范围内最小的加速度n，并控制舵机根据关于n的函数算出的舵机此时的对应的打舵量打舵，使得无人驾驶汽车根据具体情况以不同的加速度制动。

6.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车自动控制装置，其特征在于，车辆行驶于道路上时，车载激光雷达不断采集前方物体相对于本车的位移d、相对速度v、相对加速度a，同时加速度传感器在不断采集本车加速度m，车速传感器也在不断采集本车速度v₀，v₀单位为km/h，并将数据实时传输给嵌入式控制器，安全跟车距离与车速有关，所以嵌入式控制器筛选出与本车实际距离d＜v₀的前方物体，再利用公式x＝v*v/(2*a)算出此时刻本车与前方物体不会相撞的最小距离x，若d-(x+1)＞0表示本车此时不需要制动，若d-(x+1)＜0则开始制动过程，一方面不断利用公式A＝v*v/(2*d-2)计算出此时在安全范围内最小的相对加速度A，继而算出本车应有的安全加速度n＝m-a+A。

7.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车自动控制装置，其特征在于，针对此时的路面状况，加速度n与脉冲宽度s之间的函数关系，计算方法为：判定制动过程开始时先储存此时本车加速度m，记为a₀，而后令舵机以1.5ms的脉冲宽度打舵，再储存初次减速后本车加速度a₁，继而算出此路面状况下上述函数的斜率k＝(a1-a0)/1.5，所以上述函数关系为脉冲宽度s＝(n-m)/k，在此路面状况下不断减速，直至程序判定本车与前方物体不会相撞时制动过程结束。

8.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车自动控制装置，其特征在于，激光雷达工作时，发射机向空间发射一串重复周期一定的高频窄脉冲，如果在电磁波传播的途径上有目标存在，那么激光雷达就可以接收到由目标反射回来的回波，由于回波信号往返于雷达与目标之间，它将滞后于发射脉冲一个时间，电磁波的能量是以光速传播的，设目标的位移为R，则传播的距离等于光速乘上时间间隔，即2*R＝c*t，式中，R为目标到激光雷达的位移，单位为m；t为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，单位为s；c为在空气中传播的速度，约为：c＝3.0*10⁸m/s。现代雷达中，采用数字式测距，即记录回波脉冲到达时的计数脉冲的数目n，根据计数脉冲的重复周期T，就可以计算出回波脉冲相对于发射脉冲的延迟时间t＝n*T，T为已知值，测量t实际上变成测量回波脉冲到达时的计数脉冲的数目n，所以，位移R与计数脉冲数目n的关系为R＝c*n/(2*f)。