CN110162064A - 一种用于观光车的自动驾驶定位及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动驾驶技术领域，公开了一种用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，包括车载差分定位移动站、障碍物检测模块、底盘嵌入式控制板、上位机；所述车载差分定位移动站包括惯性/卫星组合导航系统、移动通讯天线、卫星接收天线、4G‑DTU，所述卫星接收天线与惯性/卫星组合导航系统连接，所述移动通讯天线与4G‑DTU连接，所述4G‑DTU与惯性/卫星组合导航系统连接，所述惯性/卫星组合导航系统与上位机连接；所述障碍物检测模块包括激光雷达、毫米波雷达，所述激光雷达通过电源/数据转换器与上位机连接，所述毫米波雷达通过以太网‑CAN转换器与上位机连接。可实现汽车厘米级的定位和自动避障，为汽车的自动驾驶轨迹规划和行驶路线控制提供依据。

Description

一种用于观光车的自动驾驶定位及控制系统

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，更具体地，涉及一种用于观光车的自动驾驶定位及控制系统。

背景技术

近年来各汽车生产和研发企业纷纷涉足自动驾驶技术的研究，也出现了一些量产的拥有自动驾驶功能的汽车，如美国的特斯拉，能够在高速和城市特定道路上实现部分自动驾驶，根据美国高速公路安全管理局(NHTSA)和美国机动车工程师学会(SAE)的定义，它的自动驾驶属于L3等级。虽然特斯拉已量产了具有自动驾驶功能的添加，但特斯拉的自动驾驶在高速行驶过程中出现了几起比较大的交通安全事故，自动驾驶的控制系统和算法还存在着较大的缺陷，美国安全管理部分曾一度限制了其道路的自动驾驶测试。如中国的百度，也利用其他公司生产的汽车改造出了具有自动驾驶功能的汽车，它能够在高速和城市特定道路实现部分自动驾驶，根据NHTSA和SAE的定义，也属于L3等级。但其自动化技术还处于研究和试验阶段，没有量产。

在一些特定的场合如旅游园区、校园、厂区等的观光车，其行驶速度要求不高，行驶路线固定，尤其适用于自动驾驶。对推进自动驾驶技术的研究具有非常重要的意义。

目前，没有一种专门的适用于观光车自动驾驶的控制系统。

文中，4G-DTU:移动通信4G数据传输模块。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种实现对档位自动切换、自动制动的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，包括车载差分定位移动站、障碍物检测模块、底盘嵌入式控制板、上位机；所述车载差分定位移动站包括惯性/卫星组合导航系统、移动通讯天线、卫星接收天线、4G-DTU，所述卫星接收天线与惯性/卫星组合导航系统连接，所述移动通讯天线与4G-DTU连接，所述4G-DTU与惯性/卫星组合导航系统连接，所述惯性/卫星组合导航系统与上位机连接；所述障碍物检测模块包括激光雷达、毫米波雷达，所述激光雷达通过电源/数据转换器与上位机连接，所述毫米波雷达通过以太网-CAN转换器与上位机连接；所述上位机与底盘嵌入式控制板连接，所述底盘嵌入式控制板分别连接车辆的档位、油门以及刹车系统，并且上位机通过以太网-CAN转换器连接车辆的电动转向器。

进一步地，所述4G-DTU通过RS232接口与惯性/卫星组合导航系统连接；所述惯性/卫星组合导航系统通过RS232接口与上位机连接；所述电源/数据转换器通过RJ45与上位机连接。

进一步地，所述4G-DTU型号为MD-649；所述惯性/卫星组合导航系统型号为XW-GI5651。

进一步地，所述卫星接收天线包括GSP主天线和GPS辅助天线。

进一步地，所述底盘嵌入式控制板包括CAN总线驱动模块、控制器、档位切换模块、制动驱动器、模拟油门信号产生模块、油门信号切换模块、电源模块；所述CAN总线驱动模块外接上位机，用以接收上位机控制指令；所述档位切换模块外接原车档位开关，用以切断原车的档位信号，并向车辆输出档位信号；所述油门信号切换模块外接原车油门踏板，用以切断原车的油门信号，并向车辆输出油门信号；所述制动驱动器外接刹车踏板推杆电机，在自动驾驶模式下推动车辆刹车踏板，实现制动控制；所述电源模块外接车辆蓄电池，为底盘嵌入式控制板提供电能。

进一步地，控制器包括单片机U8、限流电阻R11、电源指示二极管D1、滤波电感L1、滤波电容C25、退耦电容C26、短路电阻R12、短路电阻R13、滤波电容C28、退耦电容C27、滤波电容C30、退耦电容C29、滤波电容C32、退耦电容C31、晶体振荡器Y3、校正电容C33、校正电容C34、阻抗匹配电阻R14、复位充电电阻R15、复位充电电容C35、复位按键S1、上拉电阻R17、限流电阻R16、程序下载接口P8、退耦电容C36、退耦电容C37、退耦电容C38、退耦电容C39；单片机U8的型号为MC9S12XS128MAA；单片机U8的第15脚与限流电阻R16的一端连接、电阻的另外一端与程序下载接口P8的第3脚连接；单片机U8的PM0、PM1端口分别与CAN网络接口模块的总线驱动器相连；单片机U8的PT0、PT1、PT2、PT3、PT4、PT5端口分别与油门踏板模拟信号产生模块的数模转换芯片的通信端口相连；单片机U8的PP3口与油门踏板信号切换模块的三极管基极限流电阻相连；单片机U8的PP0、PP1端口分别与制动器的控制信号输入端相连；单片机U8的PT6、PT7、PP2分别与档位切换模块驱动三极管的基极相连，对档位切换进行控制。

进一步地，所述档位切换模块包括限流电阻R18、限流电阻R19、限流电阻R20、驱动三极管Q2、驱动三极管Q3、驱动三极管Q4、档位切换继电器K2、档位切换继电器K3、档位切换继电器K4、车辆档位开关接口P3、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4；所述限流电阻R18的一端与控制器中单片机的PP2相连，另一端与驱动三极管Q2的基极相连，用以控制档位切换继电器K2；所述限流电阻R19的一端与控制器中单片机的PT7相连，另一端与驱动三极管Q3的基极相连，用以控制档位切换继电器K3；限流电阻R20的一端与控制器中单片机的PT6相连，另一端与驱动三极管Q4的基极相连，用以控制档位切换继电器K4；车辆档位开关接口P3外接车辆档位开关。

进一步地，所述制动驱动器包括功率驱动器U9、功率驱动器U10，上拉电阻R21、上拉电阻R25，限流电阻R22、限流电阻R26，下拉电阻R23、下拉电阻R24、下拉电阻R28、下拉电阻R29，电机接口P4；功率驱动器的型号为BTS7960；所述功率驱动器的INH引脚通过上拉电阻连接电源，IS引脚和SR引脚分别通过下拉电阻接地，两个功率驱动器的控制信号输入端分别与控制器中单片机的PP0、PP1端口相连，两个功率驱动器输出端均与电机接口P4相连。

进一步地，所述激光雷达位于毫米波雷达的上方，均设置于车体正前方。

进一步地，所述卫星接收天线包括GPS主天线和GPS辅天线，分别设置于车体顶部的两端；所述移动通讯天线设置于车体顶部居中位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提出了一种基于载波相位差分定位技术和4G移动通信技术的高精度车辆定位及控制系统，可实现差分定位方式下的移动站的定位，为汽车的自动驾驶实现厘米级的定位，为汽车的自动驾驶轨迹规划和行驶路线控制提供依据。同时可实现多传感器的融合，对障碍物进行检测与定位，实现了汽车的自动驾驶避障。另外可实现汽车横向和纵向的控制，为汽车的自动驾驶实现车辆的控制。

本发明中，车辆定位与控制系统基于载波相位差分定位技术，相关设备和配件容易采购，具有精度高、结构简单、生产集成容易的特点。

基于4G移动通信技术实现差分相位修正量数据的发送，4G移动通信技术为成熟的无线通信技术覆盖范围广、技术和产品成熟，具有通信范围广、不需要额外架差分相位修正量通信设备，具有结构简单、易实现的特点。

由激光雷达和毫米波雷达组成避障系统，可实现近距离和远距离的障碍物探测，具有探测距离远、灵敏度高等特点。

附图说明

图1为实施例1用于观光车的自动驾驶定位及控制系统结构示意图。

图2为实施例1用于观光车的自动驾驶定位及控制系统控制模型示意图。

图3为实施例1载波相位差分定位系统结构示意图。

图4为实施例1底盘嵌入式控制板结构示意图。

图5为实施例1低速电动观光车档位切换原理示意图。

图6为实施例1档位切换原理示意图。

图7为实施例1档位切换模块电路原理示意图。

图8为实施例1制动控制原理示意图。

图9为实施例1制动驱动器电路原理示意图。

图10为实施例1电源模块电路原理示意图。

图11为实施例1控制器电路原理示意图。

图12为实施例1CAN总线驱动模块电路原理示意图。

图13为实施例1模拟油门信号产生模块电路原理示意图。

图14为实施例1油门信号切换模块电路原理示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，包括车载差分定位移动站、障碍物检测模块、底盘嵌入式控制板、上位机；所述车载差分定位移动站包括惯性/卫星组合导航系统、移动通讯天线、卫星接收天线、4G-DTU，所述卫星接收天线与惯性/卫星组合导航系统连接，所述移动通讯天线与4G-DTU连接，所述4G-DTU与惯性/卫星组合导航系统连接，所述惯性/卫星组合导航系统与上位机连接；所述障碍物检测模块包括激光雷达、毫米波雷达，所述激光雷达通过电源/数据转换器与上位机连接，所述毫米波雷达通过以太网-CAN转换器与上位机连接；所述上位机与底盘嵌入式控制板连接，所述底盘嵌入式控制板分别连接车辆的档位、油门以及刹车系统，并且上位机通过以太网-CAN转换器连接车辆的电动转向器。

本实施例中，卫星接收天线包括GPS主天线、GPS辅天线。GPS主天线、GPS辅天线、4G-DTU都与惯性/卫星组合导航系统相连，4G-DTU与惯性/卫星组合导航系统之间通过串行通信接口实现，与差分定位基准站配合实现车辆的高精度定位。惯性/卫星组合导航系统通过串行通信接口与上位机进行通信，将车辆的精确位置信息发送给上位机，用以实现车辆的轨迹规划和行走路线控制。电源/数据转换器为激光雷达提供工作电源，同时将激光雷达检测到的障碍物信息通过以太网接口发送给上位机的LAN2端口，用以实现障碍物的检测，在自动驾驶中实现障碍物的检测与避障功能。以太网-CAN转换器实现以太网和CAN总线通信协议的转换。毫米波雷达通过CAN总线与以太网-CAN转换器相连，将毫米波雷达检测到的障碍物信息经以太网-CAN转换器发送给上位机，在自动驾驶模式中为上位的行驶控制提供决策依据。以太网-CAN转换器通过CAN总线外接车辆的电动转向器，在上位机的控制下对车辆的转向进行控制；底盘嵌入式控制板分别外接车辆的档位、油门、刹车系统，在上位机的控制下对车辆的档位、油门、刹车进行控制。本实施例中，串行通信接口采用RS232，以太网接口采用RJ45。

如图2所示，该系统的工作原理为：在启动自动驾驶功能前，预先设定行驶轨迹及行驶速度，将其给到决策与控制模块，启动自动驾驶功能；决策与控制模块向底盘控制模块发送车辆控制目标值，由底盘控制模块对车辆实现横向和纵向控制，底盘控制模块对车辆的控制包括转向、制动、档位、油门；由安装在车辆上的障碍物检测模块，该模块由激光雷达和毫米波雷达组成，毫米波雷达对远距离的障碍物进行探测、激光雷达对近距离的障碍物进行精确定形探测，由两者配合实时采集车辆前方的状况，并反馈给决策与控制模块提供决策依据；同时由安装在车辆上的卫星导航模块对车辆的行驶位置和速度进行采集，并反馈给决策与控制模块提供决策依据；决策与控制模块通过对比行驶轨迹和车速的反馈值、设定值，实时调整给到底盘控制模块的控制量，再由控制车辆的相关执行机构改变车辆的行驶轨迹和速度，从而实现闭环的自动驾驶控制。本实施例中，决策与控制模块为上位机，底盘控制模块为嵌入式底盘控制板，卫星导航模块为车载差分定位移动站。

在具体实施过程中，在低速电动观光车的典型布置位置如下：激光雷达和毫米波雷达安装车体正前方距地约50厘米的位置、激光雷达布置在毫米波雷达的上方；GPS主天线安装于车体的顶部纵向居中、距后部40厘米的位置；GPS辅天线安装于车体的顶部纵向居中、距前部40厘米的位置；移动通讯天线3安装于车体顶部纵向、横向居中位置。

车体前部的驾驶位座椅下方安装有上位机、惯性/卫星组合导航系统、以太网-CAN转换器、底盘嵌入式控制板；刹车踏板的下方装有推杆电机，推杆电机受底盘嵌入式控制板的控制；油门踏板的下方设置有油门踏板位置传感器，该传感器与底盘嵌入式控制板相连。

如图1和图3所示，本实施例的自动驾驶定位及控制系统基于载波相位差分定位技术和4G移动通信技术来实现高精度车辆定位。如图3所示，载波相位差分定位系统由卫星1、差分定位基准站2、车载差分定位移动站3、移动通信基站4组成。差分定位基准站2包括移动通讯天线21、卫星接收机22、4G-DTU23、卫星接收天线24。车载差分定位移动站3包括惯性/卫星组合导航系统31、卫星接收天线32、移动通讯天线33、4G-DTU34。本实施例中，卫星接收机的型号为：XW-GNSS1061，4G-DTU的型号为：MD-649，惯性/卫星组合导航系统的型号为：XW-GI5651。

该定位系统的工作原理是，在基准站上安置一台卫星接收机，对卫星进行连续观测，利用4G-DTU(移动通信4G数据传输模块)和移动通讯天线，将载波相位的修正量通过移动通信基站实时地传送给车载差分定位移动站，车载差分定位移动站通过4G-DTU和移动通讯天线接收载波相位的修正量。车载差分定位移动站在接收卫星信号的同时通过移动通信模块接收基准站的差分定位信息，根据相对定位原理实时处理数据并以厘米级精度给出车载差分定位移动站的三维坐标，并通过串行通信接口发送给用于观光车的自动驾驶定位控制系统中的上位机。

作为一个具体实施方式，如图4所示，本实施例提供一种底盘嵌入式控制板，包括档位切换模块、制动驱动器、电源模块、控制器、CAN总线驱动模块、模拟油门信号产生模块、油门信号切换模块。CAN总线驱动模块外接上位机，用以接收上位机控制指令。档位切换模块外接原车档位开关，用以切断原车的档位信号，并向车辆输出档位信号。油门信号切换模块外接原车油门踏板，用以切断原车的油门信号，并向车辆输出油门信号。制动驱动器外接刹车踏板推杆电机，在自动驾驶模式下推动车辆刹车踏板，实现制动控制。电源模块外接车辆蓄电池，为底盘嵌入式控制板提供电能。

如图5所示，现有技术中，被改造自动驾驶车辆低速电动观光车档位切换原理是，车辆档位开关通过三根信号线与车辆控制模块相连，其中一根信号线为公共信号线，其是车辆控制模块的接地点，电压值为0V。另外两根信号线分别是前进档位信号检测线和后退档位信号检测线，当车辆档位开关处于中间停止状态时，前进和后退档位信号检测线的电压都为高电平5V。当车辆档位开关处在前进档位时，其公共触点与前进触点相连，前进档位信号被强行拉低为0V，此时车辆控制模块检测到该信号时，控制车辆驱动电机正转(前进)。当车辆档位开关处在后退档位时，其公共触点与后退触点相连，后退档位信号被强行拉低为0V，此时车辆控制模块检测到该信号时，控制车辆驱动电机反转(后退)。

如图6所示，底盘嵌入式控制板对车辆档位切换实现自动控制的原理是，将原车车辆档位开关的前进档位信号和后退档位信号切断形成4根信号线，并从公共信号线引出一根线一同接入底盘嵌入式控制板。在底盘嵌入式控制板中设置三个控制继电器，继电器1有两组开关，继电器2和3均只有一组开关。继电器1两组开关的公共触点分别与车辆控制模块的前进档位信号线和后退档位信号线相连，两组开关的常闭触点分别与车辆档位开关的前进和后退控制点相连。继电器2的公共触点与继电器1中前进控制相关的常开触点相连，继电器2的常开触点与车辆控制模块的公共信号相连；继电器3的公共触点与继电器1中后退控制相关的常开触点相连，继电器3常开触点与车辆控制模块的公共信号相连；

其档位切换的控制原理是，当车辆处于手动驾驶模式时，控制信号1无效，继电器1不工作，触点处于常闭状态，底盘嵌入式控制板对原车的档位控制功能无影响，由原车的车辆档位开关控制；

当车辆处于自动驾驶模式，车辆需要前进时，控制信号1有效，继电器1工作，常闭触点断开，切断了原车档位开关的控制信号，常开触点闭合；控制信号2有效，继电器2工作，常开触点闭合，此时车辆控制模块的公共信号线和前进档位信号接通，车辆处于前进功能；控制信号3无效，继电器3不工作，后退功能无效。

当车辆处于自动驾驶模式，车辆需要后退时，控制信号1有效，继电器1工作，常闭触点断开，切断了原车档位开关的控制信号，常开触点闭合；控制信号3有效，继电器3工作，常开触点闭合，此时车辆控制模块的公共信号线和后退档位信号接通，车辆处于后退功能；控制信号2无效，继电器2不工作，前进功能无效。

底盘嵌入式控制板控制信号功能如下表1所示。

表1控制信号功能表

如图7所示，底盘嵌入式控制板的档位切换模块包括限流电阻R18、限流电阻R19、限流电阻R20、驱动三极管Q2、驱动三极管Q3、驱动三极管Q4、档位切换继电器K2、档位切换继电器K3、档位切换继电器K4、车辆档位开关接口P3、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4。限流电阻R18的一端与控制器中单片机的PP2相连、另一端与驱动三极管Q2的基极相连，用以控制档位切换继电器K2；限流电阻R19的一端与控制器中单片机的PT7相连、另一端与驱动三极管Q3的基极相连，用以控制档位切换继电器K3；限流电阻R20的一端与控制器中单片机的PT6相连、另一端与驱动三极管Q4的基极相连，用以控制档位切换继电器K4；车辆档位开关接口P3通过连接导线外接车辆档位开关。

该电路的控制原理是，当单片机的PT6、PT7、PP2端口输出高电平时，三个继电器均不工作，继电器的触点处于常闭状态，档位切换模块不影响原车档位控制开关的工作；

当单片机PP2端口输出低电平、PT7端口输出低电平、PT6端口输出高电平时，继电器K2和K3工作、K4不工作，此时K2的常闭触点断开，原车的档位控制开关功能失效，常开触点闭合车辆行进控制由底盘嵌入式控制板控制，K3工作后它的常开触点闭合，原车车辆控制模块的公共信号线与前进档位信号检测线相连，车辆处于前进功能中，K4不工作后退功能无效；

当单片机PP2端口输出低电平、PT7端口输出高电平、PT6端口输出低电平时，继电器K2和K4工作、K3不工作，此时K2的常闭触点断开，原车的档位控制开关功能失效，常开触点闭合车辆行进控制由底盘嵌入式控制板控制，K4工作后它的常开触点闭合，原车车辆控制模块的公共信号线与后退档位信号检测线相连，车辆处于后退功能中，K3不工作前进功能无效。

如图8所示，底盘嵌入式控制板对低速电动观光车制动系统的控制原理是，推杆电机的伸缩杆与车辆的制动踏板刚性连接，底盘嵌入式控制板对推杆电机进行控制，由推杆电机的伸缩杆对车辆的制动系统进行制动控制。

如图9所示，底盘嵌入式控制板的制动驱动器包括功率驱动器U9、U10，上拉电阻R21、R25，限流电阻R22、R26，下拉电阻R23、R24、R28、R29，电机接口P4；功率驱动器的型号为BTS7960；两个功率驱动器构成一个H桥，对外接的直流推杆电机进行转速、方向的控制；功率驱动器U9、U10的控制信号输入端分别与控制器中单片机的PP0、PP1端口相连，在单片机输出的PWM波控制下，推杆电机可实现快速制动、慢速制动。

如图10所示，电源模块包括蓄电池接口P2、三端口稳压器U4和U7、滤波电容C11和C21、退耦电容C12和C22、滤波电容C13和C23、退耦电容C14和C24；三端口稳压器U4和U7的型号为ASM1117-5；三端稳压器U4的第1脚电源输入端通过蓄电池接口P2外接汽车蓄电池，将12V电压转换成5V的直流电压为继电器控制电路供电；三端稳压器U7的第1脚电源输入端通过蓄电池接口P2外接汽车蓄电池，将12V电压转换成5V的直流电压为其它小电流负载供电；

如图11所示，控制器包括单片机U8、限流电阻R11、电源指示二极管D1、滤波电感L1、滤波电容C25、退耦电容C26、短路电阻R12、短路电阻R13、滤波电容C28、退耦电容C27、滤波电容C30、退耦电容C29、滤波电容C32、退耦电容C31、晶体振荡器Y3、校正电容C33、校正电容C34、阻抗匹配电阻R14、复位充电电阻R15、复位充电电容C35、复位按键S1、上拉电阻R17、限流电阻R16、程序下载接口P8、退耦电容C36、退耦电容C37、退耦电容C38、退耦电容C39；单片机U8的型号为MC9S12XS128MAA；单片机U8的第15脚与限流电阻R16的一端连接、电阻的另外一端与程序下载接口P8的第3脚连接；单片机U8的PM0、PM1端口分别与CAN网络接口模块的总线驱动器相连；单片机U8的PT0、PT1、PT2、PT3、PT4、PT5端口分别与油门踏板模拟信号产生模块的数模转换芯片的通信端口相连；单片机U8的PP3口与油门踏板信号切换模块的三极管基极限流电阻相连；单片机U8的PP0、PP1端口分别与制动器的控制信号输入端相连；单片机U8的PT6、PT7、PP2分别与档位切换模块驱动三极管的基极相连，对档位切换进行控制。

如图12所示，CAN总线驱动模块包括总线驱动器U5、总线终端电阻R7、总线终端电阻R8、总线终端电阻R9、总线终端电阻R10、CAN总线接口P5、退耦电容C15、旁路电容C9和C10；总线驱动器U5的型号为TJA1050；总线驱动器U5的第1脚和第4脚分别与微控制器模块中单片机的PM0和PM1相连；总线驱动器U5的第7脚和第6脚分别通过CAN总线接口P5与汽车CAN网络总线相连；总线终端电阻R7和R8以首尾相连的方式串接在总线驱动器U5的第7脚和第6脚之间、其中点通过旁路电容C9与地相连；总线终端电阻R9和R10以首尾相连的方式串接在总线驱动器U5的第7脚和第6脚之间、其中点通过旁路电容C10与地相连。

如图13所示，模拟油门信号产生模块包括数模转换器U1和U2、上拉电阻R2和R3、旁路电容C1和C4、退耦电容C2和C5、滤波电容C3和C6、限流电阻R4、滤波电容C7、精密稳压电源U3、分压电阻R5和R6、滤波电容C8；数模转换器U1和U2的型号为DAC7512；精密稳压电源U3的型号为TL431；数模转换器U1和U2的数据通信接口分别与控制器中单片机PT端口相连；数模转换器U1和U2的模拟电压输出端口分别与油门信号切换模块的继电器的常开触点相连；限流电阻R4的一端与电源模块的正12V电源相连、另外一端与精密稳压电源U3的第2脚相连；分压电阻R5和R6以首尾相连的方式串接在精密稳压电源U3的第2脚和第3脚之间、其中点与稳压电源U3的第1脚相连。

如图14所示，油门信号切换模块包括驱动三极管Q1、限流电阻R1、信号切换继电器K1、续流二极管D5、油门踏板信号接口P1；限流电阻R1的一端与控制器中单片机输出端口相连、另外一端与驱动三极管Q1的基极相连；信号切换继电器K1的线圈一端与电源相连、另外一端与驱动三极管Q1的发射极相连；信号切换继电器K1的公共触点通过油门踏板信号接口P1外接汽车发动机电控模块的油门踏板信号线；信号切换继电器K1的常闭触点通过油门踏板信号接口P1外接汽车油门踏板位置传感器的信号线；信号切换继电器K1的常开触点与模拟油门信号产生模块的数模转换器模拟电压输出端口相连；油门踏板信号接口P1与汽车油门踏板位置传感器相连。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，其特征在于，包括车载差分定位移动站、障碍物检测模块、底盘嵌入式控制板、上位机；所述车载差分定位移动站包括惯性/卫星组合导航系统、移动通讯天线、卫星接收天线、4G-DTU，所述卫星接收天线与惯性/卫星组合导航系统连接，所述移动通讯天线与4G-DTU连接，所述4G-DTU与惯性/卫星组合导航系统连接，所述惯性/卫星组合导航系统与上位机连接；所述障碍物检测模块包括激光雷达、毫米波雷达，所述激光雷达通过电源/数据转换器与上位机连接，所述毫米波雷达通过以太网-CAN转换器与上位机连接；所述上位机与底盘嵌入式控制板连接，所述底盘嵌入式控制板分别连接车辆的档位、油门以及刹车系统，并且上位机通过以太网-CAN转换器连接车辆的电动转向器。

2.根据权利要求1所述的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，其特征在于，所述4G-DTU通过RS232接口与惯性/卫星组合导航系统连接；所述惯性/卫星组合导航系统通过RS232接口与上位机连接；所述电源/数据转换器通过RJ45与上位机连接。

3.根据权利要求2所述的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，其特征在于，所述4G-DTU型号为MD-649；所述惯性/卫星组合导航系统型号为XW-GI5651。

4.根据权利要求3所述的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，所述底盘嵌入式控制板包括CAN总线驱动模块、控制器、档位切换模块、制动驱动器、模拟油门信号产生模块、油门信号切换模块、电源模块；所述CAN总线驱动模块外接上位机，用以接收上位机控制指令；所述档位切换模块外接原车档位开关，用以切断原车的档位信号，并向车辆输出档位信号；所述油门信号切换模块外接原车油门踏板，用以切断原车的油门信号，并向车辆输出油门信号；所述制动驱动器外接刹车踏板推杆电机，在自动驾驶模式下推动车辆刹车踏板，实现制动控制；所述电源模块外接车辆蓄电池，为底盘嵌入式控制板提供电能。

5.根据权利要求4所述的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，其特征在于，所述控制器包括单片机U8、限流电阻R11、电源指示二极管D1、滤波电感L1、滤波电容C25、退耦电容C26、短路电阻R12、短路电阻R13、滤波电容C28、退耦电容C27、滤波电容C30、退耦电容C29、滤波电容C32、退耦电容C31、晶体振荡器Y3、校正电容C33、校正电容C34、阻抗匹配电阻R14、复位充电电阻R15、复位充电电容C35、复位按键S1、上拉电阻R17、限流电阻R16、程序下载接口P8、退耦电容C36、退耦电容C37、退耦电容C38、退耦电容C39；单片机U8的型号为MC9S12XS128MAA；单片机U8的第15脚与限流电阻R16的一端连接、电阻的另外一端与程序下载接口P8的第3脚连接；单片机U8的PM0、PM1端口分别与CAN网络接口模块的总线驱动器相连；单片机U8的PT0、PT1、PT2、PT3、PT4、PT5端口分别与油门踏板模拟信号产生模块的数模转换芯片的通信端口相连；单片机U8的PP3口与油门踏板信号切换模块的三极管基极限流电阻相连；单片机U8的PP0、PP1端口分别与制动器的控制信号输入端相连；单片机U8的PT6、PT7、PP2分别与档位切换模块驱动三极管的基极相连，对档位切换进行控制。

6.根据权利要求5所述的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，其特征在于，所述档位切换模块包括限流电阻R18、限流电阻R19、限流电阻R20、驱动三极管Q2、驱动三极管Q3、驱动三极管Q4、档位切换继电器K2、档位切换继电器K3、档位切换继电器K4、车辆档位开关接口P3、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4；所述限流电阻R18的一端与控制器中单片机的PP2相连，另一端与驱动三极管Q2的基极相连，用以控制档位切换继电器K2；所述限流电阻R19的一端与控制器中单片机的PT7相连，另一端与驱动三极管Q3的基极相连，用以控制档位切换继电器K3；限流电阻R20的一端与控制器中单片机的PT6相连，另一端与驱动三极管Q4的基极相连，用以控制档位切换继电器K4；车辆档位开关接口P3外接车辆档位开关。

7.根据权利要求5或6所述的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，其特征在于，所述制动驱动器包括功率驱动器U9、功率驱动器U10，上拉电阻R21、上拉电阻R25，限流电阻R22、限流电阻R26，下拉电阻R23、下拉电阻R24、下拉电阻R28、下拉电阻R29，电机接口P4；功率驱动器的型号为BTS7960；所述功率驱动器的INH引脚通过上拉电阻连接电源，IS引脚和SR引脚分别通过下拉电阻接地，两个功率驱动器的控制信号输入端分别与控制器中单片机的PP0、PP1端口相连，两个功率驱动器输出端均与电机接口P4相连。

8.根据权利要求7所述的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，其特征在于，所述激光雷达位于毫米波雷达的上方，均设置于车体正前方。

9.根据权利要求8所述的用于观光车的自动驾驶定位及控制系统，其特征在于，所述卫星接收天线包括GPS主天线和GPS辅天线，分别设置于车体顶部的两端；所述移动通讯天线设置于车体顶部居中位置。