[发明专利]一种具有自动掉头功能的磁导航无人车系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有自动掉头功能的磁导航无人车系统，具体地，涉及一种基于磁传感器和磁导航自动驾驶算法的，具有自动掉头功能的无人车及路基磁钉铺设方案。

背景技术

现有的磁导航无人车，主要的运行场景是闭合单向的环形道路。而在实际应用中，由于场地和道路的限制或者是应用的需求，需要磁导航无人车具备自动掉头功能。和传统单向运行的磁导航无人车不同的是，具有自动掉头功能的磁导航无人车，需要具备自动倒车、倒车航位推算、倒车自动定位与导航等功能，所以在车辆定位、导航和控制三个层面，均和传统单向运行的磁导航无人车有很大不同。

发明内容

针对自动掉头的应用需求，本发明的目的是提出一种具有自动掉头功能的磁导航无人车系统来解决这类应用场景中的磁导航问题。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

提出一种具有自动掉头功能的磁导航无人车系统，包括可以自动驾驶的磁导航无人车、路基磁钉及掉头控制方法。

所述磁导航无人车利用路基磁钉、磁尺、航位推算传感器和车辆定位算法来完成车辆的基本自动驾驶功能。

所述路基磁钉是为了完成掉头而在需要掉头的道路上铺设的用于掉头过程中对车辆进行定位和导航。

所述的路基磁钉在铺设上要求具有掉头开始标记点、倒车开始标记点，倒车技术标记点。这些标记点分别用于标记掉头动作的开始、倒车动作的开始和倒车动作的结束。

所述的掉头控制方法包含掉头开始定位标定、倒车开始定位标定、倒车结束定位标定三个关键的定位标定，在三个关键的定位标定之间，车辆按照全局地图规划其运行路线，并完成掉头操作。

所述全局地图包含掉头区域中所有磁钉的全局坐标，综合磁尺信息、航位推算传感器信息和地图信息的定位算法保证车辆在掉头过程中始终具有足够准确的位置信息，从而保证掉头动作的可靠完成。

与现有的单向环形道路场景中行驶的磁导航无人车相比，具有自动掉头功能的磁导航无人车系统使得磁导航无人车的应用场景更加广泛，系统实施更加灵活，从而具有较大的实际应用价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1所示为本发明所涉及的磁导航无人车的系统组成示意图；

图中，1为前轮轴，2为方向盘，3为方向盘角度传感器，4为转向执行器，5为车辆后轴，6为驱动执行器，7为磁尺，8为惯性传感器，9为GPS，10为路基导航磁钉。

图2~图4为本发明所提具有掉头功能的磁导航无人车系统的实施例示意图；

图2至图4中：1为车体，2为磁尺，3为掉头开始标记磁钉，4为与向上端与标记磁钉极性相反的一般导航磁钉，5为倒车开始标记磁钉，6为掉头结束标记磁钉。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示为可以实现自动驾驶功能的磁导航无人车的系统配置示意图。系统通过磁尺7检测路基磁钉10，实现基本的定位功能，然后算法根据任务信息实现车辆导航和控制。控制命令通过转向控制系统和驱动控制系统实现车辆自动的加减速、横向控制及倒车控制。

如图2~图4所示为本实施例的所述掉头方案的示意图。图中1为图1所示具有自动驾驶功能的磁导航无人车。倒车的路线由图中如3、5、6所示标记磁钉和如4所示一般导航磁钉组成的磁钉路线所确定。倒车导引磁钉路线具有标记掉头动作开始的标记点3，标记倒车动作开始的标记点5和标记掉头动作结束的标记点6。三类标记点用于修正车辆在各个阶段的位姿信息，是实现车辆在掉头全过程精准定位的必不可少的部分。整个掉头过程如下。

首先，如图1所示，车辆在其驶来路段运行，由于磁导航方法已经获得其相对准确的位姿信息，但由于磁钉计数器的可能误差，其位姿信息可能会有偏差。当磁尺检测到掉头开始标记点3时，这个可能的误差被修正，从而车辆实现了很高精度的定位（10厘米~20厘米），只有这个精度量级才能保证车辆完成掉头机动。在检测到掉头标记3后，车辆沿着图中标记点3至倒车开始标记5间的磁钉正向机动，由于是弯道机动，所以可能会有磁钉漏检等情况导致的位姿误差，直到磁尺检测到倒车开始标记点5。