[发明专利]一种用于无人汽车高可靠性GPS巡线系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种用于无人汽车高可靠性GPS巡线系统及其工作方法，包括移动工控机、方向盘控制舵机、RTK移动站、数传移动站、上位机、RTK基站和数传基站；本发明的GPS巡线系统通过无线数据透传建立RTK移动端和基站端的通选，通过基站RTK消除移动端RTK的稳态漂移误差，提高定位精度；车载控制工控机和基站监控电脑以监听模式外挂在通讯链路上，不具有写入权限，不会干扰定位速率和准确性，保证RTK移动站和RTK基站的高速准确信息传输，为靶车控制输入精准高刷新速率的定位信息，进而靶车才能高速自动驾驶；通过摄像机采集车辆正前方的路面信息，并通过上位机的计算和移动工控机的控制，由方向盘控制舵机和刹车控制电机控制车辆的行驶状态。

技术领域

本发明涉及电气通讯技术领域，尤其涉及一种便用于无人汽车高GPS 巡线系统及其工作方法。

背景技术

近几年，随着自动化专业发展，无人驾驶汽车发展迅猛，已经广泛应用在试验靶车行业。无人驾驶汽车经过简单的改装便可以降级应用在导弹试验领域，靶车前进的路线一般是固定的，为了达到高速行驶的试验条件，靶车前进的路线相对比较平直，转弯半径比较大。靶车能按照固定轨迹线安全行驶，一般采用以下几种方式：

1.铺设轨道法：早期的试验用靶车多采用这种方式，和火车行驶类似，靶车在预先铺设的轨道上行驶，一般轨道长度约为2公里到5公里不等。采用预设轨道法靶车前进速度容易控制、运行平稳、安全性比较高，但是，铺设轨道成本较高，试验时很容易损坏轨道，维修周期长，试验场地受限制，只能在固定的地方进行试验；

2.铺设反光轨迹线法，随着图像识别技术的逐渐发展，人脸识别，图像识别技术逐渐成熟，为了降低试验成本，缩短试验准备时间，部分试验场将火车轨道改成了反光材料铺设的一条反光带，在靶车上安装摄像头，通过采集靶车前进过程中成像轨迹行程控制偏差，进而控制靶车前进方向，这种方案试验试试相对比较方便，难点是靶场有些场景下无法铺设反光带，反光带无法铺设平直，靶车行驶过程中容易误识别，具有安全隐患；

3.GPS巡线法，和方案2类似，只是将铺设在地面的反光带换成卫星GPS定位信号，利用GPS加惯性导航装置计算出来的车辆位置信号和预设位置对比形成控制偏差进而控制车辆行驶方向。这种方法省去了在地面铺设反光带的程序，不受试验场地约束，可以在任意有卫星信号的地方完成试验，但是收到GPS定位精度的限制，车辆很难控制在40km/h的速度以上稳定行驶；

4.差分GPS巡线法，为了将车辆控制为高速行驶状态，有部分高校将无人机领域比较成熟的无人机控制技术移植到了无人靶车控制上，采用差分GPS方案(又称RTK)，标称定位精度比采用单一GPS定位精度提高了一个数量级可以达到10厘米。在车辆移动站安装了无人机用飞控装置，飞控装置一边接收来自基站的定位基准信号，一边根据移动站的位置和设置位置对比行程控制偏差控制车辆方向；在远端控制端采用PC机一边接收RTK数据，一边将数据发送给无线数据透传。这种方式提高了单一GPS 的定位精度，但是PC机和飞控都是数据链路的中转装置，又是控制车辆的决策装置，与RTK两端均有密切通讯，会严重影响差分GPS的信号传输，不适合控制车辆超过80km/h的行驶速度。

发明内容

1.需要解决的技术问题

本发明解决的技术问题在于，提出一种用于无人汽车高GPS巡线系统及其工作方法及其工作方法，采用差分GPS定位的方法消除了车辆定位产生的稳态误差，用基站实时消除车辆定位偏差，为控制车辆高速行驶创造了前提条件，另外为了不影响定位基站和移动站之间的通讯，车辆及远处控制端均采用监听的模式外挂在GPS基站和GPS移动站的通讯链路中，这种方式将极大提高控制系统的安全性，和确保位置更新的周期。

2.技术方案