[发明专利]基于5G技术的轮椅自动驾驶控制方法及自动驾驶轮椅

说明书

本发明揭示了一种基于5G技术的自动驾驶轮椅及轮椅自动驾驶控制方法。轮椅包括行进执行机构、转向执行机构和自动驾驶控制组件，而自动驾驶控制组件又包括定位导航模块、避障控制模块、CAN总线模块和路径跟踪控制模块，通过设计自动驾驶控制组件具有定位、导航、避障和路径跟踪，可对行进执行机构和转向执行机构进行控制，实现可控式行进和转向，达到自动驾驶的目的。控制方法包括步骤：定位控制，路径导航控制，避障导航控制以及转向控制，定位控制引入了室内定位的方法，而且不仅实现平面上的定位，还实现了楼层的定位，避障导航控制引入了动、静态障碍物的判断方法，转向控制引入模糊自适应PID算法，能够在控制过程中不同阶段进行参数调整的优点。

技术领域

本发明的实施例涉及一种轮椅，具体而言，涉及基于5G技术的轮椅自动驾驶控制方法及自动驾驶轮椅。

背景技术

第五代移动通信技术(简称5G或5G技术)是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。5G技术的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。ITU IMT-2020规范要求速度高达20Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。

5G技术的其中一个重要应用领域为车联网，车联网技术经历了利用有线通信的路侧单元(道路提示牌)以及2G/3G/4G网络承载车载信息服务的阶段，正在依托高速移动的通信技术，逐步步入自动驾驶时代。根据中国、美国、日本等国家的汽车发展规划，依托传输速率更高、时延更低的5G网络，将在2025年全面实现自动驾驶汽车的量产。

然而，谈及自动驾驶技术，公众想到最多的应该是汽车，但是如果将5G技术和自动驾驶技术应用到轮椅中，使得提升现有轮椅的智能性，对肢体伤残者和行动不便人士或许能提供更大的帮助。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于5G技术的轮椅自动驾驶控制方法。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于5G技术的轮椅自动驾驶控制方法，包括如下步骤，

1)定位控制，包括：室外定位和室内定位，1.1)室外定位的方法为：利用5G模组接入移动互联网、并获取室外地图信息，利用卫星导航接收器进行卫星定位、并获取轮椅位置坐标，利用电子罗盘进行方向定位、并获取轮椅姿态方位角；1.2)室内定位的方法为：在室内布设至少4个5G微基站，其中一个5G微基站安装在电梯出入口处，其余5G微基站分散安装在室内，利用5G模组接入移动互联网、并获取室内地图信息，利用5G模组与电梯出入口处的5G微基站无线通信、并确定轮椅所在楼层，利用5G模组与所在楼层的至少3个5G微基站无线通信，并确定轮椅位置坐标，利用电子罗盘进行方向定位、并获取轮椅姿态方位角；

2)路径导航控制，包括：2.1)输入目的地；2.2)将步骤1)确定的轮椅当前位置信息作为起点，输入的目的地作为终点，利用蚂蚁算法进行路径规划，输出最优导航路径；

3)避障导航控制，包括：3.1)利用激光雷达和人体红外进行障碍检测，激光雷达和人体红外均检测到的物体定义为动态障碍物，激光雷达检测到、人体红外未检测到的物体定义为静态障碍物，激光雷达还用于障碍物测量和防撞；3.2)如果是静态障碍物，则根据激光雷达测量到的障碍物距离及方位，用人工势场法对障碍物则产生斥力，得出无碰撞的引力引导下的最优避障路径；所述方位包括正前方、左前方和右前方；3.3)如果是动态障碍物，则根据线性降速至停止；当动态障碍物消失，则线性提速至额定转速；当激光雷达测量到动态障碍物距离1米以内时，则将动态障碍物转认定为静态障碍物，操作3.2步骤；