[发明专利]一种基于路面触觉感知的智能车辆控制系统及方法

说明书

本发明提供一种基于路面触觉感知的智能车辆控制系统，包括应变传感器矩阵、轮胎、高速滑环、数据预处理单元、无线信号传输单元、触觉感知单元以及车辆控制单元，应变传感器矩阵固定在轮胎的内壁上，高速滑环与轮辋固定，将应变传感器矩阵与数据预处理单元电气连接，其中高速滑环的信号输入端与所述应变传感器矩阵连接，输出端与数据预处理单元连接；当应变传感器矩阵发生应变产生电信号时，通过高速滑环将电信号传递至数据预处理单元，所述数据预处理单元与无线信号传输单元相连后将信号无线传输至触觉感知单元，触觉感知单元与车辆控制单元连接，本发明还提供智能车辆控制方法，保证行车安全。

技术领域

本发明属于无人驾驶技术领域，具体涉及一种基于路面触觉感知的智能车辆控制系统及方法。

背景技术

近年来，无人驾驶技术快速发展，其主要技术难点集中在感知、决策和控制三方面。

关于无人驾驶车辆的感知实现，目前普遍采用摄像头和雷达的方式来感知交通状况和周围建筑等，即通过视觉感知来获得周围环境信息，而关于路面信息的触觉感知还尚待研究。轮胎作为车辆与地面接触的唯一部件，也是地面向车辆传递驱动力和制动力的媒介，轮胎的状态能直接影响车辆行驶的稳定性，同时也能一定程度上反映车辆的动力参数。通过将轮胎智能化，为轮胎赋予触觉参数，即可获得轮胎与地面的接触状态。

关于无人驾驶车辆的控制实现，目前普遍基于车辆动力学分析，以车辆油门踏板、制动踏板等作为输入，以实现车辆动力性的最优化。而在车辆行驶过程中，一些路面关键参数，如车速、路面附着系数、路面种类等无法准确测量，通常结合动力学分析进行估计，再将估计值近似于真实值作为车辆控制算法的输入量，常用的有卡尔曼滤波器、斜率法等。这种估计算法一方面需要大量的计算过程，一方面估计值于真实值存在一定误差，难以保证估计算法的准确性。

近年来，智能轮胎技术方兴未艾，智能轮胎是指在轮胎内布置多种传感器和数据处理单元，通过对传感器数据的分析处理，获得当前的车辆行驶状态和路面的地形参数等，这些参数可作为无人驾驶车辆感知周围环境、进行车辆动力学控制的重要参数，保障车辆感知的全面性、驾驶的安全性、优化动力学控制。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于路面触觉感知的智能车辆控制系统及方法，在轮胎内添加传感器、单片机，通过对轮胎信息采集以及配合方法进行信息分析，一方面可实时监控轮胎状态，保证行驶安全；另一方面也可以获得车辆行驶的动力参数和接触状况，为整车动力学提供关键参数，优化控制策略，提高控制精度。

本发明的目的在于提供一种基于路面触觉感知的智能车辆控制系统，包括应变传感器矩阵1、轮胎2、高速滑环3、数据预处理单元4、无线信号传输单元5、触觉感知单元6和车辆控制单元，所述应变传感器矩阵1机械固定在所述轮胎2的内壁上，所述轮胎2安装车辆的驱动桥上，为车辆提供前进的动力和制动力，所述轮胎2为所述路面触觉感知的主体，为其他部件提供安装空间，所述高速滑环3与轮辋机械固定，用于所述应变传感器矩阵1与所述数据预处理单元4之间的媒介，将所述应变传感器矩阵1与所述数据预处理单元4电气连接，其中所述高速滑环3的信号输入端与所述应变传感器矩阵1连接，输出端与所述数据预处理单元4连接；当所述应变传感器矩阵1发生应变产生电信号时，通过所述高速滑环3将电信号传递至所述数据预处理单元4，所述数据预处理单元4设置在所述轮胎2的中间，所述数据预处理单元4与所述无线信号传输单元5相连后将信号无线传输至所述触觉感知单元6，所述触觉感知单元6与车辆控制单元连接。

优选的，所述应变传感器矩阵1为压电式应变传感器矩阵。

优选的，所述数据预处理单元4设置于轮毂中心，与所述高速滑环3电气连接，接收来自所述应变传感器矩阵1采集到的电压信号，对所述电压信号进行放大并标记其对应传感器位置，然后通过A/D转换将模拟信号转换为数字信号，并将信号发送至所述无线信号传输单元5，所进行传输的数据作为路面触觉感知方法的输入量，所述数据预处理单元4与所述无线信号传输单元5相连后将信号无线传输至所述触觉感知单元6。