本發明涉及一種避障系統，特別是一種無人駕駛公交車的防撞避障系統和方法，屬于無人駕駛公交車技術領域。

背景技術：

現在疲勞駕駛、酒后駕駛、避讓不及、超速行駛等原因導致的交通事故問題越來越嚴重，而無人駕駛公交車的出現為車輛安全行駛、減少交通事故提供了可能。但是現在對無人駕駛公交車的智能行為研究還不夠多，車輛發生撞擊時很容易損壞。為了更好地保證無人駕駛公交車在復雜環境下安全行駛，緊急避讓等功能就顯得非常重要。防撞避障功能是車輛智能化不可或缺的關鍵性指標，也是車輛可靠行駛的重要保障。因此，如何在行駛過程中有效避障，使得無人駕駛公交車能夠安全穩定的運行成為亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種無人駕駛公交車的防撞避障系統和方法。該項發明使得無人駕駛公交車能夠安全有效地進行避讓，提高了車輛的安全行駛性能，降低了事故的發生率，進一步提高了無人駕駛公交車的智能化水平。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

該種無人駕駛公交車的防撞避障系統包括車本體、控制系統和供能裝置，還包括執行機構、探測裝置和緩沖裝置。所述執行機構、探測裝置均與控制系統信號連接，所述控制系統、執行機構和探測裝置還與供能裝置連接，所述車本體的前端、后端及車身兩側均安裝有緩沖裝置。所述探測裝置檢測車輛周圍的障礙物信號，并將數據信息傳送給控制系統，控制系統將采集到的信息進行分析處理，得出控制信息后發出指令給執行機構。所述探測裝置由若干個視覺傳感器、陀螺儀、超聲波傳感器和雷達傳感器組成，其中雷達傳感器包括接收模塊、接收控制裝置、發射模塊和發射控制裝置。接收模塊接收回波信號；接收控制裝置從接收模塊獲取回波信號，對獲取的回波信號進行解調與濾波，并將處理后的信號發送至控制系統；發射模塊發送發射信號；發射控制裝置從控制系統接收發射控制信號，根據發射控制信號生成調制信號，并采用調制信號調制極高頻的載波信號以生成發射信號。所述視覺傳感器進行路障探測，負責采集標志物、紅綠燈、車道線等信息。所述陀螺儀用于轉向角度的測量，所述超聲波傳感器和雷達傳感器用于檢測障礙物，采集障礙物信息。所述超聲波傳感器包括發射端和接收端，發射端向外發射脈沖聲波信號，接收端接收遇到障礙物后反射的回波。所述探測裝置用于采集探測避讓物的形狀、狀態和周圍環境信息以及本車的轉向角角度、速度等運行信息。

前述的視覺傳感器分別安裝在無人駕駛公交車的前端、后端和兩側。前端、后端的視覺傳感器用于探測正前方和正后方安全距離上是否有障礙物以及障礙物與本車的實際距離。兩側的視覺傳感器用于確保車輛在通過狹窄道路時，留有足夠的安全距離。

前述的視覺傳感器采用紅外線探測器和/或車載攝像頭。紅外線探測器和攝像頭能夠使無人駕駛公交車自動識別障礙物，從而避免碰撞。

前述的雷達傳感器采用毫米波雷達和/或激光雷達。毫米波雷達采集周圍車輛與本車的相對速度和距離，激光雷達用于障礙物的檢測，并將信息及時傳送給控制系統。

前述的供能裝置為蓄電池，為控制系統、執行機構和探測裝置的運行供能。

前述的執行機構包括安裝在車本體上的移動裝置、導向裝置、制動機構和牽引桿。所述導向裝置為對稱安裝在車本體上的兩排導向輪，所述牽引桿對稱設置在車本體上。執行機構用于接收控制系統的指令，根據指令改變本車的速度和轉向角，完成避讓動作。

前述的移動裝置由設置在車本體前部的驅動前輪、設置在車本體后部的驅動后輪及安裝在底盤上的電機組成，所述電機電連接于控制系統。電機接收指令后，控制驅動前輪和驅動后輪的轉向，完成避障動作。

前述的緩沖裝置為彈性材料制成的防撞護欄，在車輛發生碰撞時起到保護作用。

一種無人駕駛公交車的防撞避障方法，采用上述的防撞避障系統，包括以下操作步驟：

F001，探測裝置中的視覺傳感器、超聲波傳感器和雷達傳感器實時采集周圍環境信息和避讓物的運行狀態等，通過陀螺儀測得車輛的即時狀態信息；

F002，當探測到道路上有障礙物時，將采集到的實時信息傳輸到控制系統進行處理分析，得出避讓方案，并將指令傳輸到執行機構：

如果前方道路的障礙物僅處于車輛一側或目標較小時，控制系統向執行機構發出指令，執行機構接收指令后完成轉向等操作，則車輛在不影響前進的前提下可以向另一側做±45°角度行走，在視覺傳感器和導航裝置的指引下行進；

如果前方障礙物太大，位于車輛前方的視覺傳感器均可以探測到該障礙物時，說明障礙物完全擋住了車輛的行進道路，此時車輛在有限寬度的道路上無法行進，則控制系統向執行機構發出停車制動命令，車輛停止前進，另外尋找其他道路；

F003，控制系統根據采集到的實時信息，進行分析計算，判斷避障是否成功，如果成功，則接收避障，如果不成功，則重新執行上述步驟。

與現有技術相比，本發明通過探測裝置和緩沖裝置的設置，以及與執行結構的結合，使得無人駕駛公交車能夠安全有效地進行避讓，提高了防撞避障性能，進而提高了車輛的安全行駛性能，降低了事故的發生率，進一步提高了無人駕駛公交車的智能化水平。

附圖說明

圖1是本發明的連接關系示意圖；

圖2是本發明的部分結構示意圖；

圖3是本發明的部分結構示意圖；

圖4是本發明的部分結構示意圖。

附圖標記的含義：1-控制系統，2-供能裝置，3-執行機構，301-移動裝置，3011-驅動前輪，3012-驅動后輪，3013-電機，302-導向裝置，303-制動機構，304-牽引桿，4-探測裝置，401-視覺傳感器，402-陀螺儀，403-超聲波傳感器，404-雷達傳感器，4041-接收模塊，4042-接收控制裝置，4043-發射模塊，4044-發射控制裝置，5-緩沖裝置。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明。

具體實施方式

本發明的實施例1：如圖1～圖4所示，該種無人駕駛公交車的防撞避障系統包括車本體、控制系統1和供能裝置2，還包括執行機構3、探測裝置4和緩沖裝置5。執行機構3、探測裝置4均與控制系統1信號連接，控制系統1、執行機構3和探測裝置4還與供能裝置2連接，車本體的前端、后端及車身兩側均安裝有緩沖裝置5，緩沖裝置5為彈性材料制成的防撞護欄，在車輛發生碰撞時起到保護作用。供能裝置2為蓄電池，為控制系統1、執行機構3和探測裝置4的運行供能。探測裝置4檢測車輛周圍的障礙物信號，并將數據信息傳送給控制系統1，控制系統1將采集到的信息進行分析處理，得出控制信息后發出指令給執行機構3。執行機構3包括安裝在車本體上的移動裝置301、導向裝置302、制動機構303和牽引桿304。導向裝置302為對稱安裝在車本體上的兩排導向輪，牽引桿304對稱設置在車本體上。執行機構3用于接收控制系統1的指令，根據指令改變本車的速度和轉向角，完成避讓動作。其中移動裝置301由設置在車本體前部的驅動前輪3011、設置在車本體后部的驅動后輪3012及安裝在底盤上的電機3013組成，電機3013電連接于控制系統1。電機3013接收指令后，控制驅動前輪3011和驅動后輪3012的轉向，完成避障動作。

探測裝置4由十一個視覺傳感器401、陀螺儀402、超聲波傳感器403和雷達傳感器404組成，其中雷達傳感器404包括接收模塊4041、接收控制裝置4042、發射模塊4043和發射控制裝置4044。接收模塊4041接收回波信號；接收控制裝置4042從接收模塊4041獲取回波信號，對獲取的回波信號進行解調與濾波，并將處理后的信號發送至控制系統1；發射模塊4043發送發射信號；發射控制裝置4044從控制系統1接收發射控制信號，根據發射控制信號生成調制信號，并采用調制信號調制極高頻的載波信號以生成發射信號。視覺傳感器401進行路障探測，負責采集標志物、紅綠燈、車道線等信息。陀螺儀402用于轉向角度的測量，超聲波傳感器403和雷達傳感器404用于檢測障礙物，采集障礙物信息。超聲波傳感器403包括發射端和接收端，發射端向外發射脈沖聲波信號，接收端接收遇到障礙物后反射的回波。雷達傳感器404采用毫米波雷達和激光雷達，毫米波雷達采集周圍車輛與本車的相對速度和距離，激光雷達用于障礙物的檢測，并將信息及時傳送給控制系統1。探測裝置4用于采集探測避讓物的形狀、狀態和周圍環境信息以及本車的轉向角角度、速度等運行信息。視覺傳感器401分別安裝在無人駕駛公交車的前端、后端和兩側。前端、后端的五個視覺傳感器401用于探測正前方和正后方安全距離上是否有障礙物以及障礙物與本車的實際距離。兩側的六個視覺傳感器401用于確保車輛在通過狹窄道路時，留有足夠的安全距離。視覺傳感器401采用紅外線探測器和車載攝像頭。紅外線探測器和攝像頭能夠使無人駕駛公交車自動識別障礙物，從而避免碰撞。

實施例2：如圖1、圖2和圖4所示，該種無人駕駛公交車的防撞避障系統包括車本體、控制系統1和供能裝置2，還包括執行機構3、探測裝置4和緩沖裝置5。執行機構3、探測裝置4均與控制系統1信號連接，控制系統1、執行機構3和探測裝置4還與供能裝置2連接，車本體的前端、后端及車身兩側均安裝有緩沖裝置5。探測裝置4檢測車輛周圍的障礙物信號，并將數據信息傳送給控制系統1，控制系統1將采集到的信息進行分析處理，得出控制信息后發出指令給執行機構3。探測裝置4由九個視覺傳感器401、陀螺儀402、超聲波傳感器403和雷達傳感器404組成，其中雷達傳感器404包括接收模塊4041、接收控制裝置4042、發射模塊4043和發射控制裝置4044。接收模塊4041接收回波信號；接收控制裝置4042從接收模塊4041獲取回波信號，對獲取的回波信號進行解調與濾波，并將處理后的信號發送至控制系統1；發射模塊4043發送發射信號；發射控制裝置4044從控制系統1接收發射控制信號，根據發射控制信號生成調制信號，并采用調制信號調制極高頻的載波信號以生成發射信號。視覺傳感器401進行路障探測，負責采集標志物、紅綠燈、車道線等信息。陀螺儀402用于轉向角度的測量，超聲波傳感器403和雷達傳感器404用于檢測障礙物，采集障礙物信息。超聲波傳感器403包括發射端和接收端，發射端向外發射脈沖聲波信號，接收端接收遇到障礙物后反射的回波。探測裝置4用于采集探測避讓物的形狀、狀態和周圍環境信息以及本車的轉向角角度、速度等運行信息。

實施例3：如圖1～圖4所示，無人駕駛公交車的防撞避障的操作步驟如下：

F001，探測裝置4中的視覺傳感器401、超聲波傳感器403和雷達傳感器404實時采集周圍環境信息和避讓物的運行狀態等，通過陀螺儀402測得車輛的即時狀態信息；

F002，當探測到道路上有障礙物時，將采集到的實時信息傳輸到控制系統1進行處理分析，得出避讓方案，并將指令傳輸到執行機構3：

1)如果前方道路的障礙物僅處于車輛一側或目標較小時，控制系統1向執行機構3發出指令，執行機構3接收指令后完成轉向等操作，則車輛在不影響前進的前提下可以向另一側做±45°角度行走，在視覺傳感器401和導航裝置的指引下行進；

2)如果前方障礙物太大，位于車輛前方的視覺傳感器401均可以探測到該障礙物時，說明障礙物完全擋住了車輛的行進道路，此時車輛在有限寬度的道路上無法行進，則控制系統1向執行機構3發出停車制動命令，車輛停止前進，另外尋找其他道路。

F003，控制系統1根據采集到的實時信息，進行分析計算，判斷避障是否成功，如果成功，則接收避障，如果不成功，則重新執行上述步驟。