摘要：在無人駕駛車輛的開發(fā)與試驗過程中，如何方便的切換人工與自主模式來完成不同的測試。針對這一問題，以NXP的犯位單片機K60為核心，開發(fā)出一套無線的無人駕駛試驗車的嵌入式控制系統(tǒng)，能夠方便的實現(xiàn)無人駕駛車輛傳感器信號的采集與無線回傳，并且可以通過無線方式實現(xiàn)無人駕駛試驗車的模式切換。在開發(fā)與測試過程中，保證了試驗環(huán)境的安全，并且為測試環(huán)節(jié)提供了極大的便利，對無人篤駛方向的發(fā)展具有重要的實踐意義。

    1 引言
    隨著電子技術(shù)的成熟與人工智能的不斷進步，汽車的無人駕駛技術(shù)正在被許多科研院所、企業(yè)、高校作為戰(zhàn)略項目進行深入研發(fā)。百度、Google起步較早，憑借其所具有的高精度地圖、高GPS定位等現(xiàn)有技術(shù)，在開發(fā)過程中具有一定的優(yōu)勢。京東、順豐等也成立了無人駕駛配貨車的研發(fā)事業(yè)部門，全力打造未來快遞的智能配送。同濟大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、長安大學(xué)和武漢理工大學(xué)等高校也擁有無人駕駛研發(fā)團隊。尤其在2016年，長安大學(xué)與教育部、中國移動通信集團公司、清華大學(xué)簽署了共建車聯(lián)網(wǎng)教育部－中國移動聯(lián)合實驗室，并在2017年10月完成占地28萬m2m的長安大學(xué)車聯(lián)網(wǎng)與智能汽車試驗場，以提供專業(yè)的無人駕駛車輛的開發(fā)與測試環(huán)境，無人駕駛方向的研究正在如火如茶地進行中。目前，在無人駕駛車輛的研究中，各研究單位大部分都是通過對現(xiàn)有的車輛進行改裝，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和控速系統(tǒng)等方面進行升級，再借助激光雷達、毫米波雷達和雙目攝像機等實現(xiàn)對環(huán)境的感知，通過GPS定位系統(tǒng)實現(xiàn)車輛的無人駕駛。本課題組長期從事無人駕駛方面的項目研究，具有豐富的無人駕駛車輛的改裝升級經(jīng)驗，在無人駕駛車輛的開發(fā)與測試中，獨立設(shè)計的無線的遙控與自主切換的無人駕駛車輛控制系統(tǒng)，能夠采集車輛的傳感器信號，并回傳給遙控器，并具有通過遙控器實現(xiàn)車輛的緊急制動、遙控行駛和進入自主的無人駕駛模式等功能。在無人駕駛汽車的項目研究中，能夠極大程度的保證開發(fā)與測試環(huán)境的安全，并且為整個開發(fā)與測試環(huán)節(jié)帶來很多的方便，在無人駕駛車輛的開發(fā)和測試過程中具有重要意義。

    2 控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案
    無人駕駛試驗車輛一般由自動檔配置的車輛改裝而成，主控系統(tǒng)需要接收車輛行駛過程中的車速信號、轉(zhuǎn)向信號、制動信號，并完成對控速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)的控制。在改裝過程中，通過3個大力舵機完成機械方面的改裝，車速的提取可以通過安裝旋轉(zhuǎn)編碼器進行采集，再傳遞給主控系統(tǒng)。無線遙控系統(tǒng)包括模式切換部分、轉(zhuǎn)向信號輸入采集部分、控速信號輸入采集部分、制動信號輸入采集部分、監(jiān)控顯示部分和虛擬擋位信號輸入采集部分等。主控系統(tǒng)與無線遙控系統(tǒng)通過SPI通訊實現(xiàn)全雙工的信息傳遞。控制系統(tǒng)的框架如圖1所示。

    本次設(shè)計中主控系統(tǒng)與遙控系統(tǒng)都采用NXP的32位單片機K60作為核心處理器，主要用到K60的ADC模塊、GPIO模塊、FTM模塊和SPI通訊模塊等。主控系統(tǒng)與遙控系統(tǒng)通過NRF24101模塊實現(xiàn)信息的互發(fā)互收。相互通信的信號包括：車速控制信號、轉(zhuǎn)向控制信號、制動控制信號、故障緊急制動信號、遙控與自主切換信號等。

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