| 主权项 |
一种基于信息物理网的车队智能避障装置，其中，所述车队包括领航车辆(R<sub>i</sub>)和跟随车辆(R<sub>j</sub>)，设在车队中的每辆车(R<sub>i</sub>、R<sub>j</sub>)上的所述车队智能避障装置包括车外传感器模块(1)、GPS定位模块(2)、无线通信模块(3)和中央处理单元模块(4)，其中，车外传感器模块(1)包括用于检测前方障碍物的红外传感器(5)和用于检测车行驶速度的速度传感器(6)；GPS定位模块(2)安装在每辆车(R<sub>i</sub>、R<sub>j</sub>)前端中间位置用于实时采集所述车的位置信息且同步时间；无线通信模块(3)包括无线网卡和无线路由器用于与所述车队中的其他车辆建立网络连接；用于实现通信和应用协议的所述中央处理单元模块(4)通过无线通信模块(2)接收车辆的速度、位置信息并处理，当红外传感器(5)检测前方存在障碍物，所述中央处理单元模块(4)通过公式(F‑1)计算获得跟随车辆(R<sub>j</sub>)的线速度(v<sub>j</sub>)和角速度(ω<sub>j</sub>)，公式(F‑1)如下：<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><mfenced open='[' close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>v</mi><mi>j</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>ω</mi><mi>j</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfenced open='[' close=']'><mtable><mtr><mtd><mfrac><mrow><msub><mi>i</mi><mi>ij</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>γ</mi><mi>kj</mi></msub><mo>+</mo><msub><mover><mi>δ</mi><mo>.</mo></mover><mi>jk</mi></msub><mi>sin</mi><msub><mi>γ</mi><mi>ij</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>v</mi><mi>i</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>ψ</mi><mi>ij</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>γ</mi><mi>kj</mi></msub></mrow><mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>γ</mi><mi>kj</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>γ</mi><mi>ij</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><mfrac><mrow><msub><mi>i</mi><mi>ij</mi></msub><mi>sin</mi><msub><mi>γ</mi><mi>kj</mi></msub><mo>-</mo><msub><mover><mi>δ</mi><mo>.</mo></mover><mi>jk</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>γ</mi><mi>ij</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>v</mi><mi>i</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>ψ</mi><mi>ij</mi></msub><mi>sin</mi><msub><mi>γ</mi><mi>kj</mi></msub></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>γ</mi><mi>kj</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>γ</mi><mi>ij</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mi>F</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo></mrow>]]></math><img file="FSA0000118902310000013.GIF" wi="1352" he="350" /></maths>其中，γ<sub>ij</sub>＝θ<sub>i</sub>+ψ<sub>ij</sub>‑θ<sub>j</sub>、γ<sub>kj</sub>＝θ<sub>k</sub>‑θ<sub>j</sub>、<img file="FSA0000118902310000012.GIF" wi="814" he="114" />α<sub>1</sub>、α<sub>2</sub>为常数，l<sub>ij</sub>为领航车辆(R<sub>i</sub>)和跟随车辆(R<sub>j</sub>)之间的相对距离，d表示跟随车辆(R<sub>j</sub>)质心到轴心的距离，其中定义虚拟车辆R<sub>k</sub>，它以恒定线速度v<sub>k</sub>相切于障碍物的方向θ<sub>k</sub>沿着障碍物运动，即θ<sub>k</sub>的运动方向v<sub>k</sub>始终垂直于R<sub>j</sub>与虚拟车辆R<sub>k</sub>的连线δ<sub>jk</sub>，δ<sub>jk</sub>表示跟随车辆(R<sub>j</sub>)与障碍物间的最近距离，θ<sub>k</sub>为虚拟车辆R<sub>k</sub>相切于障碍物的方向，θ<sub>i</sub>、θ<sub>j</sub>分别是领航车辆(R<sub>i</sub>)和跟随车辆(R<sub>j</sub>)的角度，v<sub>i</sub>、v<sub>j</sub>分别是领航车辆(R<sub>i</sub>)和跟随车辆(R<sub>j</sub>)的线速度，ψ<sub>ij</sub>和l<sub>ij</sub>分别表示领航车辆(R<sub>i</sub>)和跟随车辆(R<sub>j</sub>)间相对角度和距离；跟随车辆(R<sub>j</sub>)通过CAN总线(8)将中央处理单元模块(4)获得的线速度(v<sub>j</sub>)和角速度(ω<sub>j</sub>)发送到车辆控制器(7)进行调整跟随车辆(R<sub>j</sub>)的线速度(v<sub>j</sub>)和角速度(ω<sub>j</sub>)从而确保车队在编队的情况下进行避障。 |
