научная статья по теме АВТОНОМНОЕ КОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО В СОСТАВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «АВТОНОМНОЕ КОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО В СОСТАВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ»

Шадрин С.С., кандидат технических наук, доцент

Иванов А.М., доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, проректор Невзоров Д. В.

(Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ))

АВТОНОМНОЕ КОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО В СОСТАВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

Статья содержит материалы научного проекта по созданию транспортного средства 3 уровня автоматизации по классификации SAE (условная автоматизация) для организации автономного движения на автополигоне МАДИ «Умная дорога» и отработки интеграции, а также сценариев взаимодействия, с интеллектуальной транспортной системой.

Ключевые слова: автомобиль, 3 уровень автоматизации SAE, техническое зрение, интеллектуальные транспортные системы, ИТС, автономное вождение.

AUTONOMOUS WHEELED VEHICLE IN INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEM

The article contains materials of the research project on the creation of the vehicle of the 3rd SAE level of driving automation (conditional automation) for the performing of the autonomous driving on the proving ground of MADI «Smart road» and testing of integration and scenarios interaction with the intelligent transport system.

Keywords: road vehicle, 3 SAE level of driving automation, computer vision, intelligent transport systems, ITS, autonomous driving.

Введение

В качестве объекта испытаний использовалось транспортное средство категории М2 -маршрутное такси ГАЗ-322132 «Газель», оснащенное электромотором рулевого вала, системами автоматического управления сцеплением и тормозными механизмами [1], переключением передач [2], электронным управлением педали акселератора, а также системой технического зрения [3] и системой беспроводной связи DSRC 5.9 ГГц (IEEE 802.11p) с интеллектуальной транспортной средой [4].

Состав системы автоматического рулевого управления

На объекте испытаний к электромотору рулевого вала была подключена силовая плата управления, к которой, в свою очередь, была подключена микропроцессорная плата управления, обработки и передачи данных, оснащенная модулем Wi-Fi. Подпрограмма автоматического управления рулем была разработана и запускалась в среде MatLab Simulink на ноутбуке и осуществляла обработку видеопотока с вебкамеры, распознавание направляющих элементов и расчет требуемого угла поворота рулевого колеса. Далее по беспроводной сети передачи данных Wi-Fi ноутбук отправлял на модуль Wi-Fi микропроцессорной платы информацию о необходимом управляющем воздействии на рулевое колесо, для чего был разработан специальный протокол обмена информации. Далее процессор STM8S208S8TC на основе получаемых данных модулировал широтно-импульсный сигнал (ШИМ) и управлял электромотором через силовую плату твердотельных высокочастотных реле Crydom D1D20. Общий вид рассматриваемой системы управления показана на Рисунке 1.

Рис.1. Состав системы управления

Также к микропроцессорной плате на базе STM8S208S8TC были подключены провода от энкодера электромотора рулевого вала и с датчика вращения выходного вала коробки передач. Таким образом, микропроцессорная плата рассчитывала фактический угол поворота руля и пройденный путь, и обеспечивала передачу указанных данных по Wi-Fi с помощью разработанного протокола обратно к ноутбуку в среду MatLab Simulink. Таким образом была реализована обратная связь процесса управления рулем, в дополнение к обратной связи, получаемой при обработке изменяющегося видеопотока с видеокамеры при движении автомобиля.

Автономное движение автомобиля по циклической траектории

На рисунке 2 показана схема участка экспериментального автополигона МАДИ «Умная дорога» и траектория движения автономного транспортного средства.

Рис.2. Траектория движения в автономном режиме

Управляющая процессом руления подпрограмма, запускаемая в среде MatLab Simulink на ноутбуке, с помощью видеокамеры получала поток изображений впереди автомобиля (30 fps), осуществляла распознавание красных дорожных блоков и путем управления электромотором рулевого колеса направляла на них автомобиль. По мере приближения автомобиля к красным блокам программа определяла оставшееся до блоков расстояние и, при достижении предустановленного значения, осуществляла разворот автомобиля по заданному алгоритму и на основании счетчика пройденного в повороте пути, что делало алгоритм управления адаптивным к переменной скорости движения. На Рисунке 3 показан вид из кабины роботизированного автомобиля при выполнении дорожнвк тестов.

Рис. 3. Вид из кабины роботизированного автомобиля

Результаты и выводы

В результате проведенного исследования была разработана программа демонстрации автономного движения автомобиля 3 уровня автоматизации БАБ на экспериментальном автополигоне МАДИ «Умная дорога». Установленное оборудование ББЯС (05) осуществляло обеспечение связи роботизированного автомобиля с элементами дорожной инфраструктуры и центральной диспетчерской через интеллектуальную транспортную среду для исследования сценариев межобъектного взаимодействия.

ЛИТЕРАТУРА

1. Разработка системы автоматического торможения колесного транспортного средства / А.М. Иванов, А.Н. Солнцев, А.Р. Спинов, С.С. Шадрин // Журнал Автомобильных Инженеров. - 2013. - №6(83). - С. 36-39.

2. Разработка системы автоматизированного движения в «пробках» городского транспортного средства / А.Р. Спинов, С.С. Шадрин, А.М. Иванов, А.Н. Солнцев // Вестник МАДИ. - 2014. - Вып. 3(38). - С. 106-112.

3. Иванов, А.М. Интеллектуальное транспортное средство. Адаптация подсистемы определения взаимного положения движущихся транспортных средств / А.М. Иванов, С.С. Шадрин, К.Е. Карпухин // Известия МГТУ «МАМИ». - 2013. - №2(16), т.1. - С. 57-62.

4. Иванов, А.М. Разработка системы межобъектного взаимодействия интеллектуальных транспортных средств / А.М. Иванов, С.С. Шадрин // Известия ВолгГТУ. Серия «Наземные транспортные системы». Вып. 7 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2013. - № 21 (124). - С. 74-77.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»