一种智能网联电动汽车底盘系统平台及运行方法

1.本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种智能网联电动汽车底盘系统平台及运行方法。


背景技术：

2.稳定的车辆底盘是车辆稳定驾驶的重要因素，同时，车辆的稳定驾驶保障了车辆与驾驶人的生命财产安全，随着科技的进步与智能交通系统的完善智能网联电动汽车底盘系统的完善为车辆的安全驾驶与道路的高效通行提供了强有力的基础。智能网联电动汽车底盘的高效稳定性是电动汽车完成智能化的基础。因此，发展智能网联电动汽车底盘系统是提高智能网联汽车的核心关键技术。
3.然而，现有的普通车辆在极限工况时，比如高速大转向等驾驶工况下，极易出现侧翻等危险状况，普通车辆底盘行驶在常规路面可以应对常规的道路性质状况，无法实现预稳定的高保真车辆稳定状态，给车辆稳定驾驶带来了技术难题，同时为发展智能网联汽车带来了瓶颈问题。随着智能网联汽车的高速发展，车辆的底盘稳定性驾驶给无人驾驶及智能网联汽车效益越发彰显，由于受到极限工况与车辆内外部环境的影响，车辆行驶在极限弯道、急转弯交叉路口、环岛等路况给车辆驾驶人带来麻烦，同时影响到智能交通的便利通行。发明一种适合各种车型的通用网联电动汽车底盘系统与平台能够为车辆的安全稳定驾驶提供技术支持。同时智能网联电动汽车底盘系统与平台解决了道路安全驾驶问题与城市道路拥堵问题，同时现有的网联汽车能够实现l2级的驾驶，同时感知识别性能不足、算法的实时性差、控制稳定性不足等功能带来的车辆安全问题也给智能网联汽车的核心关键难题，因此现在研制出一种智能网联电动汽车底盘系统与平台对现有的车辆安全驾驶及未来的无人驾驶有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种智能网联电动汽车底盘系统平台及运行方法。
5.为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
6.一种智能网联电动汽车底盘系统平台，其特征在于：包括车身、整车底盘装置、智能整车感知系统、智能网络电子地图系统和车车通讯装置，所述车身设置在所述整车底盘装置上，所述智能整车感知系统包括设置在车身顶部的第一毫米波雷达、第二毫米波雷达、第一激光雷达、第二激光雷达、第一视觉传感器、第二视觉传感器、第一gps接收器、第二gps接收器、中央控制处理器，所述车车通讯装置能够实现车辆之间的通讯并感知邻车的行驶信息，所述第一毫米波雷达、第二毫米波雷达、第一激光雷达、第二激光雷达、第一视觉传感器、第二视觉传感器、第一gps接收器、第二gps接收器接收到的环境信息传递给与之电连接的中央控制处理器实现多源信息的融合，并结合所述智能网络电子地图系统和邻车的行驶信息控制所述整车底盘装置的运行。
7.进一步的，所述智能网络电子地图系统包括网络云电子地图、实时轨迹地图、智能融合传感匹配地图、粒子滤波算法、高保真实时地图，所述网络云电子地图为网络预先测绘的电子地图，所述实时轨迹地图为汽车在驾驶过程中获取，所述高保真实时地图通过所述粒子滤波算法融合智能融合传感匹配地图、实时轨迹地图和网络云电子地图获取。
8.进一步的，所述第一毫米波雷达、第一gps接收器设置所述车身顶部前端，所述第二毫米波雷达、第二gps接收器、第一视觉传感器、第二视觉传感器设置在所述车身顶部前端，所述第一激光雷达、第二激光雷达、中央控制处理器设置在所述车身顶部中间。
9.进一步的，所述整车底盘装置包括车轮、支撑杆、转向电机、驱动电机，所述支撑杆支撑于所述车身底部，所述驱动电机通过依次通过减速器、第一齿轮、第二齿轮驱动设置在传动轴上的所述车轮，所述转向电机通过转向阀连接并控制车轮转向。
10.一种智能网联电动汽车底盘系统运行方法，利用上述任一项所述智能网联电动汽车底盘系统平台，其特征在于，包括如下步骤：
11.s1：通过智能整车感知系统采集车辆自身的行驶状态矢量，包括位置、车速、加速度，通过车车通讯装置采集邻车的行驶状态矢量，包括相对位置、相对方位角，并将信息通过通讯链路进行车辆间的信息交互；
12.s2：通过贝叶斯估计方法进行数据的融合，将数据进行归一化处理形成动态车辆运动矢量数据；
13.s3：将动态车辆运动矢量数据与智能网络电子地图系统相结合，实现车辆外部高保真实时地图的生成；
14.s4：结合智能整车感知系统进行下一步车辆视角的感知，为整车底盘装置的控制提供实时准确的数据；
15.s5：将数据整合形成整体的感知系统可操作化、可视化操纵功能后传给整车底盘装置，整车底盘装置进行车辆的信息实现；
16.s6：整合车辆外部的智能网络电子地图系统进行整车的稳定性操控，最终实现智能网联电动汽车的稳定安全驾驶。
17.进一步的，所述s2中的贝叶斯估计方法为：利用进行邻车的位置、相对的方位角、相对的距离交互信息的融合，利用贝叶斯的思想进行车辆当前外部的状态估计计算车辆实时的位置及其车辆的当时时刻的矢量信息，实现车辆实时的位置与下一时刻位置的预测，其中a
t
：车辆状态矢量，f：状态转移矩阵，v
t-1
：噪声向量，z
t
:测量的向量，h:测量向量的转移矩阵，w
t
:测量的噪声向量，测量的后验概率，条件概率密度，车辆局部位置概率密度，车辆位置概率密度，x
(j)
：车辆位置，d
(ij)
：车辆i到车辆j的距离，d
(ij)
：车辆i到车辆j的方位。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、该底盘系统平台以提高车辆底盘稳定
性与驾驶安全性为目标，采用多源信息融合的感知控制方法，在车辆通讯的情况下，车辆能够感知本车的状态矢量同时能够感知邻车的状态矢量；2、在贝叶斯估计的简便方法下实现快速的信息融合，同时将网络云电子地图与智能融合传感匹配地图结合，实现了全域信息具有全面性的特点，实现高保真实时地图的可视化在线；3、不仅满足了单车行驶的稳定驾驶状态，同时结合四轮独立驱动底盘系统能够大幅提高车辆的稳定性驾驶；4、本发明能够完成车载多传感器、底盘多执行器的稳定性效能；能够实现车辆的内外部的准确感知，将感知系统转化为底盘的稳定控制，解决了智能网联电动汽车的整体稳定性问题，综合大幅度改善智能网联电动汽车多车的整体稳定性，大幅减少了道路车辆的事故发生，同时加快车辆智能化发展。
附图说明
19.图1为本发明智能网联电动汽车底盘系统平台结构示意图；
20.图2为本发明智能网联电动汽车底盘系统平台的整车底盘装置立体结构示意图；
21.图3为本发明智能网联电动汽车底盘系统平台的整车底盘装置俯视图；
22.图4为本发明智能网联电动汽车底盘系统平台的整车底盘装置局部结构示意图；
23.图5为本发明智能网联电动汽车底盘系统平台的智能网络电子地图系统示意图；
24.图6为本发明智能网联电动汽车底盘系统平台的车车通讯装置工作原理图。
25.其中：1-车轮，2-车身，3-第二毫米波雷达，4-第二gps接收器支架，5-第二gps接收器，6-第一激光雷达，7-电池组，8-中央控制处理器，9-第二激光雷达，10-第一gps接收器支架，11-第一gps接收器，12-第一视觉传感器，13-第一毫米波雷达，14-第二视觉传感器，15-支撑杆，16-转向电机，17-驱动电机，18-减速器，19-第一齿轮，20-第二齿轮，21-传动轴，22-转向阀，23-网络云电子地图，24-实时轨迹地图，25-智能融合传感匹配地图，26-粒子滤波算法，27-高保真实时地图，28-车车通讯装置，29-云存储，30-云计算，31-通讯链路。
具体实施方式
26.为了加深本发明的理解，下面我们将结合附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
27.图1-6示出了一种智能网联电动汽车底盘系统平台的具体实施例，包括车身2、整车底盘装置、智能整车感知系统、智能网络电子地图系统和车车通讯装置28，智能整车感知系统包括设置在车身2顶部的第一毫米波雷达13、第二毫米波雷达3、第一激光雷达6、第二激光雷达9、第一视觉传感器12、第二视觉传感器14、第一gps接收器11、第二gps接收器5、中央控制处理器8，智能整车感知系统装置安装在车身2的顶端，其中第一毫米波雷达13、第二毫米波雷达3安装在车身2前后的顶端，能够测量车辆前后方的行车或者行人，给予车辆驾驶人位置提醒或者安全提醒，同时能够在极限大转弯的工况下实时提醒驾乘人员。第一激光雷达6、第二激光雷达9安装在车身2顶部的中间位置，第一激光雷达6、第二激光雷达9能够360度检测车辆车身2的外部环境，能够实时提醒车辆驾驶人全方位的感知外部环境，给予车辆安全驾驶路况。第一gps接收器11、第二gps接收器5分别通过第一gps接收器支架10与第二gps接收器支架4安装在车身2前后的顶端上，能够感知车辆行驶在道路上的实时位置。第一视觉传感器12、第二视觉传感器14设置在所述车身2顶部前端。第一毫米波雷达13、
第二毫米波雷达3、第一激光雷达6、第二激光雷达9、第一视觉传感器12、第二视觉传感器14、第一gps接收器11、第二gps接收器5接收到的环境信息传给中央控制处理器8实现多源信息的融合，最终以数据或者车辆行驶整体的图像行驶传达于车辆驾乘人或者车辆控制单元，为整车底盘装置控制中实现决策提供技术支持。电池组7安装在车身2上，为整车所有的用电系统提供能量支撑。
28.整车底盘装置包括车轮1、支撑杆15、转向电机16、驱动电机17等部件，支撑杆16支撑起车身2及车身2上安装的智能整车感知系统、智能网络电子地图系统和车车通讯装置28，转向电机16和驱动电机17为智能整车感知系统的执行单元，能够控制车辆的前后车轮1，转向电机16设置有两个，可以将将适速的旋转力传给转向阀22，并分别独立带动前后车轮1实现转向。驱动电机17同样也设置有两个，可以分别通过前后端的两个减速器18将适速的旋转力传给第一齿轮19，第一齿轮将力传给相互啮合的第二齿轮20，第二齿轮20带动同轴设置的传动轴21，传动轴21带动车辆的前后车轮1，实现整车底盘装置的四轮独立驱动。转向电机16和驱动电机17能够实时的接受智能整车感知系统的命令信息并实时执行对整车底盘装置的控制。
29.智能网络电子地图系统包括网络云电子地图23、实时轨迹地图24、智能融合传感匹配地图25、粒子滤波算法26、高保真实时地图27，网络云电子地图23为网络预先测绘的电子地图，但是随着驾驶环境的变化，网络云电子地图23无法实时匹配真实的地图，网联车在驾驶过程中能够获取实时轨迹地图24，同时能够通过车车通讯装置28传给其他邻车，同时在融合粒子滤波算法26下融合智能融合传感匹配地图25从而获取高保真实时地图27，为智能网联电动汽车底盘的稳定行驶提供了安全保证。
30.车车通讯装置28能够实现车辆之间的通讯并感知邻车的行驶信息，每辆车上的车车通讯装置28将车辆感知的融合信息通过通讯链路31进行互相通讯，同时车车通讯装置28将车辆的内外感知信息传入云储存29进行数据的储存，然后通过云计算30将车辆内外的行车信息传给邻车，使车车通讯装置28能够互相感知邻车的信息，同时实现了车辆间的安全驾驶，能够实现智能网联电动汽车底盘系统的稳定驾驶，同时能够进行扩展至n(n＝1,2,3
…
n)辆驾驶的智能网联汽车。
31.利用上述智能网联电动汽车底盘系统平台实施例的具体运行方法包括如下步骤：
32.s1：通过智能整车感知系统采集车辆自身的行驶状态矢量，包括位置、车速、加速度等参数，通过车车通讯装置28采集邻车的行驶状态矢量，包括相对位置、相对方位角等参数，并将这些状态矢量信息通过通讯链路31进行车辆间的信息交互，采用状态向量a
t
＝fa
t-1
+v
t-1
，和观测向量z
t
＝ha
t
+w
t
进行车辆当前与下一时刻的状态向量的更新迭代，其中a
t
：车辆状态矢量，f：状态转移矩阵，v
t-1
：噪声向量，z
t
:测量的向量，h:测量向量的转移矩阵，w
t
:测量的噪声向量；
33.s2：通过贝叶斯估计方法进行数据的融合，利用进行邻车的位置、相对的方位角、相对的距离交互信息的融合，利用贝叶斯的思想进行车辆当前外部的状态估计计
算车辆实时的位置及其车辆的当时时刻的矢量信息，实现车辆实时的位置与下一时刻位置的预测将数据进行归一化处理形成动态车辆运动矢量数据，其中测量的后验概率，条件概率密度，车辆局部位置概率密度，车辆位置概率密度，x
(j)
：车辆位置，d
(ij)
：车辆i到车辆j的距离，d
(ij)
：车辆i到车辆j的方位；
34.s3：将动态车辆运动矢量数据与智能网络电子地图系统相结合，实现车辆外部高保真实时地图27的生成；
35.s4：结合智能整车感知系统进行下一步车辆视角的感知，为整车底盘装置的控制提供实时准确的数据，具体为将数据和网络云电子地图23实现车辆外部环境的融合，将数据和实时轨迹地图24进行网络的云匹配融合，结合智能融合传感匹配地图25进行粒子滤波算法26的数据融合实现高保真实时地图27在线；
36.s5：将数据整合形成整体的感知系统可操作化、可视化操纵功能后传给整车底盘装置，整车底盘装置进行车辆的信息实现；
37.s6：整合车辆外部的智能网络电子地图系统进行整车的稳定性操控，最终实现智能网联电动汽车的稳定安全驾驶。
38.上述实施例的工作原理是：
39.工作时，当车辆行驶在极限工况时，第一毫米波雷达13与第二毫米波3雷达能够检验车辆前端障碍距离车辆的准确位置，第一激光雷达6与第二激光雷达9能够全方位识别车辆梁侧边的障碍物(车辆、行人、树木等阻碍车辆行驶的障碍物)，第一视觉传感器12与第二视觉传感器14能够精准车辆的左前方与右前方的物体，同时结合第一gps接收器11与第二gps接收器5在粒子滤波算法26的信息融合下进行数据的高保真融合，能够实现数字形式或者在无人驾驶情况下能够自主的进行决策控制，融合后的数据将传给底盘的执行机构。当出现急转弯将要侧翻时，车辆的智能整车感知系统将融合的信息传给执行的整车底盘装置，转向电机16将转动的力传给车轮1，将控制车辆转弯的角度，分配不同的角度与不同的力将使智能网联汽车底盘实现稳定的控制，同时驱动电机17驱动车辆行驶，使车辆实现安全稳定的驾驶。同时结合智能网络电子地图系统中形成的高保真实时地图27，车辆能够安全稳定的驾驶在预定的轨迹行驶。最后，基于车车通讯装置28的车辆间的互相通讯与云计算，车辆不仅可以感知本车的内外部信息同时能够感知邻车之间的信息，真正实现全方位的车辆高稳定性的安全驾驶。
40.上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智能网联电动汽车底盘系统平台，其特征在于：包括车身(2)、整车底盘装置、智能整车感知系统、智能网络电子地图系统和车车通讯装置(28)，所述车身(2)设置在所述整车底盘装置上，所述智能整车感知系统包括设置在车身顶部的第一毫米波雷达(13)、第二毫米波雷达(3)、第一激光雷达(6)、第二激光雷达(9)、第一视觉传感器(12)、第二视觉传感器(14)、第一gps接收器(11)、第二gps接收器(5)、中央控制处理器(8)，所述车车通讯装置(28)能够实现车辆之间的通讯并感知邻车的行驶信息，所述第一毫米波雷达(13)、第二毫米波雷达(3)、第一激光雷达(6)、第二激光雷达(9)、第一视觉传感器(13)、第二视觉传感器(3)、第一gps接收器(11)、第二gps接收器(5)接收到的环境信息传递给与之电连接的中央控制处理器(8)实现多源信息的融合，并结合所述智能网络电子地图系统和邻车的行驶信息控制所述整车底盘装置的运行。2.根据权利要求1所述一种智能网联电动汽车底盘系统平台，其特征在于：所述智能网络电子地图系统包括网络云电子地图(23)、实时轨迹地图(24)、智能融合传感匹配地图(25)、粒子滤波算法(26)、高保真实时地图(27)，所述网络云电子地图(23)为网络预先测绘的电子地图，所述实时轨迹地图(24)为汽车在驾驶过程中获取，所述高保真实时地图(27)通过所述粒子滤波算法(26)融合智能融合传感匹配地图(25)、实时轨迹地图(24)和网络云电子地图(23)获取。3.根据权利要求2所述一种智能网联电动汽车底盘系统平台，其特征在于：所述第一毫米波雷达(13)、第一gps接收器(11)设置所述车身(2)顶部前端，所述第二毫米波雷达(3)、第二gps接收器(5)、第一视觉传感器(12)、第二视觉传感器(14)设置在所述车身(2)顶部前端，所述第一激光雷达(6)、第二激光雷达(9)、中央控制处理器(8)设置在所述车身(2)顶部中间。4.根据权利要求3所述一种智能网联电动汽车底盘系统平台，其特征在于：所述整车底盘装置包括车轮(1)、支撑杆(15)、转向电机(16)、驱动电机(17)，所述支撑杆(15)支撑于所述车身(2)底部，所述驱动电机(17)通过依次通过减速器(18)、第一齿轮(19)、第二齿轮(20)驱动设置在传动轴(21)上的所述车轮(1)，所述转向电机(16)通过转向阀(22)连接并控制车轮(1)转向。5.一种智能网联电动汽车底盘系统运行方法，利用上述权利要求1-4中任一项所述智能网联电动汽车底盘系统平台，其特征在于，包括如下步骤：s1：通过智能整车感知系统采集车辆自身的行驶状态矢量，包括位置、车速、加速度，通过车车通讯装置采集邻车的行驶状态矢量，包括相对位置、相对方位角，并将信息通过通讯链路进行车辆间的信息交互；s2：通过贝叶斯估计方法进行数据的融合，将数据进行归一化处理形成动态车辆运动矢量数据；s3：将动态车辆运动矢量数据与智能网络电子地图系统相结合，实现车辆外部高保真实时地图的生成；s4：结合智能整车感知系统进行下一步车辆视角的感知，为整车底盘装置的控制提供实时准确的数据；s5：将数据整合形成整体的感知系统可操作化、可视化操纵功能后传给整车底盘装置，整车底盘装置进行车辆的信息实现；
s6：整合车辆外部的智能网络电子地图系统进行整车的稳定性操控，最终实现智能网联电动汽车的稳定安全驾驶。6.根据权利要求5所述一种智能网联电动汽车底盘系统运行方法，其特征在于：所述s2中的贝叶斯估计方法为：利用进行邻车的位置、相对的方位角、相对的距离交互信息的融合，利用贝叶斯的思想进行车辆当前外部的状态估计计算车辆实时的位置及其车辆的当时时刻的矢量信息，实现车辆实时的位置与下一时刻位置的预测，其中测量的后验概率，条件概率密度，车辆局部位置概率密度，车辆位置概率密度，x
(j)
：车辆位置，d
(ij)
：车辆i到车辆j的距离，d
(ij)
：车辆i到车辆j的方位。

技术总结
本发明涉及一种智能网联电动汽车底盘系统平台及运行方法，包括车身、智能整车感知系统、整车底盘装置、智能网络电子地图系统、车车通讯装置，智能整车感知系统位于整辆智能网联车中，包括激光雷达、毫米波雷达、视觉传感器等装置，整车底盘装置为转向电机、驱动电机、齿轮、支撑杆等组成，能够整体实现各个子系统执行功能，智能网络电子地图系统包括网络云电子地图、实时轨迹地图、智能融合传感匹配地图。本发明能实时观测车辆行驶道路上不同的环境信息，能够预警前方道路环境并实时改变行驶轨迹；该系统与平台采用多源信息融合算法，解决了极限工况下智能网联电动汽车行驶不确定性的问题，同时能够通过网联通讯传给周围车辆实现了信息的共享。现了信息的共享。现了信息的共享。


技术研发人员：殷国栋 梁晋豪 王法安 徐利伟 庄伟超
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/6/28