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智能網(wǎng)聯(lián)車仿真實訓平臺,網(wǎng)聯(lián)汽車實訓裝置

參考圖片

智能網(wǎng)聯(lián)車仿真實訓平臺,網(wǎng)聯(lián)汽車實訓裝置由智能網(wǎng)聯(lián)汽車、基礎建設（沙盤）、移動式智能網(wǎng)聯(lián)信號機管控系統(tǒng)、移動式交通信息發(fā)布系統(tǒng)、移動式電子警察視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)服務器、數(shù)字化道路交通沙盤控制系統(tǒng)、智能車基于激光SLAM自主定位與導航教學模塊、智能車基于深度視覺學習算法模塊組成

智能網(wǎng)聯(lián)車仿真實訓平臺,網(wǎng)聯(lián)汽車實訓裝置組成部分

1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車

微縮智能車采用阿克曼轉(zhuǎn)向方式，按照1:10或1：20比例，搭載核心處理器，能滿足長時間高算例的要求以及復雜矩陣運算，另外搭建的CORTEX-M3運動系統(tǒng)處理器可以將運動控制周期精準到1ms。根據(jù)教學與實訓內(nèi)容，提供相應的源代碼、接口函數(shù)、教學實例、指導手冊等課件，方便師生 “隨時”、“隨地”、“隨心”的了解、學習、運用、開發(fā)、創(chuàng)新的無人駕駛算法技術、遠程模擬駕駛技術、車路協(xié)同開發(fā)技術等，以及參加各種智能車競技交流活動。

（1）智能車硬件參數(shù)

l 車輛類型：1:10阿克曼轉(zhuǎn)向競速級碳纖維RC車體，配備前后懸掛避震和四驅(qū)差速驅(qū)動系統(tǒng)

l 車載六核智能決策芯片RK3399，主頻高達1.8GHz以上；

l 車輛尺寸：45cm長*20cm寬*17cm高；

l 轉(zhuǎn)向形式：前橋阿克曼轉(zhuǎn)向（高精度伺服電機）

l 控制精度：±1°

l 驅(qū)動方式：后驅(qū)動（直流減速電機）

l 通訊方式：WIFI/串口通訊

l 核心傳感器：ZNJ單目攝像頭；9軸IMU、高分辨率編碼器；單線高精度激光雷達；6個紅外測距傳感器；2.4寸全彩車路協(xié)同信息屏；2.4G/5G 工業(yè)級WIFI模塊；信標感應模塊、無線充電模塊；燈光系統(tǒng)：前大燈*2、剎車燈*2、轉(zhuǎn)向燈*4,含有剎車燈顯示系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向燈顯示系統(tǒng)，前大燈照明系統(tǒng)；

l 主要材質(zhì)：鋁合金+ABS工程塑料

l 操作系統(tǒng)：支持C/C++/ROS/Ubuntu；

（2）智能網(wǎng)聯(lián)車仿真實訓平臺,網(wǎng)聯(lián)汽車實訓裝置智能車功能介紹

l 可實現(xiàn)車輛自動編隊跟馳行駛：智能車能夠自主實現(xiàn)多車編隊行駛、跟馳行駛,它的物理模型；

l 可實現(xiàn)智能車自適應速度控制、定速巡航，以及按照限速指示牌速度行駛；

l 可實現(xiàn)車輛能夠按照信號燈指示行、停：智能車能夠接受紅綠燈廣播信號，并能根據(jù)紅綠燈狀態(tài)控制智能車行駛狀況（加速、減速、停止）；

l 可實現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)汽車軟件算法的移植和驗證，且算法運算周期控制在1ms以內(nèi)；

l 提供車輛控制API接口和九軸IMU全部數(shù)據(jù)接口、速度和角速度控制接口、8路紅外傳感器數(shù)據(jù)接口、攝像頭識別車道曲率算法接口等，方便高校師生進行二次開發(fā)；

l 可實現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)汽車軟件算法的移植和驗證，且算法運算周期控制在1ms以內(nèi)；

l 提供智能網(wǎng)聯(lián)汽車組網(wǎng)協(xié)議及運行程序demo；智能網(wǎng)聯(lián)車支持集中控制與分布式自治控制；提供立體交通實時狀態(tài)顯示系統(tǒng)軟件源代碼。

（3）智能網(wǎng)聯(lián)車仿真實訓平臺,網(wǎng)聯(lián)汽車實訓裝置智能車傳感系統(tǒng)

為了保障車輛在行駛過程中的安全性能，車輛安裝先進的智能輔助駕駛系統(tǒng)，而智能輔助駕駛系統(tǒng)的數(shù)據(jù)取決于車輛的傳感系統(tǒng)，感知周圍信息，對道路、車輛、行人、交通標志燈進行檢測與識別。因此，車輛配置雙面相機與深度相機，完成對環(huán)境信息的無感被動感知。由于圖像信息豐富，因此，車輛為了完成圖像信息的實時處理，系統(tǒng)配置了高性能嵌入式車載處理器，完成對圖像中的目標進行檢測、識別與統(tǒng)計與態(tài)勢估計。

該攝像頭可獲取20米120°廣角視野范圍內(nèi)的各類運動目標，同時，攝像頭采用先進技術，在動態(tài)環(huán)境條件下圖像仍能保持高精度。攝像頭的分辨率為具有2微米的雙4M像素傳感器，同時通過熱傳感器監(jiān)控溫度補償相機發(fā)熱所引起的成像偏差。

此外，車輛還配置了激光雷達，通過激光掃描完成對道路、行人等障礙物的檢測。該激光雷達通過直流無刷電機機構(gòu)驅(qū)動下，其測距模塊按順時針方向旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對周圍360°全方位的掃描，從而獲取所在空間的平面點云數(shù)據(jù)。激光雷達的有效測量距離為12米，采樣頻率達8000kHz。由于激光雷達采用的低功率紅外線激光發(fā)射器，并通過調(diào)制脈沖的方式進行驅(qū)動，激光器在極端的時間內(nèi)完成發(fā)射動作，達到了FDA CLASS I 人眼安全級別，系統(tǒng)具有非常高的安全性。

此外，車載還安裝有超聲波傳感器、車載姿態(tài)測量傳感器等模塊，保障車輛在短距離條件下仍具有較高的安全性能。

單個傳感器模塊均具有各自的優(yōu)點和局限性，系統(tǒng)采用傳感器信息融合技術，彌補單個傳感器的缺陷，提高整個系統(tǒng)在室外場景下系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

（4）智能車定位系統(tǒng)

對于室外運動的車輛，系統(tǒng)選擇北斗衛(wèi)星導航定位作為主系統(tǒng)，通過差分定位技術，實現(xiàn)車輛在道路上精確定位，定位精度可達厘米級。

車載定位系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術實現(xiàn)與中樞控制系統(tǒng)的互聯(lián)，中樞控制系統(tǒng)可通過管理平臺實現(xiàn)對外出車輛的狀態(tài)、位置進行跟蹤記錄，同時，也能顯示外出途中的車輛行駛軌跡，使得操作員能及時了解車輛的運行情況，一旦發(fā)生偏移，也能以最快的速度進行處理。

車載定位系統(tǒng)具體而言主要完成以下功能：

1）車輛監(jiān)控。實時對車輛位置、行駛方向、行駛速度、運動狀態(tài)等情況進行監(jiān)控，系統(tǒng)可設置1s返回一次車輛的動態(tài)信息，以便及時第掌握車輛的狀況。

2）軌跡回放。控制中樞通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，可查閱近30天的軌跡數(shù)據(jù)，同時對軌跡的優(yōu)化程度進行改進升級。

3）遠程控制。控制中樞可隨時對車輛進行斷電、鎖車等遠程控制，保障小車在以為情況下車輛的安全性。

4）里程統(tǒng)計與距離測量等功能。通過對車輛運行軌跡的統(tǒng)計測量，完成對車輛的在線里程統(tǒng)計與行駛距離的測量。

由于普通民用的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)精度誤差較大，因此，本系統(tǒng)選擇以通信基站為差分站的差分導航定位系統(tǒng)，通過差分站點在高精度定位中提供準確的誤差信息，實現(xiàn)對車載北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的位置修正。

本模塊內(nèi)置WIFI、LTE、DSRC（IEEE802.11p）、C-V2X（LTE-V）模塊，職稱LTE/LTE-V/DSRC三種工作模式，支持5G V2X通信。同時，為了基于V2X完成高精度差分定位信息，系統(tǒng)支持GPS/北斗雙系統(tǒng)兼容模式，通過內(nèi)置RTK GPS模塊，完成高精度RTK定位增強信息的發(fā)布與接收。模塊職稱路云協(xié)同V2N，可將實時的路況信息發(fā)送給云端管理，同時也可以獲得地圖、動態(tài)交通等信息。

（5）智能網(wǎng)聯(lián)車仿真實訓平臺,網(wǎng)聯(lián)汽車實訓裝置智能車通信系統(tǒng)

系統(tǒng)中車輛不是獨立運行的個體，而是若干個移動終端。智能網(wǎng)聯(lián)車各車輛之間以及車輛與道路基礎設施、行人等都有信息交流，為了保證行駛的安全，提高通行效率，系統(tǒng)利用DSRC技術進行V2X通信。DSRC主要包括無線通信和網(wǎng)絡通信功能。無線通信模塊，其要求車與基礎設施通信的路側(cè)單元最大覆蓋半徑大于1km，車與車之間的通信單跳距離可達300m。網(wǎng)絡通信模塊要求其具備廣播功能與多點廣播、地域群播等功能，同時，對于消息可設置優(yōu)先級，通道與連接接口可自由設置，車載單元同時具備移動特性。

為了滿足車輛在輔助行駛過程中對于緊急安全事件消息的傳播，車載單元的媒體訪問控制層通信時延小于40ms，媒體并發(fā)業(yè)務數(shù)大于3個，終端的極限容量可達128個。同時，在網(wǎng)絡層，緊急安全事件從端到端的傳播時延小于50ms。

SRCC模塊由路邊單元RSU、車載單元OBU、控制中心以及一些輔助設備組成。每個固定設備RSU (路邊單元)都包括-一個廣播SAP (服務訪問點)和通信區(qū)域內(nèi)為固定設備所知道的每個移動專用的SAP。當數(shù)據(jù)鏈路層檢測到一個新的專用鏈路地址時，則固定設備可以建立-一個專用移動設備的SAP，并建立專用鏈路。每個移動設備應包括一個廣播SAP和請求上行鏈路傳輸時的-一個專用SAP。因此，該通信系統(tǒng)的工作模式有點對點模式和點對多點模式兩種，并且采用主從模式，控制設備總是控制物理媒體的使用。

（6）智能車驅(qū)動控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的主要任務包括任務規(guī)劃、行為決策及底層車輛控制等。在控制方法上，車輛采用橫向控制與縱向控制兩種工作模式。橫向控制模式主要是通過控制轉(zhuǎn)向舵機是的車輛沿期望的既定路線行駛，同時滿足一定的平穩(wěn)性要求。縱向控制是在行車方向上，通過對車輛的輸出PWM波與制動系統(tǒng)，使得車輛按期望的車速進行運動，同時實現(xiàn)與前方障礙物保持一定的距離。

2.基礎建設（沙盤）

本方案建設三維立體化的半實物虛擬仿真沙盤，并基于半實物虛擬仿真沙盤和虛擬仿真軟件設計各種實驗場景，通過微縮移植真實道路、建筑、草地、綠植、橋梁、護欄、停車場、交通路牌等交通環(huán)境要素，建成集智能車、智慧路網(wǎng)、智慧管理中控系統(tǒng)為一體的虛擬仿真實訓平臺，提供沉浸式、立體化、虛擬現(xiàn)實結(jié)合的智能交通系統(tǒng)。其中，道路的形態(tài)按照真實的公路工程建設標準按比例縮小設計，包含十字交叉口、T形交叉口、環(huán)形交叉口、匝道、彎道、漸變路、停車區(qū)、景觀區(qū)等不同場景元素。

沙盤技術參數(shù)如下：

l 路面層有各種行車路線，道路標志標線清晰、路面平整。

l 功能展示層搭載道路景觀，包含交通信號燈、標志標線、路燈、草坪、龍門架、攝像頭、限速牌等，功能展示層的構(gòu)件能夠通過螺絲固定于路面層和路基層上。

l 沙盤面板上含有電源控制面板，電源總開關、路燈電源、紅綠燈電源、氛圍燈電源均可以獨立控制；

l 路網(wǎng)設計：整體路段參考內(nèi)學校或城市標志性路段等內(nèi)容，主體部分1:20或1:10真實設計，其他路段在滿足路網(wǎng)設計規(guī)范和閉環(huán)交通流的情況下合理設計，提供多角度交通設計圖。

l 行車道類型：包含雙向4車道、雙向2車道、單行道、應急車道、匝道、特殊道路等；

l 道路防護：模擬公路實景中間隔離帶、景觀道、護欄等；

l 路面材質(zhì)：采用美觀耐磨的仿濾清專用材料，標志標線清晰、路面平整；

l 燈光電路：包含建筑燈光、景觀燈光、路燈、裝飾燈光、功能燈光、功能電路、電路中控箱等所有燈光及電路控制；

l 交通控制設備：包含交通誘導顯示板、可變限速標志、閃光報警設備等交通設備；

l 預留可拓展的電子設備接口，以及二次開發(fā)接口函數(shù)及代碼。

沙盤中可設置如下道路元素：

序號	道路類型	數(shù)目	作用
1	路段	多個	行駛車輛
2	十字路口	4	四向車道行駛車輛
3	T字路口	4	三向車道行駛車輛
4	環(huán)形交叉口	1	逆時針方向繞島單向行駛
5	停車場	2	停放車輛
6	停車收費設備	2	停車收費
7	景觀	多個	完善道路元素
8	人行天橋	1	行人安全前往路段對側(cè)
9	車道指示燈	4	根據(jù)交通流量大小控制路段車輛行駛方向

3.移動式智能網(wǎng)聯(lián)信號機管控系統(tǒng)

智能網(wǎng)聯(lián)信號機是智能城市交通系統(tǒng)的重要組成之一，主要用于城市道路交通信號燈、信息展示屏、停車位誘導屏、車輛檢測與測速器的控制與管理，可與控制中心平臺相連接，實行區(qū)域管控及交通優(yōu)化。信號機機體主要由控制箱、配電單元和機柜組成。控制箱主要包括機架，其中包括控制板、相位驅(qū)動板、車輛檢測器，由總線連接在一起。配電單元包括開關、保險絲、配電板、電源、漏電保護等組成。

信號機具有如下功能：

（1）根據(jù)檢測到的交通流數(shù)據(jù)來實時改變信號綠燈時間。相位至少運行最小綠，若有車通過，則延長一個延長綠時間，在延長綠時間內(nèi)繼續(xù)有車到達則繼續(xù)延長綠燈時間，直至運行到最大綠。

（2）通過感應可以實現(xiàn)相位駐留、行人一次過街等特殊功能。

（3）自適應感應控制根據(jù)交通流的狀況，實時的自動調(diào)整信號控制參數(shù)以適應交通流變化的控制方式。

（4）定周期控制按照預先設定的控制方案進行相位信號輸出。在方案運行期間周期長、綠信比、相序不隨道路狀況的變化而變化。

（5）多時段控制在不同的時段，交叉口的交通狀態(tài)也不相同，為了達到較好的控制效果，應設置不同的控制方案。

（6）信號機可以將1天24小時分成若干個時段，每個時段運行相應的周期、綠信比方案。

信號機硬件參數(shù)如下：

l 信號燈尺寸：長0.4*寬0.5*高0.5m（可根據(jù)需要加裝底部支架）。

l 指標符合GB25280-2016《道路交通信號控制機》的要求，具有公安部交通安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心的檢測報告。

l 信號控制機具有完整的信號控制邏輯，具有輸出端口，具有12個獨立的機動車燈組、4個獨立的行人燈組、最多可接32個檢測器、雙RS232通訊接口，具有中心控制、感應控制功能，弱電共陽極輸出；

l 滿足智能網(wǎng)聯(lián)（V2X）功能，實時廣播當前路口紅綠燈狀態(tài)；

l 紅綠黃三色路口信號燈含箭頭信號燈、倒計時器;

l 含人行橫道紅綠燈指示系統(tǒng)；

l 可以V2X自適應控制信號燈系統(tǒng)；

l 可實現(xiàn)獨立控制、群控、指定相位放行、路線選擇放行等功能；

l 降級運行：可自動報警信號機故障并自動降級運行。

l 可本地和后臺設置各個方向紅綠燈相位和周期控制；

l 可實現(xiàn)獨立控制、群控、遠程授時、指定相位放行、路線選擇放行等功能；

l 網(wǎng)聯(lián)信號機數(shù)據(jù)記錄備份與導出；

4.移動式交通信息發(fā)布系統(tǒng)

交通信息的發(fā)布方式有很多，主要的發(fā)布方式有以下幾種:

（1）車載終端

車載終端主要包括車內(nèi)移動數(shù)字電視、LED信息顯示屏等發(fā)布終端。車載機的開發(fā)涉及GPS定位技術、GPRS無線通信技術、嵌入式軟件開發(fā)等諸多領域。車載終端除了具有普通車載終端的功能外，還具有接收無線數(shù)字電視信號、播放數(shù)字電視節(jié)目等功能。

（2）電子站牌

交通電子站牌主要是向站臺上的乘客提供運營車輛實時運行位置及下班車預計到達時間等，為乘客合理選擇乘車線路，安排候車時間提供方便，避免乘客盲目等車，提高交通服務水平。電子站牌可結(jié)合交通車定位技術，將當前車輛的位置、時間信息通過GPRS網(wǎng)絡傳遞到交通信息處理中心，然后交通信息處理中心將處理后的車輛相關信息通過電子站牌展示給交通乘客。

（3）站場查詢終端

站場查詢終端一般在快速交通、地站、輕軌的車站和智能交通站臺上安裝，查詢終端主要是觸摸屏的方式，出行者可以通過交互的方式查詢出行所需的交通信息。

（4）交通廣播

通過交通廣播電臺，交通信息服務部門可以把交通運營信息、路況、鐵路、民航信息和其他服務信息提供給廣播聽眾，使出行者盡早的確定行駛路線。數(shù)字音頻廣播(Digital Audio Broadcasting，DAB)由于采用數(shù)字編碼，避免了傳統(tǒng)FM/AM廣播易受地形及環(huán)境所干擾的缺陷，并可以在高速移動過程中接收，除了聲音之外，它還可以傳送文本、圖形及視頻等多種內(nèi)容，特別適合在移動狀態(tài)下發(fā)布數(shù)據(jù)信息。

（5）交通電子屏

交通電子屏，也稱城市交通疏導信息電子屏，主要是向城市道路上運行的車輛提供車輛運行狀況、天氣、道路施工等信息。交通電子屏一般分為文字屏、圖形屏和綜合顯示屏3種，通過接入信息交換平臺與交通指揮調(diào)度中心、交通信息處理中心和其他信息服務中心連接。

本方案包含交通誘導顯示屏、信息發(fā)布屏、動態(tài)限速屏、收費顯示屏等，用戶可自主編輯或上位機自動發(fā)布相關信息，具有圖文編輯、遠程發(fā)送、二次開發(fā)等功能。

技術參數(shù)如下：

l 系統(tǒng)安裝在交通沙盤上，采用5英寸液晶顯示屏進行交通信息發(fā)布。

l 公路收費信息發(fā)布：顯示車輛收費信息。

l 停車場信息發(fā)布：顯示車位占用信息。

l 交通狀況信息發(fā)布：顯示道路交通狀況信息，如擁堵、飽和、暢通等道路交通狀態(tài)。

l 具有WIFI通信接口，可實現(xiàn)遠程配置及應急指揮信息發(fā)布管理等。

5.移動式電子警察視頻監(jiān)控系統(tǒng)

城市道路交通安全是城市公共交通安全的重要分支。隨著機動車輛大規(guī)模普及應用，各種與機動車有關的違法事件開始滋生蔓延。以此衍生的道路交通安全問題日益成為社會經(jīng)濟發(fā)展中的一個重要制約因素。收集、統(tǒng)計和分析道路交通事故，發(fā)現(xiàn)大部分交通事故都是因為機動車違章行駛而引起，尤以在交叉路口或路段上機動車闖紅燈造成的事故所占比例最大。本方案通過建設移動式電子警察視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并配置闖紅燈自動記錄軟件，可以模擬對機動車闖紅燈行為進行不間斷自動檢測和記錄，以及進行其他的路口信息的記錄和存儲。

技術參數(shù)如下：

l 采用迷你攝像頭視頻采集設備，可以遠程監(jiān)控道路交通狀況；

l 畫面分割器：將采集到的視頻推送到顯示大屏或上位機中，實現(xiàn)每路視頻畫面的播放；

l 為日常交通管理及規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐；

l 可實現(xiàn)多目標車輛檢測；

l 提供交通誘導調(diào)節(jié)監(jiān)控；

l 可進行車輛闖紅燈、未按交通標識行駛等模擬違章行為的檢測與判別。

采用移動式電子警察視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點：

（1）先進性:電子警察前端系統(tǒng)采用高清一體化攝像機替代模擬攝像機+工控機模式，是系統(tǒng)先進性最重要的體現(xiàn)。

（2）可靠性:電子警察前端系統(tǒng)廣泛采用嵌入式技術，擯棄了工控機模式，無論是前端設備使用壽命，還是抗惡劣環(huán)境等方面，可靠性都得到質(zhì)的飛躍，符合電子產(chǎn)品設計的發(fā)展方向。

（3）經(jīng)濟性:采用嵌入式一體化高清攝像機取代數(shù)碼相機，LED低功耗補光燈取代閃光燈，設備使用壽命明顯變長，產(chǎn)品更換周期明顯縮短，系統(tǒng)經(jīng)濟性顯著提高。

（4）安全性:電子警察前端系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過加密傳輸，保障了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。

（5）易維護性:電子警察前端系統(tǒng)所包含的設備數(shù)量少，一體化高清攝像機接受軟件平臺的集中管理，可實現(xiàn)遠程升級、維護和自動校時。

6.車聯(lián)網(wǎng)服務器

車聯(lián)網(wǎng)是由車輛位置、速度和路線等信息構(gòu)成的巨大交互網(wǎng)絡。通過GPS、RFID、傳感器、攝像頭圖像處理等裝置，車輛可以完成自身環(huán)境和狀態(tài)信息的采集；通過互聯(lián)網(wǎng)技術，所有的車輛可以將自身的各種信息傳輸匯聚到云端管理平臺；通過管理平臺，這些海量車輛的信息可以被分析和處理，從而計算出不同車輛的最佳路線、及時匯報路況和安排信號燈周期，以及實現(xiàn)對車輛的有效管理和監(jiān)控。

因此，車聯(lián)網(wǎng)是與服務器是離不開的，車聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息傳輸需要一個車聯(lián)網(wǎng)管理平臺來接收和處理這些從終端傳輸過來的數(shù)據(jù)，雖然說車輛并沒有與服務器有直接的相關性，但是要實現(xiàn)與車聯(lián)網(wǎng)管理平臺的通訊，并且管理平臺需要服務器來承載，車聯(lián)網(wǎng)與服務器密不可分。

本方案選用服務器的配置完全滿足技術參數(shù)要求，具體如下：

l CPU： i7 8代處理器、64位 2.4G四核

l 內(nèi)存：32GB，支持擴展到64G記憶體；

l WIFI：802.11AC無線，2.4GHz/5GHz 雙頻WIFI

l 硬盤：1TB SDD+1TB HDD；

l 電源：750W大功率電源；

l 包含音效卡、網(wǎng)絡卡；

l HDMI數(shù)量：1

l USB接口數(shù)量：4個

l 具有DIS顯示連接器

l 運行環(huán)境：全面兼容ROS、Ubuntu、Linux；

l 支持語言：C、C++、JAVA、Python。

7.數(shù)字化道路交通沙盤控制系統(tǒng)

交通控制系統(tǒng)是采用與時刻變化著的交通情況相適應的設備，組成按交通規(guī)則正確指揮交通的系統(tǒng)。交通控制系統(tǒng)今后將從被動系統(tǒng)向主動系統(tǒng)發(fā)展。在控制方法上，將改變定周期的系統(tǒng)控制，使系統(tǒng)內(nèi)的周期可隨時改變，增加系統(tǒng)的靈活性，以適應瞬時變化的交通流量。在控制設備上，將廣泛采用大規(guī)模集成的電子化設備和微型計算機。

本方案中，數(shù)字化道路交通控制系統(tǒng)是整套系統(tǒng)的核心功能，它能實現(xiàn)智能車的運動控制、路徑規(guī)劃、任務下發(fā)、角色設置、集中調(diào)度，數(shù)據(jù)分析等；能實現(xiàn)路側(cè)設備的管控，如設置各路口紅綠燈、交通誘導顯示屏、電子限速牌速度值等，能實時顯示各模塊工作運行狀態(tài)等。同時它是車路協(xié)同的數(shù)據(jù)大腦，內(nèi)置多種人工智能算法。例如；車聯(lián)網(wǎng)算法；智能車變道超車算法、路徑規(guī)劃算法、車輛編隊算法、多路口信號綠波算法等。

控制系統(tǒng)包含以下功能：

l 可支持10輛以上智能車編隊管理，通過車聯(lián)網(wǎng)算法實現(xiàn)多車管理調(diào)度；

l 實時采集智能車速度、加速度、姿態(tài)、車距等數(shù)據(jù)，以及路側(cè)設備的數(shù)據(jù)和通信數(shù)據(jù)等幾十種有效數(shù)據(jù)。

l 可對不同智能車的速度、轉(zhuǎn)向、路徑等參數(shù)進行控制，規(guī)劃交通運行方案，模擬交通流量控制和疏解方式，直觀顯示車輛運行狀態(tài)。

l 以模擬交通擁堵、限速控制、換道預警、盲區(qū)預警等多種交通預警，提示交通危險，避免交通安全事故。

l 支持多輛智能車編隊管理，通過車聯(lián)網(wǎng)算法實現(xiàn)多車管理調(diào)度；

l 實驗數(shù)據(jù)實時接收與分發(fā)：通過無線通信技術實現(xiàn)自動發(fā)布功能，系統(tǒng)更新頻率不低于10HZ；

l 車輛運行狀態(tài)參數(shù)顯示分析系統(tǒng),可以同時發(fā)布10輛車及以上的狀態(tài)信息，含速度、加速度、前車間距；

l 設施設備狀態(tài)監(jiān)控與反饋，設備異常或者通信異常能夠進行提示；

l 提供硬件通信接口和軟件通信協(xié)議接口；

l 智慧交通誘導及信息發(fā)布系統(tǒng)，可以發(fā)布雨雪天氣、道路擁堵、交通管制等信息；

l 車輛角色定義與任務流程控制系統(tǒng)，車輛角色可以定位為警車、工程車、救護車等多種車類型；

l 交通路口紅綠燈實時監(jiān)測、信號機參數(shù)設置、綠波帶設置系統(tǒng)，每個紅綠燈相位和周期、倒計時均能在系統(tǒng)界面上實時顯示，同步延時不高于100ms；

l 多功能電子警察系統(tǒng)，車輛控制及狀態(tài)實時監(jiān)控；

l 最優(yōu)車輛調(diào)度與遠程呼叫系統(tǒng)；

l 云控平臺數(shù)據(jù)實時收集/存儲/傳輸管理系統(tǒng)；

l 全面兼容ROS、Ubuntu、Linux；

l 支持語言：C、C++、JAVA、Python。

8.智能車基于激光SLAM自主定位與導航教學模塊

激光SLAM的硬件基礎在于激光雷達，激光雷達是一種采用非接觸激光測距技術的掃描式傳感器，通過發(fā)射激光光束來探測目標，并通過搜集反射回來的光束來形成點云和獲取數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)光電處理后可生成為精確的三維立體圖像，能夠準確的獲取高精度的物理空間環(huán)境信息，測距精度可達厘米級；它猶如一雙“眼睛”，讓機器人擁有實時感知環(huán)境的能力。

本系統(tǒng)采用思嵐A2激光雷達，為移動小車完成測量半徑12米內(nèi)的環(huán)境感知，雷達通過每秒8000次激光測距，為移動小車提供實時精準的地圖構(gòu)建基礎數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)采用光磁融合技術徹底解決了傳統(tǒng)激光雷達因物理接觸磨損導致電氣連接失效、激光雷達壽命短的問題。

在移動機器人中一個最關鍵的技術就是即時定位和建圖，也就是所謂的SLAM技術。其試圖解決機器人在未知的環(huán)境中運動時，如何通過對環(huán)境的觀測確定自身的運動軌跡，同時構(gòu)建出環(huán)境的地圖。

SLAM系統(tǒng)一般分為五個模塊：傳感器數(shù)據(jù)、視覺里程計、后端、建圖及回環(huán)檢測。傳感器數(shù)據(jù)主要用于采集實際環(huán)境中的各類型原始數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中主要包括A1激光雷達掃描數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)等。視覺里程計主要用于不同時刻間移動目標相對位置的估算，包括特征匹配、直接配準等算法的應用。后端主要用于優(yōu)化視覺里程計帶來的累計誤差，包括濾波器、圖優(yōu)化等算法應用。建圖用于三維地圖構(gòu)建。回環(huán)檢測主要用于空間累積誤差消除。

傳感器讀取數(shù)據(jù)后，視覺里程計估計兩個時刻的相對運動（Ego-motion），后端處理視覺里程計估計結(jié)果的累積誤差，建圖則根據(jù)前端與后端得到的運動軌跡來建立地圖，回環(huán)檢測考慮了同一場景不同時刻的圖像，提供了空間上約束來消除累積誤差。

激光雷達距離測量比較準確，誤差模型簡單，且理論研究也相對成熟，落地產(chǎn)品更豐富。

本方案支持從智能車上的激光雷達認識開始，逐步了解它的工作原理，以及如何利用它開展相關技術的研究。

l 了解激光雷達的工作原理以及常見激光雷達的類型（單線、多線、固態(tài)）;

l 基于UBUNTU18.04下搭建ROS操作系統(tǒng)的環(huán)境;

l 基于ROS操作系統(tǒng)實現(xiàn)激光雷達的點云信息的輸出和障礙物的檢測;

l 基于Karto,Hector,Gmapping,等幾種算法進行學習，并完成高精度地圖的構(gòu)建;

l 基于ROS導航功能包Navigation Stack下的定位與路徑規(guī)劃，基于室內(nèi)UWB定位系統(tǒng)進行全局路徑規(guī)劃;

l 基于激光雷達點云提取周圍環(huán)境信息感知。

提供的實驗項目示例如下：

1.開啟思嵐雷達節(jié)點

2.啟動移動機器人底盤控制節(jié)點