王耀福 宗岩 贺宁宁

摘要：为解决无人驾驶汽车在商业应用中成本居高不下、难以量产、安全问题突出等一系列问题。本文将针对封闭或半封闭场景下的低速无人功能车进行再设计、再优化，从而降低无人车在开发、测试、运营、维护方面的成本，验证自身自动驾驶系统及核心控制技术，持续优化融合控制算法，不断迭代自动驾驶系统;完善无人驾驶车辆的安全保障体系，加快推进中国在无人驾驶领域的商业化量产应用。

关键词：无人车;模块化;多用途

中图分类号：TP3           文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）27-0105-02

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车等，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。根据发改委等部门发布的《智能汽车创新发展战略》，到2025年，中国将实现有条件自动驾驶的智能汽车达到規模化生产，实现高度自动驾驶的智能汽车在特定环境下市场化应用。自动驾驶技术的研发和落地，不仅将带来汽车行业及相关产业链体系的重塑，也会给人们创造更加安全和舒适的出行方式，减少驾驶压力，提高安全性，避免拥堵并降低污染[1]。因目前法律法规对自动驾驶无人车在开放道路行驶的制度还不完善，所以无人车将率先在封闭或半封闭的环境下得到应用。

目前我国自动驾驶技术逐渐成熟，利用多种车载传感器（如激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器、GPS、摄像头等）感知车辆周围环境，通过控制系统对车辆实时路况进行动态路径规划，实现车辆自动、安全、可靠的行驶。因自动驾驶车辆上需要安装多种传感器且单价相对较高，导致无人车单个车辆成本居高不下，且后期保养维修费用昂贵，这也成为限制自动驾驶无人车商业化量产的主要原因，所以怎样可以降低自动驾驶无人车辆研发和保养维修成本，提高无人车安全性成为继续解决的问题[4-5]。

1 设计思路

无人车整体采用模块化设计，可自由更换功能模块，不同的功能模块可形成不同的无人驾驶智能车，扩大了无人智能车应用场景，大幅增加了产品的使用率。通过“共本体，多附体”的设计原则，实现主体车身公用，最大化地利用传感器配套设备，方便自动驾驶系统测试和传感器调试;整车零部件选用模块化安装固定，单个模块出现问题可直接拆除更换，不影响其他模块运行，很大程度上节省开发成本和后期运营维护成本。车头和车尾都设置有防碰撞模块，车辆发生碰撞时车辆会立刻触发急停措施，防护车辆自身车壳和传感器设备，同时也保护道路中的车辆、行人和基础设施安全。

2 系统结构

模块化多用途智能无人车平台由主体车身和功能区组成，主体车身包括上装模块和底盘模块，上装模块由上装外壳、上装自动驾驶传感器组、显示模块、预警模块、交互模块组成;底盘模块由底盘外壳、底盘自动驾驶传感器组、防护模块、底盘车架、控制模块、电池模块、车轮模块组成。功能区由快递柜模块、售卖机模块、配送柜模块组成。

2.1主体车身

上装模块由上装外壳、上装自动驾驶传感器组、显示模块、预警模块、交互模块组成。上装自动驾驶传感器组包括GPS组合惯导和双目摄像头，GPS组合惯导安装在车顶中轴线上，固定在上装外壳骨架上;双目摄像头安装在车头上部，通过角度旋转支架固定在上装外壳骨架上。显示模块由前后LED屏和LED控制器组成，分别固定在上装外壳骨架上;交互模块由触摸屏和语音模块组成，触摸屏在车辆右侧中间上部，并固定在上装外壳骨架上;语音模块安装在触摸屏下方位置，语音模块包括语音控制板和语音喇叭。预警模块由360°环视摄像头和预警灯组成，360°环视摄像头通过安装支架固定在车顶中间位置，预警灯安装在360°环视摄像头固定支架下方与车顶外壳固定连接;上装外壳同显示模块、交互模块、预警模块的固定连接都可拆解，可对各个模块单独拆解更换。

底盘模块分别有底盘外壳、灯组模块、底盘自动驾驶传感器组、底盘车架、骨架模块、控制模块、电池模块、车轮模块、防护模块。控制模块包括控制模块盒、控制盒导轨、中央控制器、整车控制器、DCDC、电机控制器、开关控制盒、稳压器、逆变器、升压器、继电器组成。整车控制器分别和中央控制器、DCDC、开关控制盒、稳压器、逆变器、升压器、继电器电性连接，电机控制器和逆变器电性连接;电池模块包括电池组、BMS系统和电池导轨，电池组固定在电池导轨上，电池导轨安装在底盘车架上，电池组和BMS系统电性连接，BMS系统和整车控制器电性连接。灯组模块包括前向大灯、左右转向灯、刹车灯，行车灯，灯组模块分别和稳压器电性连接。底盘自动驾驶传感器组包括12通道超声波、前视毫米波雷达和后对角毫米波雷达。

2.2功能区

功能区为主体车身的预留功能区，包括：快递柜模块、售卖机模块、配送柜模块，并都可安装到功能区中，并和主体车身卡扣式固定;快递柜模块由快递柜体和快递柜体控制器组成;售卖机模块由售卖机体、售卖机体控制器、压缩机、取货箱组成;配送柜模块由配送柜体和配送柜控制器组成。车辆可通过手机App进行预约，预约车辆在特定时间段到达指定地点;并可同无人车相应功能区进行智能交互，比如快递柜模块中可通过扫描二维码或输入寄/取件码打开快递柜;售卖机模块中可通过招手动作实现车辆停止，语音选择特定商品进行移动支付（二维码或支付宝人脸识别支付）;配送柜模块中可进行语音交互和身份识别。

3 系统实现

3.1自动驾驶系统

自动驾驶系统是实现车辆无人驾驶的基础，基于linux系统研发具备完全自主知识产权的自动驾驶系统，本平台即搭载此系统开展一系列的算法研究及验证工作。

3.2核心控制技术

多传感器信息融合感知算法：主要解决障碍物检测准确度低、误识别、误检测率过高问题。本平台运用多传感器的时间同步与联合标定算法，多传感器数据融合算法，多传感器融合目标追踪与预测算法。实现车辆环境感知系统功能，稳定识别跟踪目标物，并输出目标物的相关物理信息，主要包括识别、分类、关联以及轨迹估计等过程。通过融合感知消除不同传感器数据之间的冗余，通过数据互补，增强系统的鲁棒性，提高无人车辆环境感知系统数据的可靠性，从而降低整车控制器决策风险[2-3]。