多传感融合低速无人驾驶车辆

（一）整车

1、线控底盘

1)能源类型：纯电动

2)车辆规格：≥1500*850*1500mm（长*宽*高）

3)整车质量：≤200kg

4)垂直负载：≥200kg

5)悬挂形式：四轮独立悬挂

6)底盘主要材质：Q235

7)离地间隙：≥120mm

8)轴距：≥840mm

9)轮距：≥690mm

10)最大车速： 8km/h

11)续航里程：≥续航里程40km（空载）

≥续航里程20km（满载）

12)最小转弯半径：≤2.5m

13)涉水深度：≥100mm

14)最大爬坡角度：≥10°（满载）

15)跨越宽度：≥200mm（满载）

16)越障高度：≥80mm（满载）

2、线控驱动/制动系统

1)驱动电机类型：直流无刷电机

2)驱动电机功率：≥800W

3)线控驱动系统：≥1024脉冲，线控控制精度1脉冲

4)制动方式：电机制动

5)驻车方式：电磁抱闸

3、线控转向系统

1)转向电机类型：直流无刷电机

2)转向电机功率：≥400W

3)线控转向精度：±0.5°

4)转向形式：前转后驱阿克曼转向

5)轮速传感器：有

4、底盘控制系统

1)主频：168MHz

2)硬件浮点加速：有

3)通信接口：支持CAN接口

4)通讯协议：支持CAN2.0B

5)运动学解析：有

5、动力电池系统

1)电池：≥48V/30AH

2)电池正极材料：磷酸铁锂电池

3)BMS系统：支持CAN通讯

4)充电时间：≤4小时

5)充电方式：48V/5A充电器手动充电

6)对外供电：48V/10A-24V/15A-12V/15A

6、灯光系统

1)转向灯：在手动遥控和自动驾驶过程中转向时会自动点亮，≥4个

2)制动灯/减速指示灯/故障指示灯：安装于车辆尾部，红色警示灯，≥2个

7、安全系统

1)转向系统故障处理：有

2)驱动系统故障处理：有

3)电池故障监控保护：有

4)整车CAN节点在线检测：有

5)车辆故障报警：有

6)车辆急减速提示：有

7)车辆失控保护：有

8)遥控器掉线处理：有

9)充电安全监控和保护：有

8、其他

1)遥控：配备遥控器，遥控距离≥200m

（二）驾驶自动化系统

1、激光雷达

1)扫描通道：≥16线

2)激光波段：905nm

3)有效距离：0.5m-150m

4)精度：±2cm（典型值）

5)视角（垂直）：±15°

6)视角（水平）：360°

7)角分辨率：0.1°

8)通信接口：以太网、PPS、GPS通信

2、毫米波雷达

1)发射频段： 76-77GHz

2)支持模式：长距模式、短距模式、短距广角模式

3)探测距离（长距模式）：0.20-250m 

4)探测距离（短距模式）：0.20-70m / 100m (±45°范围内)

5)探测距离（短距广角模式）：0.20-20m (±60°范围内）

3、超声波雷达

1)最远探测距离：≥450cm

2)输入电压9-36V

3)测量精度±1cm

4)水平探测角度：100°

5)垂直探测角度：40°

4、视觉传感器

1)分辨率:1280×720

2)最高帧率：30 帧

3)光圈：f=2.45mm 广角

4)水平视场角：62°

5)垂直视场角：46°

6)接口：USB，支持USB3.0

5、组合导航

5.1加速度计：量程：±16G，零偏稳定性<0.04mg，线性度<0.1%FS，带宽260Hz，正交性误差±0.05°，分辨率<0.5mG

5.2陀螺仪:量程±2000°/s, 零偏稳定性<10°/hr(5°/hr typ.), 线性度 <0.1%FS,带宽256Hz,正交性误差±0.05°,分辨率 <0.02°/s

5.3磁力计:量程±4900uT， 线性度<0.1%，带宽200 Hz，正交性误差±0.05°,分辨率1.5Milligauss

1)接口类型：RS232

2)通讯接口：通用16pin、type-C接口

3)通讯方式：PPS脉冲输出

6、RTK传感器

1）卫星跟踪GPS+BDS+Glonass+Galileo        

2）操作系统 智能嵌入式系统        

3）初始化时间 <5秒        

4）初始化可靠性 >99.99%               

5）指示灯 1个LED指示灯，显示设备工作状态        

6）SMA接头外置433电台天线接口        

7）标称精度

水平精度:±1.5m       

平面精度:±1cm

RTK精度：

高程精度:+2cm

平面精度:±0.5m

7、自动驾驶处理器

1)CPU:Intel i7-9750H内存：≥16G 存储空间：256GB

显卡Intel®UHD Graphics

2)GPU：Nvidia GTX1650 

3)运算性能：≥21Tops

4)端口 1×DC （55*25） 19V 

5)接口 1×HDMI Out 2.0 4K 60HZ 1×HDMI Out 1.4 1×Type-C （DP+USB） 4×USB3.0

6)网络：网络接口1×RJ45 1000M、Wi-Fi

7)整机尺寸 约300*263*40mm 

8、路由器

1)含4G流量卡（一年60G流量）

2)支持网线传输

9、CAN收发器

1)支持CAN与以太网之间收发

2)支持CAN与USB之间收发

10、交换机

1)接口：≥8个10/100Base-T以太网端口

2)传输速率：支持10Mbps/100Mbps/1000Mbps

11、USB集线器

1)接口：≥6个USB接口

12、自动驾驶系统

1)行人和非机动车的识别及避让：行人横穿马路、行人沿道路行走的识别及避让；

2)前方车辆识别及超车：对前方行驶车辆状态识别及超车；

3)红绿灯等待功能：支持红绿灯变换等待行驶功能；

4)自动紧急制动：支持前车静止场景；支持前车制动场景；支持行人横穿马路避让场景；

5)支持自动驾驶模式与手动驾驶模式切换。

13、功能要求

1)应具有实现L4级别自动驾驶、自动避障、紧急停障、自动规划行驶路径等功能的完整条件；

2)应可实现识别红绿灯功能，顺利通过交叉路口功能；

3)应可实现障碍物、物体类别检测及车道线信息识别功能；

4)应可实现感知传感器类的故障设置；

5)应可实现读取和解析激光雷达、组合导航系统等传感器数据、并转换为ROS话题输出；

6)应可实现组合导航系统、SLAM等定位信息，得到车辆最优位姿估计；

7)应可实现结合车辆位姿及障碍物信息，创建周边障碍物地图；

8)应可实现进行路径规划，并结合障碍物地图信息，生成局部坐标系下无碰撞的期望路径；

9)应可实现根据期望路径和车辆状态，计算输出驱动系统、制动系统及转向系统的期望执行值；

10)应可实现在可视化界面遥控车辆、设置导航点、下发任务、显示车辆状态；

14、其他

1)驾驶模式：应有自动驾驶、遥控驾驶等驾驶模式

15、提供激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、单目摄像头对应数据驱动包、通讯协议、以及源代码。                                                                                                 三、配套软件技术要求

1、定位软件

1）支持根据IMU特性配置IMU标定参数；

2）支持实时发布接受传感器数据；

3）支持通过 RVIZ 或者 APP,观察定位情况。

2、感知软件

2.1激光雷达调试模块

1）支持连接状态测试；

2）支持修改点云大小和颜色类型；

3）支持激光雷达话题选择，显示点云数据。

4）提供对应的执行指令（后缀名为.bash指令和.launch指令），在系统终端中输入对应的.bash指令和.launch指令可以调用激光雷达对应的功能包并弹出对应的激光雷达点云图像。

5）可在可视化界面中订阅不同的Topic；可配置激光雷达的size； Alpha； Decay Time； Position Transfor； Color Transforme； Queue Size； Channel Name； Use rainbow；Invert Rainbow； Min Color； Max Color； Min Intensity； Max Intensity值

2.2毫米波与超声波调试模块

1）支持CAN通信接口测试；

2）支持超声波雷达数据调试；

3）软件支持接入超声波雷达，可实时显示超声波雷达模块的连接状态，可通过指示图标实时显示8个超声波雷达的状态，可同时采集8个超声波雷达探测到的障碍物距离，能够显示超声波雷达的布局，可进行障碍物的预警。

4）软件支持超声波雷达端口修改、数据波特率配置、超声波等待时间修改，提供对应CPP文件。

5）支持毫米波数据调试。

2.3摄像头调试模块

1）支持通过配置文件查看设备号、标定文件、帧率、图像分辨率等参数；

2）软件支持接入四个鱼眼摄像头,可显示四个摄像头的状态，通过指示图标可判断摄像头的状态；

3）软件可设置摄像头数据照相格式：可设置（JPG）MIPG格式或（BMP）YUY2两种格式；

4）在软件中可配置不同的亮度、对比度、色调、饱和度、清晰度、伽玛值、白平衡等。在实际使用过程中，根据所在的实验要求进行配置至合适的参数。

5）在选项-撷取选项中，可点击照相或开始撷取进行拍照或录像。录制开始时，可以选择所需保存到的文件夹和文件名，录制完成后，可点击选项-撷取-停止撷取。

6）提供对应的执行指令（后缀名为.bash指令和.launch指令），在系统终端中输入对应的.bash指令和.launch指令可以调用相机对应的功能包并弹出对应的相机拍摄画面。

7）提供修改操作指南，修改指定的launch文件可以修改调用的相机画面，在launch文件中，修改<param name=”video_device”, value=”/dev/video6” /> 中的video6，video6、video8、video10、video12其中分别对应四个方位的相机。

8）支持打开新终端，通过选择话题名称的方式显示摄像头图像；

2.4 IMU调试模块

1）支持配置话题名称、波特率、设备串口号、Frame_id、yaw角等参数；

2）提供对应的执行指令（后缀名为.bash指令和.launch指令），在系统终端中输入对应的.bash指令和.launch指令可以调用IMU对应的功能包并弹出对应的IMU画面。

3、建图软件

1）支持参数设置，包括IMU话题名、轮式底盘话题名、Lidar话题名、ros基础参数等；

2）支持以指令启动Lidar、IMU和Chassis传感器；

3）支持录制数据和播放数据；

4）支持数据播放设置，可设置播放速率、预积分等参数。

4、路径规划软件

1）支持参数设置，包括开启碰撞检测、碰撞距离、最小停止距离、轨迹分辨率、标准差等；

2）支持设置车辆位置、终点位置；

5、控制软件

1）支持参数设置，包括前瞻距离（最大距离和最小距离）、急停距离、前后轮轮距、延时补偿等；

2）支持以指令启动控制模块功能；

3）支持窗体查看控制过程中的运行日志。

6、标定软件

6.1 摄像头标定模块

1）支持摄像头录制数据和回放数据；

2）支持通过内参标定配置文件查看标定板参数、标定结果路径、保存图像命令、标定图像话题名等；

3）支持通过外参标定配置文件查看图像话题名称、摄像头初始参数、外参文件路径等；

6.2 IMU标定模块

1）支持IMU数据录制和回放数据；

2）支持通过内参标定配置文件查看IMU话题名称、保存文件夹路径、时间限制等；

3）支持从bag读取标定数据，包括gyr_n、gyr_w、acc_n、 acc_w等。

四、故障设置系统

提供软硬件故障设置系统，可在线设置软件故障、可使用平板电脑或手机等终端通过APP设置故障。能够满足感知传感器拆装、调试、测试、故障诊断、标定等教学任务。

1）软件故障：   

相机设备缺失故障：有

摄像头图像参数设置故障：有

激光雷达连接异常故障：有

激光雷达无数据故障：有

毫米波设备配置故障：有

IMU端口错误故障：有

IMU数据状态错误故障：有

超声波端口配置错误故障：有

超声波程序初始化故障：有

2）上位机APP设置硬件故障：  

激光雷达电源故障：有

毫米波电源故障：有

超声波电源故障：有

路由器电源故障：有                                                                                                                                                                                                       五、多传感器功能集成化可视化操作软件

多传感器功能集成化可视化操作软件，主要用于显示实验平台上各类传感器在ROS系统上的基本使用、功能展示以及界面数据可视化。一键式启动，无需配置。涉及的传感器包含相机、超声波雷达、RTK模组、多线雷达、面阵雷达、IMU惯性测量单元、毫米波雷达、CAN分析仪、BMS电池管理系统。可用于多传感器ROS模块化系统学习、简单的故障诊断等教学任务。

多传感器功能集成化可视化操作软件包括以下功能：

1、相机：

1）支持串口设置不同编号启动相机；

2）支持ROS节点开启相机，可通过订阅话题查看相机数据；

3）支持ROS节点启动相机AI物体识别功能。

2、超声波雷达

1）支持串口启动超声波雷达，超声波雷达测距信息可视化；

2）支持ROS节点开启超声波雷达，订阅话题查看超声波雷达数据；

3）支持车辆行驶时超声波停障功能，可调节行驶距离、速度、避障距离参数。

3、RTK模组

1）支持串口启动RTK定位，可观测当前车辆的经纬度、航向角、定位状态、卫星数等信息（仅限室外）；

2）支持多传感器功能集成化可视化操作软件在室外开启RTK，可通过车载导航地图查看当前设备的实时位置。

4、多线激光雷达

1）支持ROS节点开启多线雷达，订阅话题查看多线雷达数据；

2）支持激光雷达点云数据可视化。

5、IMU惯性测量单元

1）支持串口启动IMU惯性测量单元，IMU九轴姿态数据可视化（陀螺仪、加速度计、磁力计）；

2）支持ROS节点开启IMU，订阅话题查看IMU数据；

3）支持车辆里程计行驶路径可视化功能。

6、毫米波雷达

1）支持ROS节点开启毫米波雷达，订阅话题查看毫米波雷达数据。

7、CAN分析仪（底盘数据）

1）支持启动CAN分析仪，底盘数据信息可视化，如舵机转向角、行驶速度、急停状态等；

2）支持ROS节点开启CAN分析仪，订阅话题查看底盘数据；