黃毅，楊偉，吳浩宇

基于ZigBee無(wú)線通訊的自動(dòng)搬運(yùn)車輔助駕駛方案設(shè)計(jì)

黃毅，楊偉，吳浩宇

（西華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，四川 成都 610039）

自動(dòng)搬運(yùn)貨車為車間現(xiàn)代化生產(chǎn)物流帶來(lái)了便利，但在車際通訊方面仍存在一定缺陷。提出一種基于ZigBee無(wú)線通訊方式的廠房自動(dòng)搬運(yùn)車輔助駕駛設(shè)計(jì)方案，對(duì)方案中的車載交互單元和無(wú)線控制單元進(jìn)行了設(shè)計(jì)仿真和實(shí)際開(kāi)發(fā)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案的可行性。該方案可對(duì)潛在發(fā)生的危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行判斷和預(yù)警，有效避免事故的發(fā)生，一定意義上實(shí)現(xiàn)了智能交通中的安全預(yù)警自動(dòng)化，為特定場(chǎng)合安全駕駛系統(tǒng)的發(fā)展做出一定的探究，并提供一種新的思路。

輔助駕駛；無(wú)線通訊；ZigBee

在現(xiàn)代化生產(chǎn)加工過(guò)程中，物流環(huán)節(jié)占據(jù)較長(zhǎng)時(shí)間，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率、同時(shí)進(jìn)一步壓縮物流成本，自動(dòng)搬運(yùn)小車（Automatic Guided Vehicle，AGV）成為越來(lái)越多自動(dòng)化工廠的必要配置，其中在加工制造、醫(yī)療、煙草等行業(yè)已有了一定的運(yùn)用[1]?，F(xiàn)階段車間使用的自動(dòng)搬運(yùn)貨車通常采用的導(dǎo)引方式有：電磁引導(dǎo)、直接坐標(biāo)引導(dǎo)、磁帶導(dǎo)引、激光導(dǎo)航、光學(xué)導(dǎo)引及GPS導(dǎo)航等，相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用及研究通常著重于車輛自身的控制，眾多學(xué)者在軌跡跟蹤、控制系統(tǒng)及控制算法等研究方向上取得了一定成果[2]，但針對(duì)AGV車際之間實(shí)時(shí)通信的相關(guān)研究則相對(duì)欠缺。而有效提升自動(dòng)搬運(yùn)貨車之間的通信，避免車輛對(duì)地位置控制異常時(shí)出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況，對(duì)于自動(dòng)搬運(yùn)貨車的安全性提升則十分重要且亟待改善。

本文提出一種基于ZigBee無(wú)線通訊的輔助駕駛設(shè)計(jì)方案，利用ZigBee無(wú)線通訊其成本低、功耗小、可靠性高等特點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)車際之間行車數(shù)據(jù)等關(guān)鍵信息的交互，及時(shí)對(duì)周圍單元的行為進(jìn)行采集分析、預(yù)緊提示，并將數(shù)據(jù)傳輸至總控監(jiān)視平臺(tái)，進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)控制，從而實(shí)現(xiàn)安全輔助駕駛作用。將此運(yùn)用于廠區(qū)自動(dòng)搬運(yùn)貨車中，能夠有效提升車輛行駛過(guò)程中的信息交互能力，為車輛的駕駛安全提供更加可靠的保障，同時(shí)也為車間其他人員提供更多的安全信息提示，這為車間智能化發(fā)展及AGV車際通訊提供了一種新的思路。

1 方案原理及總體設(shè)計(jì)

1.1 Zigbee技術(shù)及相關(guān)理論

ZigBee技術(shù)是基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的無(wú)線協(xié)議，其中物理層和MAC層具體由協(xié)議負(fù)責(zé)，而網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層則由ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定。ZigBee技術(shù)具有成本低、功耗小、低復(fù)雜度、高性價(jià)等特點(diǎn)，得以在工業(yè)領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用[3]。另外，ZigBee技術(shù)因其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使得節(jié)點(diǎn)的自組網(wǎng)功能明顯優(yōu)于其他現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線通訊技術(shù)，常見(jiàn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括星形、Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)及簇狀網(wǎng)類型。本文將基于簇狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)搭建方案，該結(jié)構(gòu)適用于節(jié)點(diǎn)眾多的系統(tǒng)。

1.2 方案總體設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的輔助駕駛方案結(jié)構(gòu)如圖1所示。總檢測(cè)控制平臺(tái)作為方案的總控單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方案中所有設(shè)備的狀態(tài)并進(jìn)行有效控制?？偙O(jiān)測(cè)控制平臺(tái)數(shù)據(jù)均來(lái)自服務(wù)器，服務(wù)器端與車間網(wǎng)關(guān)（GateWay）節(jié)點(diǎn)通過(guò)TCP/IP協(xié)議通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與路由（Router）節(jié)點(diǎn)及路由節(jié)點(diǎn)之間則由ZigBee通訊進(jìn)行自組網(wǎng)，本方案中Router節(jié)點(diǎn)將由各自送搬運(yùn)貨車擔(dān)任。最終各個(gè)運(yùn)送目標(biāo)位置將作為目標(biāo)（Target）節(jié)點(diǎn)。

（1）總檢測(cè)控制平臺(tái)。是方案的主監(jiān)控單元，對(duì)方案整體進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集分析和監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)的采集和記錄可以有效安排運(yùn)輸任務(wù)并檢測(cè)各單元狀態(tài)。

（2）網(wǎng)關(guān)（GateWay）節(jié)點(diǎn)。每個(gè)車間配置一到數(shù)個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為車間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)對(duì)車間中運(yùn)送貨車進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)起和維護(hù)，從而保證運(yùn)送貨車之間網(wǎng)絡(luò)的有效建立，并可與總控監(jiān)測(cè)平臺(tái)及服務(wù)器進(jìn)行有效數(shù)據(jù)傳輸。

（3）路由（Router）節(jié)點(diǎn)。每個(gè)運(yùn)送貨車將自為一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)，可有效與周圍的運(yùn)送貨車進(jìn)行信息交互并可實(shí)時(shí)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通信，當(dāng)某些車輛因距離網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)而通訊減弱時(shí)，較近距離的搬運(yùn)貨車將可作為路由中繼，搭建較遠(yuǎn)處貨車與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的通訊橋梁，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸穩(wěn)定性。

（4）目標(biāo)（Target）節(jié)點(diǎn)。搬運(yùn)貨車運(yùn)送貨物的目的地將作為方案的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)路由節(jié)點(diǎn)即搬運(yùn)貨車之間的通訊可以有效校正搬運(yùn)貨車的運(yùn)輸路線，并輔助定位，從而保障運(yùn)輸?shù)臏?zhǔn)確性和高效性。

（5）安全監(jiān)控設(shè)備。作為車間安全人員，需要對(duì)異常進(jìn)行有效預(yù)警及防護(hù)。車間內(nèi)設(shè)置一定量的安全監(jiān)控設(shè)備，如提示器、手機(jī)警報(bào)等，通過(guò)藍(lán)牙（BlueTooth）通信與搬運(yùn)車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，方便安全人員有效對(duì)區(qū)域內(nèi)運(yùn)行車輛狀況進(jìn)行掌控，同時(shí)對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況進(jìn)行預(yù)防和處理，避免危險(xiǎn)發(fā)生。

圖1 輔助駕駛方案結(jié)構(gòu)

方案中自動(dòng)搬運(yùn)貨車單元的信息交互將作為一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，需要擔(dān)任起輔助駕駛方案中的路由（Router）節(jié)點(diǎn)重任，其通訊的質(zhì)量和效率將決定整個(gè)方案的效果好壞，因此對(duì)自動(dòng)搬運(yùn)貨車車載單元（OnBoard Unit）進(jìn)行了關(guān)鍵設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 車載設(shè)備單元結(jié)構(gòu)

車載設(shè)備單元中主要集成了定位模塊、無(wú)線通訊模塊、輔助模塊、人機(jī)交互模塊、外部操作接口模塊、車載單元控制處理器、外部交互接口及電源模塊幾大主要部分。其中，定位模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)搬運(yùn)貨車進(jìn)行自我定位作用，車載單元控制處理器則負(fù)責(zé)處理整車的行為狀態(tài)采集、接收信息的解析及緊急制動(dòng)等整車控制；無(wú)線通訊模塊主要負(fù)責(zé)車際之間信息的收發(fā)交互以及車與監(jiān)測(cè)設(shè)備之間信息交互，車內(nèi)數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并提供對(duì)外部車輛傳感器的交互操作接口以方便對(duì)自車更多狀態(tài)的采集和監(jiān)控，最終車際之間各車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)將通過(guò)人機(jī)交互模塊對(duì)外進(jìn)行顯示和交互操作。根據(jù)該車載設(shè)備單元整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體硬件實(shí)施方式如圖3所示。

車載設(shè)備單元硬件設(shè)計(jì)中，依據(jù)功能劃分的各個(gè)模塊分別集成了多種功能。輔助模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控自車運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，主要設(shè)備包括：溫濕度傳感器與氣體濃度傳感器，負(fù)責(zé)對(duì)貨物干燥狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)生火災(zāi)、水淋等險(xiǎn)情，溫度及氣體濃度變化將觸發(fā)報(bào)警機(jī)制；超聲波測(cè)距模塊負(fù)責(zé)對(duì)自車周圍環(huán)境障礙物進(jìn)行檢測(cè)和有效避障；定位模塊中陀螺儀負(fù)責(zé)對(duì)車輛自身的姿態(tài)、航向角等參數(shù)進(jìn)行采集，GPS模塊主要對(duì)自車進(jìn)行定位；電子羅盤則對(duì)車輛運(yùn)行的方位及速度、加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行采集。自車與外部的通訊主要由無(wú)線通訊模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行，車際通訊及車與車間網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通信由ZigBee模塊完成，車與安全監(jiān)控設(shè)備之間交互則由藍(lán)牙模塊執(zhí)行。人機(jī)交互模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)人與自動(dòng)貨車之間信息的監(jiān)控和控制的實(shí)施。車載設(shè)備單元運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)及操作指令收發(fā)通過(guò)人機(jī)交互界面進(jìn)行顯示和執(zhí)行。車載設(shè)備單元整體的控制邏輯流程如圖4所示。車輛無(wú)人駕駛狀態(tài)下的實(shí)際路徑規(guī)劃與控制等將由整車控制器處理，本文所設(shè)計(jì)的輔助駕駛方案不做具體設(shè)計(jì)考慮。

帕金森病患者因?yàn)椴u感更傾向于隱藏負(fù)面情緒，掩蓋疾病癥狀，這將加劇心理疾病的惡化。研究發(fā)現(xiàn)，30.5%的人會(huì)告訴任何他們認(rèn)為感興趣的人，11%的人會(huì)告訴家人、朋友和同事，33%的人只會(huì)告訴家人和密友，19.5%會(huì)告訴直系親屬，2.5%不會(huì)告訴任何人[19]。大多數(shù)帕金森病患者不愿意讓人知曉病情，加重患者的羞愧感、尷尬感和孤立感。

圖3 車載設(shè)備單元硬件具體實(shí)施方式

圖4 車載設(shè)備單元控制邏輯流程

2 方案仿真試驗(yàn)

為進(jìn)一步分析本文設(shè)計(jì)的輔助駕駛方案，特對(duì)整體方案進(jìn)行了模型搭建并進(jìn)行系統(tǒng)仿真，采用仿真手段可以確定實(shí)物計(jì)算與計(jì)算機(jī)仿真之間的誤差[4]。該仿真系統(tǒng)模擬了兩輛相對(duì)行駛的自動(dòng)貨車（A車和B車）初始運(yùn)動(dòng)速度分別為1和2且保持勻速行駛，在相距一定初始距離0的狀態(tài)下進(jìn)行信息的交互，即A車發(fā)送自身信息，B車接收并反饋信息，兩車在接收數(shù)據(jù)并解析完成后進(jìn)行緊急制動(dòng)操作來(lái)模擬計(jì)算兩車在某一速度下所需的最小安全距離值，仿真出事條件設(shè)定如表1所示。

表1 仿真初始條件設(shè)定

因此可以理論將兩車通訊之間的行駛距離分為如下幾個(gè)階段：

（1）A車開(kāi)始發(fā)送自身信息時(shí)，兩車處于的初始位置0，并保持自身初速度1；

（2）B車接收到A號(hào)車發(fā)來(lái)的消息，兩車此時(shí)相距的直線距離1，B車速度為2；

（3）B車進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、處理分析并發(fā)出相關(guān)信息所耗費(fèi)時(shí)間2后，兩車相距的距離2；

（4）A接收到B車反饋來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，兩車相距的距離3；

（6）最終兩車停下來(lái)相距距離5。

根據(jù)上述描述，假定兩車信息發(fā)送先于操作處理，且數(shù)據(jù)處理周期為5 ms，則2與4都為5 ms即0.005 s。同時(shí)為避免在制動(dòng)過(guò)程中運(yùn)輸貨物與車發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而造成不安全制動(dòng)，本次將兩車制動(dòng)減速度（1和2）設(shè)置2.5 m/s2，無(wú)線傳輸速度V設(shè)置為光速，最終可以得到上述各階段距離的關(guān)系表達(dá)式為：

式中：S為當(dāng)前階段兩車相距總距離；S-1為上一階段兩車相距距離；S為當(dāng)前階段兩車各自行駛距離。

根據(jù)式（1）并帶入兩車狀態(tài)參數(shù)可得到各個(gè)階段的位置距離表達(dá)式為：

在3時(shí)刻B車速度滿足條件為：

在4時(shí)刻B車速度滿足條件為：

依據(jù)上述各階段距離表達(dá)式的數(shù)學(xué)關(guān)系并通過(guò)MATLAB/Simulink軟件建立起如圖5所示仿真系統(tǒng)模型。

圖5 方案仿真模型圖

為便于通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，在仿真中采用兩輛車相對(duì)直線行駛的方式，并選取50 km/h作為兩車仿真制動(dòng)初試速度，且兩車制動(dòng)減速度保持大小相同為-2.5 m/s2。最終仿真得到兩車在以初始速度50 km/h的條件下相向而行、且在一次通訊后兩車分別進(jìn)行制動(dòng)的條件下最終兩車制動(dòng)距離為92.51 m，該仿真數(shù)據(jù)將作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的參照對(duì)比，以驗(yàn)證方案的通信能力是否能夠保障運(yùn)行車輛的緊急制動(dòng)安全。

3 方案實(shí)驗(yàn)分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證方案的工作性能，并與仿真數(shù)據(jù)形成比較，進(jìn)行了實(shí)車實(shí)驗(yàn)，兩臺(tái)試驗(yàn)車分別搭載車載設(shè)備單元，進(jìn)行六個(gè)類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具體如表2所示。設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)中，直角轉(zhuǎn)彎會(huì)車項(xiàng)測(cè)試了方案在兩車直角會(huì)車時(shí)，存在障礙物遮擋兩車通訊情況下的通信能力。而直線超車、直線相向會(huì)車、直線背離遠(yuǎn)去則測(cè)試了在直線狀態(tài)下兩車各運(yùn)行狀態(tài)下的通信能力。直線緊急停車測(cè)試了兩車在安全預(yù)緊狀態(tài)下的通信及制動(dòng)安全能力。十字路口會(huì)車則測(cè)試了路徑交叉狀態(tài)下的方案的通訊能力。

表2 實(shí)車實(shí)驗(yàn)設(shè)定

3.1 直角轉(zhuǎn)彎會(huì)車實(shí)驗(yàn)

如圖6（a）所示，兩次直角轉(zhuǎn)彎會(huì)車實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，因?yàn)樵囼?yàn)道路一側(cè)存在一片樹(shù)林，較大程度阻礙了兩臺(tái)試驗(yàn)車之間的通訊信號(hào)，以此測(cè)試方案在一側(cè)存在障礙物遮擋狀態(tài)下能否具有良好的通信能力，以驗(yàn)證方案是否能夠保證運(yùn)行車輛之間能夠?qū)崟r(shí)完成狀態(tài)交互以避免緊急情況出現(xiàn)。通過(guò)圖6（b）可知，兩車通信能力因?yàn)橐粋?cè)存在障礙其連通率有所波動(dòng)，且連通率與兩車距離存在正向關(guān)系，距離越長(zhǎng)，兩車連通率會(huì)略有下降。但是方案整體能夠在200 m直線距離范圍內(nèi)，即使通信車輛間存在遮擋也能夠保證90%以上的連通率。圖6（c）顯示了兩次實(shí)驗(yàn)中各車的實(shí)時(shí)速度，兩車在兩次實(shí)驗(yàn)中速度最大值均高于20 km/h，與實(shí)際方案運(yùn)行所搭載的車輛運(yùn)動(dòng)速度比較，較為真實(shí)地測(cè)試了方案在此狀態(tài)下的通訊能力，數(shù)據(jù)表明本方案能夠滿足此狀態(tài)下的通訊能力。

3.2 直線同向超車實(shí)驗(yàn)

在直線同向超車實(shí)驗(yàn)（圖7）過(guò)程中，兩車初始距離為26.5 m，之后兩車分別加速，兩車在速度達(dá)到30 km/h后A車緩慢降速、B車?yán)^續(xù)加速至42.1 km/h，并迅速超越A車，之后兩車均減速至停止。在此階段中，兩車因距離較短，連通率未出現(xiàn)波動(dòng)，始終保持在良好連通狀態(tài)（連通率100%）。數(shù)據(jù)表明短距離直線狀態(tài)下，本方案能夠保障正常工作速度范圍內(nèi)車際之間信息的良好交互。

3.3 直線相向會(huì)車實(shí)驗(yàn)

如圖8所示，在直線相向會(huì)車實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩車從直線相距456.6 m外相向行駛，行駛過(guò)程中兩車速度均達(dá)到50 km/h以上并保持一定時(shí)間，而數(shù)據(jù)反映，兩車距離會(huì)影響連通率的高低，當(dāng)兩車在相距400 m以外時(shí)，連通率偶爾會(huì)出現(xiàn)低于90%的情況，當(dāng)距離減小后，連通率能夠穩(wěn)定保持在90%以上。試驗(yàn)表明在此種行駛方式下，方案能夠保障良好的通信能力。

圖8 直線相向會(huì)車試驗(yàn)方式

3.4 直線背離遠(yuǎn)去實(shí)驗(yàn)

如圖9所示，在直線背離遠(yuǎn)去實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩車從相距0 m開(kāi)始向兩側(cè)直線駛開(kāi)，最終實(shí)驗(yàn)停止時(shí)相距490.3 m，在該區(qū)域內(nèi)，隨著距離增長(zhǎng)，連通率開(kāi)始下降，波動(dòng)范圍變大，但整體仍然保持80%連通率以上，這樣的距離范圍能夠保證離去的車輛在一定范圍內(nèi)仍然具有通訊能力，該距離反應(yīng)了兩節(jié)點(diǎn)之間的正常通信范圍大小，此數(shù)值越大就能夠有效拓寬方案整體的通訊范圍。試驗(yàn)驗(yàn)證500 m的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊能夠保證，當(dāng)該點(diǎn)作為路由節(jié)點(diǎn)事，整體方案能夠較大范圍能保證各節(jié)點(diǎn)之間良好通信。

圖9 直線背離遠(yuǎn)去實(shí)驗(yàn)

3.5 直線緊急制動(dòng)實(shí)驗(yàn)

本方案對(duì)預(yù)緊制動(dòng)要求較高，故直線緊急制動(dòng)實(shí)驗(yàn)（圖10）進(jìn)行三次，兩試驗(yàn)車速度在達(dá)到50～60 km/h后迅速制動(dòng)。表3數(shù)據(jù)顯示，第一次試驗(yàn)兩車距離在400 m外，連通率存在一次波動(dòng)，但整體仍保持在95%連通率以上；第2、3次實(shí)驗(yàn)一直保持良好連通，未出現(xiàn)異常波動(dòng)；三次制動(dòng)開(kāi)始速度均高于50 km/h，制動(dòng)長(zhǎng)度在85～130 m，其中三次制動(dòng)距離長(zhǎng)度有所變化主要由于制動(dòng)過(guò)程中的減速度大小略有不同而產(chǎn)生，第二次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真值（92.51 m）較為接近，且方案整體運(yùn)行效果良好。第三次緊急制動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，制動(dòng)減速度小于前兩次，因此最終的制動(dòng)距離長(zhǎng)度有所增加。但方案整體可以保持在50 km/h的初速度緊急制動(dòng)，最終距離在100 m以內(nèi)。而在此距離范圍本方案可以有效預(yù)警，及時(shí)通信而避免危險(xiǎn)發(fā)生。

圖10 直線緊急制動(dòng)實(shí)驗(yàn)

3.6 十字路口會(huì)車實(shí)驗(yàn)

十字路口會(huì)車實(shí)驗(yàn)（圖11）共進(jìn)行兩次，兩次實(shí)驗(yàn)最短交叉距離不同，分別為46.2 m和10.6 m，但第一次試驗(yàn)中兩車速度差距不大，相對(duì)速度變化較小，而第二次試驗(yàn)的時(shí)候兩車的速度差異較大，因此在該組試驗(yàn)下的連通率隨著距離變化比1組較大，但是整體仍能保持在90%以上連通率，所以本方案能夠保證運(yùn)行車輛行駛路徑交叉時(shí)的通信能力。

表3 制動(dòng)實(shí)驗(yàn)主要數(shù)據(jù)

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一種基于ZigBee無(wú)線通訊的廠區(qū)自動(dòng)搬運(yùn)貨車輔助駕駛設(shè)計(jì)方案，闡述了方案總體及各單元的設(shè)計(jì)方式，同時(shí)針對(duì)方案的通訊能力進(jìn)行了仿真預(yù)測(cè)并以具體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證對(duì)比。通過(guò)多類型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果驗(yàn)證了本文方案可保障在50 km/h速度范圍內(nèi)即使存在障礙物遮擋條件下，也可保持行駛單元間200 m距離范圍良好通訊能力及安全緊急制動(dòng)能力。因此該方案能夠滿足多種工況下車際之間通訊需要，能夠及時(shí)采集信息進(jìn)行預(yù)警，達(dá)到良好的輔助駕駛作用，在一定程度上提高了車輛的主動(dòng)安全性。同時(shí)方案增強(qiáng)了車與車單元之間的信息交互，有利于監(jiān)控活動(dòng)單元的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高行車的效率性和可靠性。本文方案可以有效運(yùn)用于低速狀態(tài)（車速低于50 km/h）下的各類場(chǎng)景環(huán)境，以增強(qiáng)單元之間的通信能力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化車際通訊，同時(shí)也為特殊場(chǎng)地自動(dòng)駕駛輔助方案的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

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Design of the Assisted Driving Scheme for Automatic Guided Vehicle Based on ZigBee Wireless Communication

HUANG Yi，YANG Wei，WU Haoyu

(School of Mechanical Engineering,Xihua University, Chengdu610039,China)

Automatic guided vehicle brings convenience to modern production and logistics of workshop, but there are still some deficiencies in inter-vehicle communication. This paper puts forward a schematic design of the assisted driving of automatic guided vehicle in the workshop based on ZigBee wireless communication mode, and carries out the design simulation of the vehicle-mounted interactive unit and the wireless control unit of the scheme, and then puts it into development, and finally verifies the feasibility through experiments. This scheme can predict and give warnings of the potential dangers, effectively avoid the accidents, realize the automation of intelligent traffic safety warning, throw light on the development of safe driving system in specific occasions, and provide a new perspective.

assisted driving；wireless communication；ZigBee

U461.91

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2020.02.008

1006－0316 (2020) 02－0044－09

2019－09－18

成都市科技項(xiàng)目（2016-RK00-00003-ZF）

黃毅（1993－），男，四川綿陽(yáng)人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橹悄芙煌ā?/p>

楊偉（1965－），男，四川崇州人，博士，教授、碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理、智能汽車。