[0001] 本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种控制系统。

[0002] 随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，智能机器人技术已经成为了国内外众多学者研究的热点。其中，服务型机器人开辟了机器人应用的新领域，服务型机器人的出现主要有以下三方面原因：第一方面，国内劳动力成本有上升的趋势；第二方面，人口老龄化和社会福利制度的完善为服务型机器人提供了广泛的市场应用前景；第三方面，人类想摆脱重复的劳动。比如目前的扫地车需要人工驾驶，功能单一，不够方便，故人工清扫被智能化的无人驾驶自动清扫所代替势不可挡。

[0003] 为了更方便的区分和定义自动驾驶技术，自动驾驶的分级就成了一件大事。目前全球汽车行业公认的两个分级制度分别是由美国高速公路安全管理局(简称NHTSA)和国际自动机工程师学会(简称SAE)提出的。其中，L4和L5级别的自动驾驶技术都可以称为完全自动驾驶技术，到了这个级别，汽车已经可以在完全不需要驾驶员介入的情况下来进行所有的驾驶操作，驾驶员也可以将注意力放在其他的方面比如工作或是休息。但两者的区别在于，L4级别的自动驾驶适用于部分场景下，通常是指在城市中或是高速公路上。而L5级别则要求自动驾驶汽车在任何场景下都可以做到完全驾驶车辆行驶。

[0004] 随着我国人口老龄化的加剧、用工荒的出现及用工成本的不断提高，直接导致了用户招工难、人员管理难、成本不断攀高的问题，人工被机械自动化所代替势不可挡。

[0005] 但是，现有技术中，在对车辆进行控制时，存在着诸多问题，比如，EPS控制器被干扰，控制系统灵敏度不高，拟人性不高等。

[0037] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

[0038] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

[0039] 图1为本发明实施例提供的控制系统结构示意图。该控制系统应用于车辆上，尤其是应用在可以自动驾驶的低速车辆上。为了进行区分，虚线为控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线，实线为控制信号的走向线。下文中的车身控制器(Body Control Module，BCM)可以为自动驾驶BCM，车辆控制单元可以为自动驾驶车辆控制单元(Automated Vehicle Control Unit，AVCU)，下文以车辆控制单元是AVCU为例进行说明。

[0040] 如图1所示，所述控制系统包括：电源控制单元(Power Control Unit，PCU)110、中央网关(Central Gateway，CGW)120、AVCU130、BCM140、电机控制器150、电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)控制器160、清扫刷控制器170以及引风机控制器180。

[0041] 所述PCU110，通过CAN总线分别和电池系统、EPS控制器160、AVCU130、BCM140相连接，用于对电池系统的电压进行转换处理，并将转换处理后的第一电压输出给EPS控制器160，将转换处理后的第二电压输出给AVCU130和BCM140。

[0042] 控制面板上具有“启动”按键，通过按压该按键，可以通过电池系统为PCU110上电，上电信号通过CAN总线，从电源系统的CAN端口传输到PCU110的CAN端口，PCU110可以对电池系统的电压进行转换处理，以避免EPS控制器160工作时，产生的磁场被电子设备干扰。PCU将第一电压传输到EPS控制器的CAN端口，将第二电压传输到AVCU130的CAN端口和BCM140的CAN端口。

[0043] 所述CGW120，和激光雷达通过标准插座接口相连接，用于接收激光雷达的环境感知数据，并将所述环境感知数据转发送给所述AVCU130。

[0044] 其中，标准插座接口可以是(Registered Jack，RJ)45接口，CGW上的RJ45接口和激光雷达上的RJ45接口相连接。进一步的，CGW120还可以向交互液晶屏发送车辆状态数据，以及接收交互液晶屏发送的人机交互数据，CGW120和交互液晶体也是通过又一RJ45接口相连接。CGW120还可以通过再一RJ45接口接收摄像头传输的视频数据，该视频数据可以通过CGW120传输到AVCU130，AVCU130对该视频数据进行存储，以便于后续利用该视频数据规划路径。

[0045] 所述AVCU130，和远程服务器或人机交互装置通过无线通信接口相连接，用于接收远程服务器或人机交互装置发送的操作指令，并对所述操作指令进行处理，生成清扫指令信号，接着根据所述清扫指令信号调用清扫区域信息和环境地图配置文件，并根据所述清扫区域信息和所述环境地图配置文件，生成清扫路径数据；和所述CGW120通过网络接口、通用串行接口相连接，用于接收CGW120传输的环境感知数据，从根据所述环境感知数据获取障碍物信息；和GPS接收机电连接，接收GPS接收机获取的位置信息和第一速度信息；接着，根据所述清扫路径数据、所述障碍物信息和所述位置信息，生成决策结果信息；根据所述决策结果信息，生成扭矩控制信息和转向控制信息；对所述转向控制信息和所述扭矩控制信息进行转换处理，将所述转换处理后的所述扭矩控制信息发送给电机控制器；并且，将转换处理后的所述转向控制信息发送给EPS控制器160。

[0046] 其中，无线通信接口可以包括4G(The fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards,4G)接口、5G(The fifth generation of mobile phone mobile communication technology standards,5G)接口、无线保真(Wireless Fidelity，WI-FI)接口中的任意一个或多个。AVCU130上电后，先要进行自检，在自检成功后，进入待机模式。此时，如果进入工作模式，AVCU130接收CGW120传输的环境感知数据。

[0047] 具体的，激光雷达扫描周围的物体，激光雷达转一圈之后，采集到环境感知数据，该些环境感知数据可以通过CGW120传输到AVCU130。

[0048] AVCU130接收到环境感知数据后，对该环境感知数据进行处理，生成激光点云数据，对该激光点云数据和从超声波雷达获得的障碍物距离信息进行融合处理，从中提取出障碍物信息。

[0049] 其中，AVCU130对收集到的环境感知数据进行解包、补偿处理，生成一个包含这一圈扫描到的多个激光点云数据。然后从激光点云数据和障碍物距离信息中提取到障碍物信息。示例而非限定，激光雷达的数量可以是一个，也可以是多个，当激光雷达的数量是多个时，可以对多个激光雷达的环境感知数据进行融合处理，从而得到激光点云数据。由此，提高了探测障碍物时的灵敏度。

[0050] AVCU130还从GPS接收器获取车辆的位置信息和第一速度信息。

[0051] AVCU130可以和GPS电连接(图中未示出)。

[0052] 具体的，在待机模式下，可以通过选择，进入不同的工作模式，例如“自动规划路径模式”(进行自动清扫路径规划，进行自动清扫)、“历史路径模式”(调用历史存储路径，进行自动清扫)、“手动驾驶模式”、“清扫路径采集模式”(手动驾驶并记录车辆运行路径、清扫刷操作信息等)和“地图采集模式”(记录车辆运行环境中的地图信息)等。

[0053] AVCU130可以接收操作指令，操作指令可以来自于远程服务器或人机交互装置。远程服务器可以根据AVCU130的应用场景而确定，当该AVCU130应用场景为扫地机时，该远程服务器可以是扫地机的服务器，该扫地机可以单独作业于一特定区域，比如封闭半封闭区域，也可由多台扫地机共同作业于同一区域的不同小区域，本申请对此并不限定。人机交互装置可以是车载app，通过操作车载app，可以产生操作指令。

[0054] AVCU130根据所述清扫路径数据、所述障碍物信息和所述位置信息，生成决策结果信息；根据所述决策结果信息，生成转向控制信息和扭矩控制信息；对所述转向控制信息和所述扭矩控制信息进行转换处理。此处的转换处理，主要是数据格式上的处理。

[0055] 其中，操作指令可以是一系列连续的操作指令，在一个示例中，当通过后台服务器接收到操作指令时，该操作指令可以是后台服务器上的几个连续指令之和，比如通过点击“启动”、“自动清扫”等指令，进而选择了对某区域进行自动清扫。在另一个示例中，当通过人机交互装置接收到操作指令时，该指令可以是对人机交互装置中的多个按键进行选择的多个指令之和。

[0056] 比如，在执行“地图采集模式”时，AVCU可以通过GPS获取到环境地图配置文件，并将该环境地图配置文件存储在存储设备中。

[0057] 在“历史路径模式”下，AVCU在接收到操作指令后，对该操作指令进行解析处理，生成清扫指令信号，该清扫指令信号可以包括清扫区域的边界信息和清扫该区域时对应的环境地图。此时，AVCU可以从存储设备中调用清扫区域信息和环境地图配置文件，以生成清扫路径数据。

[0058] 在从“历史路径模式”切换到“自动规划路径模式”时，AVCU可以结合前一时刻的清扫路径数据以及当前实时获取到的障碍物信息、位置信息，生成决策结果信息，并实时更新决策结果信息。

[0059] 所述电机控制器150，和AVCU的模拟输出端口相连接，用于根据转换处理后的所述扭矩控制信息，控制车辆的电机的转速。

[0060] 电机控制器150根据扭矩控制信息，控制电机以一定的扭矩运动，从而为车辆提供前进的动力。

[0061] 所述EPS控制器160，用于根据转换处理后的所述转向控制信息，控制车辆的EPS的转向。

[0062] 其中，其中，AVCU130的一个模拟输出端口连接到电机控制器的控制信号接口。

[0063] EPS是直接依靠EPS控制器160提供辅助扭矩的动力转向系统，当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，根据转向控制信号，EPS以对应的相对转动角位移进行转向控制。

[0064] 所述BCM140，通过CAN总线和AVCU相连接，用于从AVCU130获取清扫指令信息，并通过第一通用输入输出GPIO接口和轮速传感器相连接，根据所述清扫指令信息，向轮速传感器发送第一启动信号或第一关断信号，以启动或关闭所述轮速传感器，并在所述轮速传感器启动时，获取所述轮速传感器的脉冲信号，根据脉冲信号的频率，确定第二速度信息；以及，通过第二GPIO接口和清扫刷控制器相连接，通过第三GPIO接口和引风机控制器相连接，用于根据所述清扫指令信息，向清扫刷控制器以及引风机控制器发送第二启动信号或第二关断信号。

[0065] 在BCM140上电后，进行自检，主要检测供电是否正常和轮速传感器是否正常，并将检查结果发送给AVCU130，AVCU130接收到检查结果后，对AVCU130、BCM140的检查结果进行汇总，根据汇总结果，判断是否达到自检成功的条件，如果达到自检成功的条件，则通过CAN总线向BCM140发送自检成功的通知信号，BCM140接收到自检成功的通知信号后，进入待机模式。此时，BCM140可以根据自检成功的通知信号，进行灯光提示，比如，控制灯光系统以预设的频率闪烁预设时间，以提醒自检成功。

[0066] 当车辆从待机模式进入自动驾驶模式时，BCM140通过第一启动信号控制轮速传感器启动，相应的，当车辆从自动驾驶模式进入待机模式时，BCM140通过第一关断信号控制轮速传感器停止工作。其中，该第一启动信号和第一关断信号可以通过GPIO接口的高低电平来进行控制，示例而非限定，可以将启动设置为高电平，将停止设置为低电平。

[0067] 以清扫车为例，轮速传感器根据车速输出脉冲信号，BCM140读取脉冲信号频率，根据脉冲信号频率，确定转速，再根据转速，确定第二速度信息。后续，通过CAN总线，将第二速度信息发送给AVCU130，以使AVCU130根据第一速度信息，修正扭矩控制信息和转速控制信息，由此，提高了控制系统的控制精度。

[0068] BCM140在运行的过程中，可以进行轮速传感器的自检，采用的方法如下：

[0069] BCM140从所述AVCU130获取第一速度信息；计算所述第一速度信息和所述第二速度信息的差值；当所述差值大于预设的差值阈值时，确定轮速传感器故障，生成故障信息；将所述故障信息发送给所述AVCU130，以使所述AVCU130根据所述故障信息生成故障处理信息；接收AVCU130发送的故障处理信息；根据所述故障处理信息，控制所述轮速传感器关断。

[0070] 同时，BCM140还用以根据所述故障处理信息，生成喇叭驱动信号，并将所述喇叭驱动信号发送给所述喇叭，以使所述喇叭产生警示信息。

[0071] 其中，喇叭可以和BCM的GPIO接口相连接，预设的差值阈值可以根据实际情况设定，比如可以设置为2m/s。

[0072] BCM140控制灯光系统的启动或关闭。

[0073] 示例而非限定，灯光系统包括行车灯2个、前转向灯2个、后转向灯2个、刹车灯2个、示廓灯2个、倒车灯2个。上述的2个，分别设置在车辆的左右两侧。

[0074] 具体的，当车辆从“待机”模式进入“自动驾驶模式”时，清扫刷控制器170根据第二启动信号，控制清扫刷升降控制电机下降，控制清扫刷电机运转，进行清扫工作，引风机控制器180控制引风电机运转，将清扫的杂物进行回收。相应的，当车辆从“自动驾驶模式”进入“待机”模式时，清扫刷控制器170根据第二关断信号，控制清扫刷升降控制电机上升，控制清扫刷电机停止，从而停止清扫工作，引风机控制器180控制引风电机停止工作。

[0075] 所述清扫刷控制器170，根据所述第二启动信号，启动清扫刷电机和清扫刷升降控制电机，以使所述清扫刷升降控制电机控制清扫刷下降至清扫位置并通过清扫刷电机控制清扫刷的转速，进行清扫；或者，根据所述第二关断信号，关闭清扫刷电机和清扫刷升降控制电机，以使所述清扫刷升降控制电机控制清扫刷上升至非清扫位置并通过清扫刷电机控制清扫刷停止运转。

[0076] 具体的，清扫刷控制器170接收到第二启动信号后，启动清扫刷升降控制电机，清扫刷下降，同时，启动清扫刷电机，清扫刷开始运行，进行清扫工作,洒水系统也可以同时工作，以进一步提高清洁度。

[0077] 清扫刷控制器170接收到关断信号后，控制清扫刷升降控制电机停止工作，清扫刷上升，同时，关闭清扫刷电机，清扫刷停止运行，洒水系统也可以同时停止运行。

[0078] 进一步的，当AVCU130检测到减速带时，可以将检测信号发送给BCM140，BCM140可以向清扫刷控制器170发送检测信号，以使清扫刷升降控制器停止工作，清扫刷上升，以保护清扫刷，延长其寿命。

[0079] 所述引风机控制器180，用于根据所述第二启动信号，启动引风电机；或者，用于根据所述第二关断信号，关闭所述引风电机。

[0080] 具体的，引风电机在工作时，可以将清扫的杂物依靠吸力吸进车辆的垃圾储存箱中。

[0081] 进一步地，所述AVCU130还用于，从BCM140获取车辆的第二速度信息，对所述第一速度信息和所述第二速度信息进行融合处理，生成速度融合信息；根据所述速度融合信息，修正所述转向控制信息和所述扭矩控制信息。

[0082] 由于GPS和轮速传感器测量到的速度信息都存在着一定的误差，因此，对这两种速度信息进行融合处理后，生成速度融合信息，该速度融合信息用于后续的闭环控制，该融合信息相比单独的第一速度信息和第二速度信息，更加准确。通过该闭环控制，对控制信息，包括转向控制信息和扭矩控制信息，进行调整，提高了车辆整体的拟人化程度。

[0083] 进一步的，AVCU130对车辆的状态数据进行转换处理，比如车辆的工作模式、车辆的剩余电量等，并将转换处理后的所述状态数据发送给所述交互液晶屏，以使所述交互液晶屏显示转换处理后的状态数据。

[0084] 进一步的，所述控制系统还包括：电池系统；所述电池系统和控制面板相连接，在接收到控制面板的上电启动信号后，为所述PCU110提供电池系统的电压。

[0085] 进一步的，所述PCU110还用于，获取电源的供电信息，并将所述电源的供电信息通过控制器局域网络CAN总线发送给所述AVCU130，以使所述AVCU130对所述供电信息进行处理后，发送给交互液晶屏以显示所述供电信息。

[0086] 具体的，PCU110还可以监控EPS和BCM140等的供电情况，获取供电信息，并将供电信息通过CAN总线发送给AVCU130，AVCU130对供电情况进行汇总，并在供电异常，比如电压异常时，生成故障信息，该故障信息可以通过喇叭发出警示信号，以提醒车辆存在异常。

[0087] 进一步的，所述控制系统还包括：保险丝盒；

[0088] 所述保险丝盒用于为所述EPS、CGW120、所述AVCU130以及所述BCM140提供过流保护。

[0089] 通过应用本发明实施例提供的控制系统，可以通过PCU对电池系统的电压进行分压处理，并向EPS控制器单独供电，以减少对EPS控制器的干扰，同时该控制系统灵敏度更高，精度高、拟人性更高。

[0090] 专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。
专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

[0091] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

[0092] 以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。