本發明涉及一種按需調度的無軌道磁導航無人車系統，具體地，涉及一種沿著磁釘軌跡自動駕駛的無人車和一種按需求響應的調度系統。
背景技術：
磁導航能夠克服視覺、雷達、gps等導航方式可靠性差的缺點，具有不受雨、雪、霧等惡略天氣影響的優點。現有的城市公交系統，機場、碼頭、園區內的人工駕駛擺渡車等都不能做到按需運行，而且實際運營中人力投入較大且從駕駛員角度講，這類勞動也是非常枯燥無味。
技術實現要素：
針對現有這類應用，本發明的目的是提供按需調度的無軌道磁導航無人車系統。這種系統一方面可以把駕駛員從枯燥無味的勞動中解放出來；另一方面，車輛的使用是按需求調度，從而使得運營更加經濟環保。
為實現以上目的，所發明的按需調度磁導航無人車采用以下技術方案。
提出一種按需調度的無軌道磁導航無人車系統，包括車體、運動控制系統、車輛定位系統、車輛導航系統、磁釘軌跡和調度系統。
所述運動控制系統，包括轉向控制器系統，速度控制系統。
所述車輛定位系統，通過磁傳感器檢測和定位路面鋪設的磁釘，并通過對編碼磁釘序列的識別來實現車輛在整個運行環境中的定位。
所述車輛導航系統，根據當前車輛的定位信息和預先建立的曲率地圖來為車輛導航，生成轉向控制命令和速度控制命令，并輸出給運動控制系統。
所述磁釘軌跡其特征在于沿設定的軌跡間隔鋪設，鋪設的每個磁釘具有唯一的編號，并在關鍵的定位點處利用磁釘的ns極進行編碼標記，以使得車輛在識別到編碼序列時可以知道所處的磁釘編號。
所述調度系統，接受用戶有效的輸入，生成系統調度命令，并調度車輛自動完成用戶的請求任務。
所述的一種按需調度的無軌道磁導航無人車系統僅依賴于鋪設在路面上的磁釘路線，無人車可以和常規駕駛車輛共享道路，避免了常規有軌道車輛軌道對路面的占用。
所述路面鋪設的磁釘是按序編號的，如果已知當前磁釘的編號，即可知道車輛在整個磁釘軌跡上的縱向位置。
所述的車輛定位系統，定位算法融合了磁傳感器的數據以及車載里程計和慣性導航元件的數據，以達到車輛在磁釘軌跡上的實時定位。
所述的車輛導航系統中所用的曲率地圖是預先通過手動駕駛車輛沿軌跡線行駛得到，并按照磁釘編號有序存儲為地圖文件供自動駕駛時使用。
根據所述的曲率地圖，在已知車輛定位信息的情況下，可以得到車輛前方道路上的軌跡信息，從而在磁導航無人車這類感知傳感器無法獲得前方道路信息的系統中實現預瞄控制。
所述的磁釘軌跡，在軌跡的任何點處的曲率都是連續變化的。尤其在入彎道和出彎道時連續變化的曲率可以保證乘客乘坐的舒適性。
所述的調度系統，調度系統包括車載端人機交互界面、移動端（手機）的交互界面和調度服務器三部分。
所述的車載端人機交互界面，支持車輛狀態信息、位置信息、地圖信息、站點信息等的顯示，以及支持用戶手動啟動車輛、停止車輛和選擇目的站點等功能。
所述的移動端交互界面，遠程用戶可以使用移動端軟件提供的界面查看車輛狀態信息、位置信息、地圖信息、站點信息等，還可以通過移動端軟件提供的交互功能遠程發起用車需求，選擇站點等。
所述的調度服務器，作為媒介連接車載端控制器和移動端的通信，響應移動端的請求，并將請求發送給車載端，或者響應車載端并將車輛信息發送給移動端。
優選地，所述的調度服務器，在多車應用環境中，調度服務器端調度軟件在全局分配用戶請求，給無人車分配運輸任務，全局優化保證系統運行的有效性和經濟性。
所述的調度軟件，其特征在于其能夠解決多車多用戶在復雜場景應用中的運行死鎖問題，為系統的可靠運行提供保障。
更優選地，所述的調度服務器能夠監控和記錄車輛運行狀態和用戶的用車需求信息等。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯。
圖1為本發明的較佳實施例示意圖；
圖中：1為車體，2為轉向控制系統，3為方向盤角度傳感器，4為速度控制系統，5為磁尺，6為磁釘軌跡，7為上位機控制器，8為網絡通信設備，9為后臺服務器，10為移動端用戶設備，11為里程計。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明，以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
如圖1所示，為本發明所提出的一種按需調度的磁導航無人車的實施例，該系統由車載端，服務器，移動端三大部分組成。車載硬件配置上，包括車體1，由轉向控制系統2、方向盤角度傳感器3、速度控制系統4組成的運動控制系統，由磁尺5、里程計組成的車輛定位系統，上位機控制器7，網絡通信設備8，后臺服務器9，移動端用戶設備10和里程計11。本發明核心的部分是車輛定位系統和車輛導航系統，這兩部分的核心思想都通過軟件實現在上位機中。
車輛運動系統保證車輛可以由上位機的控制命令控制，保證車輛具有良好的機動性，是實現無人駕駛的基礎。對運動控制系統主要的指標要求是轉向響應速度要快，速度控制要平順。
車輛定位系統為無人車提供定位服務。由于高精度的gps和慣導價格昂貴，且gps信號容易受周圍建筑物和天氣的影響，所以在磁導航這類無人車上，一般沒有安裝高精度的gps和慣導。這就要求利用磁尺，里程計，方向盤編碼器等傳感器來實現車輛的定位。本實施例利用磁尺來檢測磁釘，并計算磁釘相對于車輛的位置。結合磁釘計數策略和基于里程計和方向盤角度的航位推算，可以實時得到車輛在局部坐標系下的位置。
車輛導航系統為車輛提供前方道路的信息。在已知車輛的定位信息后，本實施例利用曲率地圖來計算前方道路信息。曲率地圖是預先手動駕駛時建立的。曲率地圖信息表征了局部道路上各點的曲率信息，在實現了車輛的局部定位后，由曲率地圖信息可以得到前方道路的信息。曲率地圖的建立過程非常簡單，只需要手動駕駛車輛沿著軌跡線行駛一遍即可。曲率地圖信息在建圖過程中融合了磁尺數據、里程計數據、方向盤編碼信息以及磁釘計數結果。
網絡通信設備8用于上位機控制器與服務器9間的通信。上位機與服務器件交換的信息主要是車輛的運行狀態信息，用戶的請求信息等。在本發明中，服務器9是必須的，這是因為上位機和移動端用戶設備由于浮動的ip地址等原因，不能直接通信。所以需要服務器9上運行服務器軟件來連接兩者的通信。其次，服務器具有根據用戶請求規劃、調度車輛的運行。在復雜場景，客流量較大應用中，服務器的全局優化與調度可以顯著提高整個系統的運行效率。此外，服務器還具有監控車輛運行情況、記錄整個無人車系統運行數據和統計用戶請求等功能。
移動端用戶設備是遠程用戶請求用車的唯一手段。設備包括但不限于手機，ipad，平板電腦等。這類用戶設備一般支持第三方的應用軟件開發。為了能夠請求使用無人車，這類用戶設備上一般要運行基于桌面或web的應用軟件。應用軟件包括但不限于手機app，ipadapp，web網頁應用，或其它客戶端應用程序。
本實例整個系統的運行邏輯可以概括為以下六點：
1）沒有遠程用戶請求且車內無人，亦即沒有用車需求時，所有無人車都停在等待區處于待機狀態；
2）當有人上車并通過車內的人機交互界面輸入用車請求后，該無人車啟動，并按照用戶請求規劃路線，完成運輸任務；
3）當遠程用戶發起請求后，服務器做出仲裁并按照設定的邏輯調度一輛無人車啟動，同時給發起請求用戶反饋。響應請求的無人車按照規劃的路線行駛至用戶上車點，等待用戶上車確認后行駛，此后邏輯同2）；
4）當一輛車收到多個用戶請求時，該車按照這些用戶所在站點做出路徑規劃，保證所有用戶或者部分優先級較高的用車請求；
5）多車同時在環境運行的沖突解決由服務器端調度軟件全局優化解決，調度軟件要避免何種情形下的運行死鎖，保證整個系統穩定安全運行；
6）當沒有完成所有用戶請求任務后，大部分無人車自動停泊于設定區域，等待用戶請求，少數無人車可以按照設定軌跡繼續運行。
從本實施例可以看出，本發明提出的一種按需調度的無軌道磁導航無人車克服了現有擺渡車系統大部分時間運行效率低下的缺點，解放了勞動力，運行經濟環保，可優化空間大。所以具有很大的應用潛力。