智能化无人驾驶电动汽车技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种智能化无人驾驶电动汽车。
背景技术
电动汽车越来越受到人们的关注，世界强国在电动汽车领域的竞争也
愈演愈烈。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合
道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，
其前景被广泛看好，甚至开始出现无人驾驶电动汽车，但当前技术尚不成
熟。
电动汽车的工作原理如下：蓄电池——电流——电力调节器——电动
机——动力传动系统——驱动汽车行驶。电动汽车的种类如下：纯电动汽
车(BEV)、混合动力汽车(PHEV)、燃料电池汽车(FCEV)。电动汽
车，相对燃油汽车而言，主要差别在于四大部件：驱动电机，调速控制器、
动力电池、车载充电器。相对于加油站而言，他有公用充电站。电动汽车
之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。
电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。
当前，无人驾驶电动汽车制造商的研发方向主要在于电动汽车正常行
驶时一些自动功能的实现，但由于发展时间有限，这些自动功能本身不够
完善，例如基于引导轨迹的无人驾驶电动汽车在行驶过程中还是会出现偏
离轨迹的情况，无法面对复杂的路面环境，且结构仍需要改进。
另外，对于一些特定的应用的场景就更缺乏关注，例如，电动汽车电
力不足需要充电时，现有技术中仅仅采用卫星导航设备提供一些基本的导
航服务，包括附近各个充电站的位置和相关路线，但无法为电动汽车选择
最合适的充电站进行充电，智能化水平仍有待提高。
因此，需要一种新型无人驾驶电动汽车，能够对基于引导轨迹的无人
驾驶电动汽车的驱动控制结构进行优化，提高控制精度以应对各种复杂的
路面环境，更重要的是，能够在卫星导航的基础上增加了充电站方便程度
比较的功能，以自动选择出能够最快提供充电服务的目标充电站，从而提
高整个电动汽车的智能化水准。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化无人驾驶电动汽车，首
先，以北斗星导航设备为基础设备，基于附近每一个充电站的占用百分比、
占用百分比权重、附近每一个充电站的GPS距离和距离权重计算附近每一
个充电站的便利程度，并选择出附近最方便的充电站，同时，完善现有技
术中基于引导轨迹的无人驾驶电动汽车的驱动控制设备。
根据本发明的一方面，提供了一种智能化无人驾驶电动汽车，所述电
动汽车包括北斗星导航设备、移动通信设备和凌阳SPCE061A芯片，北斗
星导航设备用于对电动汽车和附近各个充电站进行导航定位，移动通信设
备用于与远端的充电站管理服务器进行附近各个充电站的相关信息提取，
凌阳SPCE061A芯片与北斗星导航设备和移动通信设备分别连接，基于北
斗星导航设备和移动通信设备的输出确定电动汽车的目标充电站。
更具体地，在所述智能化无人驾驶电动汽车中，包括：齿轮齿条转向
器，设置在电动汽车的驱动车轮上方，用于将转向驱动电机与电动汽车的
驱动车轮连接；北斗星导航设备，用于接收北斗星导航定位卫星实时发送
的、电动汽车的当前北斗星导航位置，还用于接收北斗星导航电子地图中、
电动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的北斗星导航位置；移动
通信设备，设置在电动汽车的外侧，用于基于电动汽车的当前北斗星导航
位置从远端的充电站管理服务器处接收电动汽车的当前北斗星导航位置
附近各个充电站的占用百分比，还从远端的交通管理服务器处接收抵达当
前北斗星导航位置附近各个充电站所分别对应的各个路段的拥堵程度；电
量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电
量；光源设备，设置在电动汽车的底盘，由多个高亮白光LED组成，多个
高亮白光LED组成矩形LED矩阵且等间距排列，对电动汽车车下道路进
行照明；光电传感器，设置在电动汽车的底盘，由80个光敏电阻组成，
80个光敏电阻组成矩形光敏电阻矩阵且等间距排列，每一个光敏电阻组成
一个光电检测通道，用于检测电动汽车车下道路反射光源设备照明光的反
射光强度，其中，对于每一个光电检测通道，其正下方的道路有无引导轨
迹，反射光强度不同，其检测出的光电检测电压也不同；信号采集器，设
置在电动汽车的前端仪表盘内，与光电传感器连接，用于采样并输出每一
个光电检测通道输出的光电检测电压，信号采集器的采样频率为1毫秒；
运算放大器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与信号采集器连接，用于
将每一个光电检测通道的光电检测电压进行放大；8位模数转换器，设置
在电动汽车的前端仪表盘内，与运算放大器连接，用于将放大后的每一个
光电检测电压转换为数字信号，以获得对应的数字通道电压；转向控制器，
设置在电动汽车的前端仪表盘内，与凌阳SPCE061A芯片连接，用于基于
电动汽车的横向偏差计算电动汽车的转向齿轮转角，电动汽车的转向齿轮
转角用于将电动汽车从偏离引导轨迹状态恢复到位于引导轨迹正上方状
态；转向电机驱动器，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与转向控制器连
接，用于基于电动汽车的转向齿轮转角确定电机驱动控制信号；转向驱动
电机，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与转向电机驱动器和电动汽车的
驱动车轮分别连接，用于基于电机驱动控制信号控制驱动车轮的转向角
度，以将电动汽车从偏离引导轨迹状态恢复到位于引导轨迹正上方状态；
凌阳SPCE061A芯片，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与8位模数转换
器连接，接收每一个光电检测通道的数字通道电压，将每一个光电检测通
道的数字通道电压与预设数字电压阈值比较，当一个光电检测通道的数字
通道电压大于等于预设数字电压阈值时，将对应光电检测通道的偏差标志
设为1，当一个光电检测通道的数字通道电压小于预设数字电压阈值时，
将对应光电检测通道的偏差标志设为0，基于相邻光电传感器的间距、光
电检测通道的数量和每一个光电检测通道的偏差标志计算电动汽车的横
向偏差；其中，凌阳SPCE061A芯片还与移动通信设备、电量检测设备和
北斗星导航设备分别连接，当实时剩余电量小于等于预设电量阈值时，启
动移动通信设备和北斗星导航设备，从北斗星导航设备处接收当前北斗星
导航位置和附近各个充电站的北斗星导航位置，将当前北斗星导航位置发
送给移动通信设备以获得附近各个充电站的占用百分比以及附近各个充
电站分别对应的各个路段的拥堵程度，基于当前北斗星导航位置和附近各
个充电站的北斗星导航位置确定当前北斗星导航位置到附近各个充电站
的北斗星导航位置的各个充电站北斗星导航距离；凌阳SPCE061A芯片还
基于每一个充电站对应的路段的拥堵程度、拥堵程度权重、附近每一个充
电站的占用百分比、占用百分比权重、附近每一个充电站的北斗星导航距
离和距离权重计算附近每一个充电站的便利程度；拥堵程度越低，便利程
度越高，占用百分比越低，便利程度越高，北斗星导航距离越短，便利程
度越高，凌阳SPCE061A芯片选择便利程度最高的附近充电站作为目标充
电站。
更具体地，在所述智能化无人驾驶电动汽车中：移动通信设备为频分
双工通信设备。
更具体地，在所述智能化无人驾驶电动汽车中，所述电动汽车还包括：
FLASH存储芯片，用于预先存储拥堵程度权重、占用百分比权重和距离权
重。
更具体地，在所述智能化无人驾驶电动汽车中：拥堵程度权重、占用
百分比权重和距离权重均为预设固定数值。
更具体地，在所述智能化无人驾驶电动汽车中：凌阳SPCE061A芯片
根据目标充电站的北斗星导航距离和目标充电站对应的路段的拥堵程度
确定实时控制速度。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的智能化无人驾驶电动汽车的结构方
框图。
附图标记：1北斗星导航设备；2移动通信设备；3凌阳SPCE061A
芯片
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的智能化无人驾驶电动汽车的实施方案进
行详细说明。
传统能源汽车发展数百年以来，其弊端不断呈现，尤其是近年随着经
济的发展和人们生活水平的提高，私家车数量的巨幅增长，传统能源汽车
带来的空气污染、噪声污染、城市拥堵以及能源耗尽等缺点变得更加突出，
已经对人们的工作和生活造成了不利影响。
新能源汽车，尤其是电动汽车，由于具有以下优点而逐渐成为传统能
源汽车的替代发展方向：①零排放，电动汽车使用电能，在行驶中无废气
排出，不污染环境；②电动汽车比汽油机驱动汽车的能源利用率要高；③
因使用单一的电能源，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气系统，
所以结构较简单，占用面积相对较小；④噪声小；⑤可在用电低峰时进行
汽车充电，可以平抑电网的峰谷差，使发电设备得到充分利用。甚至开始
出现智能化水平更高的无人驾驶电动汽车。
然而，由于无人驾驶电动汽车发展时间较短，在行驶中的一些问题在
现有技术中仍没有得到妥善的解决，甚至还需要人工参与完成：①基于引
导轨迹的无人驾驶电动汽车控制精度不高，偏离引导轨迹的情况时有发
生；②导航功能不够完备，例如在电量不足时，无法确定附近最合适的充
电站作为目标充电站以前往充电。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化无人驾驶电动汽车，一
方面，能够建立新的基于引导轨迹的电动汽车驱动控制结构，提高无人驾
驶的引导精度，另一方面，能够根据北斗星导航信息在确定附近各个充电
站位置的同时，选择出最方便的充电站为无人驾驶电动汽车提供充电服
务。
图1为根据本发明实施方案示出的智能化无人驾驶电动汽车的结构方
框图，所述电动汽车包括北斗星导航设备、移动通信设备和凌阳SPCE061A
芯片，北斗星导航设备用于对电动汽车和附近各个充电站进行导航定位，
移动通信设备用于与远端的充电站管理服务器进行附近各个充电站的相
关信息提取，凌阳SPCE061A芯片与北斗星导航设备和移动通信设备分别
连接，基于北斗星导航设备和移动通信设备的输出确定电动汽车的目标充
电站。
接着，继续对本发明的智能化无人驾驶电动汽车的具体结构进行进一
步的说明。
所述电动汽车包括：齿轮齿条转向器，设置在电动汽车的驱动车轮上
方，用于将转向驱动电机与电动汽车的驱动车轮连接。
所述电动汽车包括：北斗星导航设备，用于接收北斗星导航定位卫星
实时发送的、电动汽车的当前北斗星导航位置，还用于接收北斗星导航电
子地图中、电动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的北斗星导航
位置。
所述电动汽车包括：移动通信设备，设置在电动汽车的外侧，用于基
于电动汽车的当前北斗星导航位置从远端的充电站管理服务器处接收电
动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的占用百分比，还从远端的
交通管理服务器处接收抵达当前北斗星导航位置附近各个充电站所分别
对应的各个路段的拥堵程度；电量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，
用于检测蓄电池的实时剩余电量。
所述电动汽车包括：光源设备，设置在电动汽车的底盘，由多个高亮
白光LED组成，多个高亮白光LED组成矩形LED矩阵且等间距排列，对
电动汽车车下道路进行照明；光电传感器，设置在电动汽车的底盘，由80
个光敏电阻组成，80个光敏电阻组成矩形光敏电阻矩阵且等间距排列，每
一个光敏电阻组成一个光电检测通道，用于检测电动汽车车下道路反射光
源设备照明光的反射光强度，其中，对于每一个光电检测通道，其正下方
的道路有无引导轨迹，反射光强度不同，其检测出的光电检测电压也不同。
所述电动汽车包括：信号采集器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，
与光电传感器连接，用于采样并输出每一个光电检测通道输出的光电检测
电压，信号采集器的采样频率为1毫秒；运算放大器，设置在电动汽车的
前端仪表盘内，与信号采集器连接，用于将每一个光电检测通道的光电检
测电压进行放大；8位模数转换器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与
运算放大器连接，用于将放大后的每一个光电检测电压转换为数字信号，
以获得对应的数字通道电压。
所述电动汽车包括：转向控制器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，
与凌阳SPCE061A芯片连接，用于基于电动汽车的横向偏差计算电动汽车
的转向齿轮转角，电动汽车的转向齿轮转角用于将电动汽车从偏离引导轨
迹状态恢复到位于引导轨迹正上方状态；转向电机驱动器，设置在电动汽
车的驱动车轮上方，与转向控制器连接，用于基于电动汽车的转向齿轮转
角确定电机驱动控制信号。
所述电动汽车包括：转向驱动电机，设置在电动汽车的驱动车轮上方，
与转向电机驱动器和电动汽车的驱动车轮分别连接，用于基于电机驱动控
制信号控制驱动车轮的转向角度，以将电动汽车从偏离引导轨迹状态恢复
到位于引导轨迹正上方状态。
所述电动汽车包括：凌阳SPCE061A芯片，设置在电动汽车的前端仪
表盘内，与8位模数转换器连接，接收每一个光电检测通道的数字通道电
压，将每一个光电检测通道的数字通道电压与预设数字电压阈值比较，当
一个光电检测通道的数字通道电压大于等于预设数字电压阈值时，将对应
光电检测通道的偏差标志设为1，当一个光电检测通道的数字通道电压小
于预设数字电压阈值时，将对应光电检测通道的偏差标志设为0，基于相
邻光电传感器的间距、光电检测通道的数量和每一个光电检测通道的偏差
标志计算电动汽车的横向偏差。
其中，凌阳SPCE061A芯片还与移动通信设备、电量检测设备和北斗
星导航设备分别连接，当实时剩余电量小于等于预设电量阈值时，启动移
动通信设备和北斗星导航设备，从北斗星导航设备处接收当前北斗星导航
位置和附近各个充电站的北斗星导航位置，将当前北斗星导航位置发送给
移动通信设备以获得附近各个充电站的占用百分比以及附近各个充电站
分别对应的各个路段的拥堵程度，基于当前北斗星导航位置和附近各个充
电站的北斗星导航位置确定当前北斗星导航位置到附近各个充电站的北
斗星导航位置的各个充电站北斗星导航距离。
其中，凌阳SPCE061A芯片还基于每一个充电站对应的路段的拥堵程
度、拥堵程度权重、附近每一个充电站的占用百分比、占用百分比权重、
附近每一个充电站的北斗星导航距离和距离权重计算附近每一个充电站
的便利程度；拥堵程度越低，便利程度越高，占用百分比越低，便利程度
越高，北斗星导航距离越短，便利程度越高，凌阳SPCE061A芯片选择便
利程度最高的附近充电站作为目标充电站。
可选地，在所述电动汽车中：移动通信设备为频分双工通信设备；所
述电动汽车还包括：FLASH存储芯片，用于预先存储拥堵程度权重、占用
百分比权重和距离权重；拥堵程度权重、占用百分比权重和距离权重均为
预设固定数值；以及凌阳SPCE061A芯片可以根据目标充电站的北斗星导
航距离和目标充电站对应的路段的拥堵程度确定实时控制速度。
另外，北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统
(BDS)，是继美全球定位系统(GPS)和俄罗斯GLONASS之后第三个
成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范
围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服
务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定
位精度优于20m，授时精度优于100ns。
2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，
北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。
采用本发明的智能化无人驾驶电动汽车，针对现有技术中无人驾驶电
动汽车缺乏高精度驱动控制机制以及缺乏附近充电站比较机制的技术问
题，一方面，引用高精度的光电传感器为电动汽车的驱动控制提供准确的
引导信息，另一方面，引用了北斗星导航设备、无线通信设备以及有效的
比较模式用于选择能够最快提供充电服务的充电站，从而解决了上述技术
问题。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施
例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离
本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术
方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，
凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例
所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的
范围内。