CN103853155A - 智能车路口通行方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能车路口通行方法及系统，利用日志系统记录的前期人类驾驶过程中的日志数据辅助智能车在后的自动驾驶，与现有技术相比，本发明提供一种低成本、性能强的智能车利用路口记忆棒进行路口通行的方法及系统，可使得无人驾驶车在缺失精确地图、导航误差较大以及路口千差万别的情况下，完成车辆对于各个特定路口不同情况下的正确通行，可用于车辆的辅助驾驶和无人驾驶。

Description

智能车路口通行方法及系统

技术领域

本发明属于智能驾驶技术领域，尤其涉及一种智能车路口通行方法及系统。

背景技术

智能驾驶技术涉及信息工程、控制科学与工程、计算机科学、机械工程、数理科学、生命科学等诸多学科，是衡量一个国家科研实力和工业水平的重要标志。智能驾驶的出现，从根本上改变了传统的车辆驾驶方式，将驾驶员从“车-路-人”闭环系统中解放出来，利用先进的电子与信息技术控制车辆行驶，让驾驶活动中常规的、持久且疲劳的操作自动完成，人仅仅做高级的目的性操作，能够极大地提高交通系统的效率和安全性，具有广泛的社会应用价值。同时，智能驾驶技术的研究将极大地增强我国在汽车主动安全系统方面的核心竞力，对提升我国汽车电子产品和汽车产业自主创新能力具有重大的战略意义。

在智能车辆的研发过程中，能够在城市道路顺利通行，是通向车辆智能的必经之路，按照行驶类型的不同，可以分为道路中行驶、接近路口行驶和通过路口三个类型，其中路口通行，由于路况复杂，交通状况千差万别，以及地图匹配和导航精度较低等问题，一直以来都是无人驾驶车研究的难点之一。

经对现有智能驾驶系统的考察，多采用提高导航传感器精度，提高地图标注精度，提高算法模型复杂度等方法，这些方法有的需要消耗大量的人力物力财力，有的计算时间过长，影响智能驾驶系统响应实时性。鉴于此，如何在有限的代价下，获得实时而准确的路口通行方法，是一个非常需要深入研究的方向。

发明内容

本发明的目的是提供了一种智能车路口通行方法及系统，以解决现有技术中采用提高导航传感器精度，或者提高地图标注精度，或者提高算法模型复杂度等方法来实现智能驾驶时存在的消耗大量人力物力财力或者计算时间过长进而影响智能驾驶系统响应实时性的问题。

为了完成本发明目的，本发明提供了一种智能车路口通行方法，所述方法包括如下步骤：

第一步，记录前期人类驾驶过程中的日志数据；

第二步，调用所述日志数据，结合当前时刻自动驾驶的自主驾驶状态，完成路口通行。

优选地，所述第一步具体为，

步骤2a：在前期人类驾驶过程中，记录路口入口点，所述记录方法如下，当智能车停靠在交叉路口入口点的停止线处时，智能车日志系统对车辆当前位置的通过GPS、摄像头等设备进行记录和标定，得到路口的起始点综合信息，包括路口的GPS坐标、各个岔路口的角度和坐标以及路口图片和雷达数据信息。然后，所述日志系统对路口进行二维建模，将所有路况信息填充到该路段路口的路权雷达图中去；

步骤2b：当智能车从路口入口点按人类驾驶习惯以及遵守相关交通规则行驶至路口出口点过程中，所述智能车日志系统记录智能车行进的速度和方向操作以及实时检测到的智能车相对路口平面中行驶的精确位置，所述精确位置集合构成相对于所述路口平面的行驶轨迹；

步骤2c：当智能车通过路口出口点后，所述智能车日志系统在路口二维平面坐标系上对行驶过程中的离散数据点进行拟合，得到交叉路口通行轨迹，并将相对以及绝对的数据进行储存。

优选地，在所述步骤2c中，所述拟合是指在云模型的基础上利用逆向云发生器进行拟合。逆向云发生器是实现定量值到定性概念的转换模型，将一定数量的精确数据，即多次行驶所形成的的离散轨迹，转换为以数字特征表示的定性概念，即行驶的具体曲线方程。

优选地，所述第二步具体为，

步骤4a：当所述智能车自动驾驶接近交叉路口时，所述智能车通过导航模块获得所述交叉路口的动态信息，对所述交叉路口的停止线、交叉路口静态路标进行识别，将所述交叉路口的相关图片以及雷达信息进行存储，构建所述交叉路口平面二维图；

步骤4b：根据第一步中所述的日志数据，对所述交叉路口进行模式识别，利用即时定位与地图构建SLAM和图像特征识别与匹配，通过匹配路口GPS坐标、停止线信息找出符合要求的路口，将构建出的所述交叉路口平面二维图与所述第一步中的日志数据中存储的路口信息相匹配，得到当前所述交叉路口的路口入口点位置以及标定信息，所述智能车自动驾驶至所述交叉路口交叉点，稍微停留；

步骤4c：所述智能车从所述日志系统的路权雷达图中调用所述交叉路口行驶轨迹信息，与当前交叉路口平面构建的平面二维图相关信息进行对比、重叠和修正，得到当前智能车所要行驶的真正轨迹；

步骤4d：所述智能车沿轨迹行驶，同时，实时监测有无障碍以及随行、跟随车辆，在到达对面车道后，检测是否处于正确车道，智能车行驶达到交叉路口出口点，切换智能车行驶模式，离开所述交叉路口通行系统模块。

相应地，本发明提供了一种智能车路口通行系统，其特征在于，所述系统包括如下单元：前期人类驾驶日志数据单元和自动驾驶单元，

所述前期人类驾驶日志数据单元用于记录前期人类驾驶过程中的日志数据；

所述自动驾驶单元用于调用所述日志数据，结合当前时刻自动驾驶的自主驾驶状态，完成路口通行。

优选地，所述前期人类驾驶日志数据单元具体用于，

在前期人类驾驶过程中，记录路口入口点，所述记录方法如下，当智能车停靠在交叉路口入口点的停止线处时，智能车日志系统对车辆当前位置的通过GPS、摄像头等设备进行记录和标定，得到路口的起始点综合信息，包括路口的GPS坐标、各个岔路口的角度和坐标以及路口图片和雷达数据信息。然后，所述日志系统对路口进行二维建模，将所有路况信息填充到该路段路口的路权雷达图中去；

当智能车从路口入口点按人类驾驶习惯以及遵守相关交通规则行驶至路口出口点过程中，所述智能车日志系统记录智能车行进的速度和方向操作以及实时检测到的智能车相对路口平面中行驶的精确位置，所述精确位置集合构成相对于所述路口平面的行驶轨迹；

当智能车通过路口出口点后，所述智能车日志系统在路口二维平面坐标系上对行驶过程中的离散数据点进行拟合，得到交叉路口通行轨迹，并将相对以及绝对的数据进行储存。

优选地，所述拟合是指在云模型的基础上利用逆向云发生器进行拟合。

优选地，所述第二步具体为，

当所述智能车自动驾驶接近交叉路口时，所述智能车通过导航模块获得所述交叉路口的动态信息，对所述交叉路口的停止线、交叉路口静态路标进行识别，将所述交叉路口的相关图片以及雷达信息进行存储，构建所述交叉路口平面二维图；

根据第一步中所述的日志数据，对所述交叉路口进行模式识别，利用即时定位与地图构建SLAM和图像特征识别与匹配，通过匹配路口GPS坐标、停止线信息找出符合要求的路口，将构建出的所述交叉路口平面二维图与所述第一步中的日志数据中存储的路口信息相匹配，得到当前所述交叉路口的路口入口点位置以及标定信息，所述智能车自动驾驶至所述交叉路口交叉点，稍微停留；

所述智能车从所述日志系统调用所述交叉路口行驶轨迹信息，与当前交叉路口平面构建的平面二维图相关信息进行对比、重叠和修正，得到当前智能车所要行驶的真正轨迹；

所述智能车沿轨迹行驶，同时，实时监测有无障碍以及随行、跟随车辆，在到达对面车道后，检测是否处于正确车道，智能车行驶达到交叉路口出口点，切换智能车行驶模式，离开所述交叉路口通行系统模块。

本发明，与现有技术相比，提供一种低成本、性能强的智能车利用路口记忆棒进行路口通行的方法及系统，可使得无人驾驶车在缺失精确地图、导航误差较大以及路口千差万别的情况下，完成车辆路口通行，可用于车辆的辅助驾驶和无人驾驶。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的系统结构示意图；

图3为本发明的路口入口点示意图；

图4为本发明的路口通行过程示意图；

图5为本发明的路口出口点示意图；

图6为本发明实施例中使用逆向云发生器对行驶路线的众多离散精确点进行拟合的示意图；

图中，201-前期人类驾驶日志数据单元，202-自动驾驶单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的一种智能车路口通行方法，所述方法包括如下步骤：

S101，记录前期人类驾驶过程中的日志数据；

具体为:

a)首先记录路口入口点，在驾驶员驾车过程中，让驾驶员将智能车停靠在交叉路口入口点的停止线处之后，智能车日志系统对车辆当前位置的通过GPS、摄像头等设备进行记录和标定，得到路口的起始点综合信息，包括路口的GPS坐标、各个岔路口的角度和坐标以及路口图片和雷达数据信息。然后，所述日志系统对路口进行二维建模，将所有路况信息填充到该路段路口的路权雷达图中去；

b)驾驶员将智能车从入口点按人类驾驶习惯行驶至交叉路口出口点，行驶过程中驾驶员保持其驾驶习惯以及遵守相关交通规则。

c)在上述过程中，智能车的日志系统负责记录驾驶员对智能车进行的速度和方向操作，以及智能车在实时检测到的相对路口平面中行驶的精确位置，由一组运动的精确位置可以得到相对于路口平面的行驶轨迹。

d)当驾驶员通过出口点后，日志系统在路口二维平面坐标系上对行驶过程中的离散数据点进行拟合，在云模型的基础上利用逆向云发生器进行拟合，得到交叉路口通行轨迹，并将相对以及绝对的数据进行储存。

S102，调用所述日志数据，结合当前时刻自动驾驶的自主驾驶状态，完成路口通行。

具体为：

(e)在自动驾驶接近某交叉路口时，智能车通过导航模块获得指定路口GPS等动态信息。同时，对交叉路口停止线、交叉路口静态路标进行识别，将路口的相关图片以及雷达信息进行存储，构建路口平面二维图。

(f)通过步骤S101中的路口平面信息以及车辆GPS位置等信息，对路口进行模式识别。其中具体方法是SLAM以及图像特征识别与匹配，通过匹配路口GPS、停止线信息找出符合要求的路口，将构建出的路口平面图与人类驾驶所记录下的路口信息相匹配，将路口图片特征对应进行识别，得到当前路口对应的入口点位置以及标定信息。之后，车辆将自动驾驶至交通路口交叉点，稍微停留。

(g)智能车自动从日志系统的路权雷达图中，抽取出交叉路口行驶轨迹信息，与当前路口平面构建的平面图相关信息进行对比、重叠和修正，得到当前智能车所要行驶的真正轨迹。

(h)智能车自动驾驶沿轨迹行驶，同时实时使用雷达以及摄像头传感器等模块，实时监测有无障碍以及随行、跟随车辆，在到达对面车道后，检测是否处于正确车道，保证行车安全。

(i)智能车继续进行，直到车行驶达到交叉路口出口点，切换智能车行驶模式，离开路口通行系统模块。

与上述一种智能车路口通行方法相应地，本发明还提供了一种智能车路口通行系统，包括如下单元：前期人类驾驶日志数据单元201和自动驾驶单元202，

所述前期人类驾驶日志数据单元用于记录前期人类驾驶过程中的日志数据；

所述自动驾驶单元用于调用所述日志数据，结合当前时刻自动驾驶的自主驾驶状态，完成路口通行。

本发明实施方式中，安装有各类摄像头、雷达、GPS等传感器，用于路口显著性特征提取。如图3所示，只要接近路口入口点时，精确检测到一种显著性特征，如入口点停止线等，即可完成入口点定位。如图4所示，从通过入口点开始，对行驶轨迹采集精确GPS点，同时记录当前点航向角和此刻车辆速度。如图5所示，接近路口出口点，精确识别出口点，通过出口点，停止日志记录。如图6所示，使用逆向云发生器对行驶路线的众多离散精确点进行拟合。再次自动驾驶通过该路口时，接近路口入口点，如图3所示；精确检测到一种显著性特征，从日志系统中调取精确行驶轨迹点，自动逐点按所对应的航向角和速度行驶，如图4所示；自动驶出路口出口点，如图5所示。

本发明提供的智能车路口通行方法及系统具有显著的进步，已完成京津城际高速公路以及北京市丰台区万寿路口无人驾驶通行试验，车上装配了包括前后各1个单线激光雷达、1个前向4线激光雷达、1个前向8线激光雷达、1个后向毫米波雷达、1个前向PIKE100C摄像头在内的传感器，用于周边环境的感知。

目前已顺利完成18次京津城际高速公路的往返试验，达到了预期目的，并均可实现达到本发明中的有益效果。

在2013年第10次万寿路口智能驾驶试验中，试验地点是北京市丰台区万寿路口，试验中使用摄像头、雷达以及GPS，完成了路口通行，总里程0.5公里，平均时速15km，最高时速25km，油门操作181次，刹车操作10次，转向操作118次，油耗0.69升，全过程无人工干预，试验顺利完成，达到了预期目的，并实现本发明有益效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能车路口通行方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步，记录前期人类驾驶过程中的日志数据；

第二步，调用所述日志数据，结合当前时刻自动驾驶的自主驾驶状态，完成路口通行。

2.根据权利要求1所述的智能车路口通行方法，其特征在于，所述第一步具体为，

步骤2a：在前期人类驾驶过程中，记录路口入口点，所述记录方法如下，当智能车停靠在交叉路口入口点的停止线处时，智能车日志系统对车辆当前位置的通过GPS、摄像头等设备进行记录和标定，得到路口的起始点综合信息，包括路口的GPS坐标、二次停止线坐标、各个岔路口的角度和坐标以及路口图片和雷达数据信息。然后，所述日志系统对路口进行二维建模，将所有路况信息填充到该路段路口的路权雷达图中去；

所述路权雷达图是一种变粒度的信息融合方法，能够融合各类传感器的环境感知信息，并显示车辆拥有的路权空间及其变化趋势，实现辅助驾驶和无人驾驶。相对于传统方法，更加具有灵活性和普适性，利用较少存储空间和计算资源，完成人类驾驶行为的模拟和计算，对于每个人具有不同的特征值。

所述填充以及识别方法是一种“驾驶脑”的认知方法，其特征在于能够以人类的相关知识和先验为背景，进行智能有选择的识别和认知，从众多的信息来源中得到有效的信息，完成信息提取。

步骤2b：当智能车从路口入口点按人类驾驶习惯以及遵守相关交通规则行驶至路口出口点过程中，所述智能车日志系统记录智能车行进的速度和方向操作以及实时检测到的智能车相对路口平面中行驶的精确位置，所述精确位置集合构成相对于所述路口平面的行驶轨迹；

步骤2c：当智能车通过路口出口点后，所述智能车日志系统在路口二维平面坐标系上对行驶过程中的离散数据点进行拟合，得到交叉路口通行轨迹，并将相对以及绝对的数据进行储存。

3.根据权利要求2所述的智能车路口通行方法，其特征在于，在所述步骤2c中，所述拟合是指在云模型的基础上利用逆向云发生器进行拟合。

所述云模型以及逆向云发生器，是实现定量值到定性概念的转换模型，将一定数量的精确数据，即多次行驶所形成的的离散轨迹，转换为以数字特征表示的定性概念，即行驶的具体曲线方程。其既反映代表定性概念值的样本出现的随机性，又反映了隶属程度的不确定性，很好的显示出模糊性和随机性之间的关联，使得最终结果相对于其他特定拟合方法更加具有普适性和可信度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的智能车路口通行方法，其特征在于，所述第二步具体为，

步骤4a：当所述智能车自动驾驶接近交叉路口时，所述智能车通过导航模块获得所述交叉路口的动态信息，对所述交叉路口的停止线、交叉路口静态路标进行识别，将所述交叉路口的相关图片以及雷达信息进行存储，构建所述交叉路口平面二维图；

步骤4b：根据第一步中所述的日志数据，对所述交叉路口进行模式识别，利用即时定位与地图构建SLAM和图像特征识别与匹配，通过匹配路口GPS坐标、停止线信息找出符合要求的路口，将构建出的所述交叉路口平面二维图与所述第一步中的日志数据中存储的路口信息相匹配，得到当前所述交叉路口的路口入口点位置以及标定信息，所述智能车自动驾驶至所述交叉路口交叉点，稍微停留；

步骤4c：所述智能车从所述日志系统的路权雷达图中调用所述交叉路口行驶轨迹信息，与当前交叉路口平面构建的平面二维图相关信息进行对比、重叠和修正，并根据日志系统读出对于特定人的驾车行为所要行驶的真正轨迹；

步骤4d：所述智能车沿轨迹行驶，同时，实时监测有无障碍以及随行、跟随车辆，在到达对面车道后，检测是否处于正确车道，智能车行驶达到交叉路口出口点，切换智能车行驶模式，离开所述交叉路口通行系统模块。

5.一种智能车路口通行系统，其特征在于，所述系统包括如下单元：前期人类驾驶日志数据单元和自动驾驶单元，

所述前期人类驾驶日志数据单元用于记录前期人类驾驶过程中的日志数据；

所述自动驾驶单元用于调用所述日志数据，结合当前时刻自动驾驶的自主驾驶状态，完成路口通行。

6.根据权利要求5所述的智能车路口通行系统，其特征在于，所述前期人类驾驶日志数据单元具体用于，

在前期人类驾驶过程中，记录路口入口点，所述记录方法如下，当智能车停靠在交叉路口入口点的停止线处时，智能车日志系统对车辆当前位置的通过GPS、摄像头等设备进行记录和标定，得到路口的起始点综合信息，包括路口的GPS坐标、各个岔路口的角度和坐标以及路口图片和雷达数据信息。然后，所述日志系统对路口进行二维建模，将所有路况信息填充到该路段路口的路权雷达图中去；

当智能车从路口入口点按人类驾驶习惯以及遵守相关交通规则行驶至路口出口点过程中，所述智能车日志系统记录智能车行进的速度和方向操作以及实时检测到的智能车相对路口平面中行驶的精确位置，所述精确位置集合构成相对于所述路口平面的行驶轨迹；

当智能车通过路口出口点后，所述智能车日志系统在路口二维平面坐标系上对行驶过程中的离散数据点进行拟合，得到交叉路口通行轨迹，并将相对以及绝对的数据进行储存。

7.根据权利要求6所述的智能车路口通行系统，其特征在于，所述拟合是指在云模型的基础上利用逆向云发生器进行拟合。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的智能车路口通行系统，其特征在于，所述自动驾驶单元具体用于，

当所述智能车自动驾驶接近交叉路口时，所述智能车通过导航模块获得所述交叉路口的动态信息，对所述交叉路口的停止线、交叉路口静态路标进行识别，将所述交叉路口的相关图片以及雷达信息进行存储，构建所述交叉路口平面二维图；

根据第一步中所述的日志数据，对所述交叉路口进行模式识别，利用即时定位与地图构建SLAM和图像特征识别与匹配，通过匹配路口GPS坐标、停止线信息找出符合要求的路口，将构建出的所述交叉路口平面二维图与所述第一步中的日志数据中存储的路口信息相匹配，得到当前所述交叉路口的路口入口点位置以及标定信息，所述智能车自动驾驶至所述交叉路口交叉点，稍微停留；

所述智能车从所述日志系统的路权雷达图中调用所述交叉路口行驶轨迹信息，与当前交叉路口平面构建的平面二维图相关信息进行对比、重叠和修正，得到当前智能车所要行驶的真正轨迹；

所述智能车沿轨迹行驶，同时，实时监测有无障碍以及随行、跟随车辆，在到达对面车道后，检测是否处于正确车道，智能车行驶达到交叉路口出口点，切换智能车行驶模式，离开所述交叉路口通行系统模块。

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