CN105739495A - 行车路径规划方法、装置和自动转向系统 - Google Patents

Abstract

一种行车路径规划方法、装置和自动转向系统，属于汽车自动驾驶领域，为了解决现有规划路线行车中，行车被当前路段上的车辆等阻碍或限制的问题，技术要点是：由后台地图规划出多条起点到终点的行车路线，并选择其中一条路线行驶；其特征在于：行驶过程中，GPS定位装置检定当前行驶路线为规划路线；车辆的雷达对车辆周围障碍物检测，检测数据以坐标信息输入栅格图，并以栅格图的形式规划出最佳路线。效果是：以寻求规划路线上的最优路线的查找，从而实现自动驾驶过程中的路线规划。

Description

行车路径规划方法、装置和自动转向系统

技术领域

本发明属于汽车自动驾驶领域，涉及一种行车路径规划方法和装置。

背景技术

作为21世纪的交通工具，汽车在人类的工作生活中扮演着重要的角色，成为千万家庭不可或缺的一部分。马路上车辆越来越多，越来越拥挤，路况越来越复杂，这在给我们生活提供出行便捷性的同时，对驾驶员的要求越来越高，而且长期的低速拥挤路况容易使驾驶员疲劳，为降低驾驶员操作难度，提高行车安全，减少交通事故，让我们的出行路线更加科学、智能、合理。目前，现有技可以根据当前位置，设计规划出行车路线，司机可以根据导航，在该路线上行驶，然而，在行车路线确定后，一般的，行车过程往往还会收到当前路段上车辆的限值，而自动驾驶领域中，克服该行车路段的阻碍而规划出一条在行车路线上的最优路线是使得车辆自动驾驶得以实现的基础。在该规划路线的基础上，对于行驶道路上的其它车辆，实时设计本车的最优行驶路线，对于司机来说，会使得出行更为方便，因此，设计一种自动转向系统显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有规划路线行车中，行车被当前路段上的车辆等阻碍或限制的问题，本发明提出了一种行车路径规划方法，以寻求规划路线上的最优路线的查找，从而实现自动驾驶过程中的路线规划。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：由后台地图规划出多条起点到终点的行车路线，并选择其中一条路线行驶；其特征在于：行驶过程中，GPS定位装置检定当前行驶路线为规划路线；车辆的雷达对车辆周围障碍物检测，检测数据以坐标信息输入栅格图，并以栅格图的形式规划出最佳路线。

有益效果：

1)可以在规划路线上，得到当前车道中的阻碍，并规划车辆避开阻碍行驶；

2)适用性强，支持人工操作及自动控制两种方式，能够适用所有人群；

3)安全可靠，使用自动闭环控制，计算准确，并且在自动控制过程中，随时可以人为介入；

4)易于工程化，方便安装，在不更改传统汽车任何结构的情况下实现功能，易于后期增添配置；

5)响应快速、智能，由自动闭环控制，计算准确，响应速度快；

6)提高安全系数，降低了人工操作的错误操作，消除突发状况的反应时间；

7)简化操作，降低驾驶员操作难度；

8)提高驾驶文明，自动刹车可以减少行车过程中的强行并道等不文明驾驶行为。

9)结构简单，涉及的装置和系统主要通过电子元器搭建；

附图说明

图1为自动转向系统逻辑结构图；

图2为栅格图规划原理图；

图3为原点确定的示意图。

具体实施方式

实施例1:一种行车路径规划方法，由后台地图规划出多条起点到终点的行车路线，并选择其中一条路线行驶；行驶过程中，GPS定位装置检定当前行驶路线为规划路线；GSP定位装置可以实时定位，GPS定位装置起的是引导作用，是先有规划路线，然后GPS位置代表车辆作为动态追踪点，去描写轨迹。也就是说GPS定位位置永远都在后台地图的规划路径之上，不会偏离；即使真的有某个路口进错了，系统会重新规划新的路径，而GPS位置会作为新的路径的起点的；另外GPS仅有定位作用，它所代表的就是车辆在规划路径上的精确位置。车辆的雷达对车辆周围障碍物检测，检测数据以坐标信息输入栅格图，并以栅格图的形式规划出最佳路线。

车辆四周装有若干数量的雷达,通过雷达对车辆周围障碍物进行检测，检测数据以坐标信息输入栅格图,并通过行车记录仪的图像信息粗略的填写在栅格图上,栅格图以两个轴中点的连线的中点为原点，所述的轴是相对的两车轮的中心的连线，假设栅格图单元格尺寸为0.5m*0.5m，检测数据坐标落在某一单元格内,此单元格被涂成阴影，代表此处有障碍物，当前方阴影栅格不断接近原点所在单元格时，规划出的最佳路径是绕过该阴影栅格，在空白单元格内进行描点,规划出最佳路径。由此方法，可以在实际行车路段，面对其它车辆的阻碍和限制，自动根据阻碍和限制进行路线规划，进行自动行驶。

实施例2:具有与实施例1相同的技术方案，更为具体的是：当规划出描点的路径后,车辆继续行驶,由于行车记录仪安装位置固定,所以行车记录仪拍摄景象代表车头方向,即车辆行进方向。行车记录仪确认行进方向、行驶车道、目标车道位置，将图像信息反馈给主机，用以修正栅格图上车道信息，并确认描出的最佳路径坐标点是否正确。第一，后台地图信息中会有车道线数量信息，即当前行驶道路共有双(单)向四(八)车道，也会有相应车道线；第二，车辆栅格图中同样会有相同数量车道线信息建立在栅格图之上；第三，图像识别车道线信息，相当于GPS确定所在路径的精确位置一样，视频中通过图像整合、拼接得到车道全景信息，并将当前车道位置计算出来，用以输入栅格图中的原点位置；第四，通过栅格图中的最佳路线指导目标车道位置，再通过图像信息进行确认是否到达目标车道。

本实施例通过GPS定位装置和后台地图确定了起点和终点，在得到路线方案中，人工选择其中任一路线方案，即选择了将要走那几条路，车辆开始行驶，自动控制转向。对于具体的路况，通过雷达进行监测，行车记录仪辅助进行监测确认，如图2所示，通过雷达和视频进行监测，快速将数据处理成栅格图形式，并高频更新。如图2，标号为2的栅格所在位置为当前行驶车辆所在位置(下文中，安装有行车路径规划装置或自动转向系统的车辆的位置)，其余标号为1的栅格代表这三条车道上的其他车辆，通过电控单元结合各个车辆车速和位置规划得到当前最佳路径(栅格图方式)。同时电动转向机构结合当时车速控制方向盘按照规划路径行驶。

其中：图示状态的最佳路径高频更新，图示中如果前方车辆和车速高于本车，最佳路径一直是最佳路径的前半段，即保持直行，如果前方车速低于本车，则结合实际情况，本车会先直行，然后从左侧超车。

实施例3:一种行车路径规划装置，包括后台地图、GPS定位装置、雷达、主机；后台地图规划出多条起点到终点的行车路线，并选择其中一条路线行驶；行驶过程中，GPS定位装置检定当前行驶路线为规划路线；车辆的雷达对车辆周围障碍物检测，检测数据输入电控，电控以坐标信息输入栅格图，并以栅格图的形式规划出最佳路线。车辆四周装有若干数量的雷达,通过雷达对车辆周围障碍物进行检测，检测数据以坐标信息输入栅格图，栅格图以两个轴中点的连线的中点为原点，所述的轴是相对的两车轮的中心的连线，检测数据坐标落在某一单元格内,此单元格被涂成阴影，当前方阴影栅格不断接近原点所在单元格时，规划出的最佳路径是绕过该阴影栅格，在空白单元格内进行描点,规划出最佳路径。

实施例4:具有与实施例3相同的技术方案，更为具体的是，行车路径规划装置还包括行车记录仪，其用于确认行进方向、行驶车道、目标车道位置，将图像信息反馈给主机，用以修正栅格图上车道信息，并确认描出的最佳路径坐标点是否正确；所述的确认描点的最佳路径坐标点是否正确的方法是：

步骤一.后台地图信息中具有车道线数量信息；

步骤二.车辆栅格图中建立相同数量的车道线信息；

步骤三.行车记录仪采集的图像，由主机图像识别车道线信息，视频中通过图像整合、拼接得到车道全景信息，由此全景信息将当前车道位置计算出来，用以输入栅格图中的原点位置。本实施例中的行车路径规划装置可用于执行实施例1或2中的行车路径规划方法。

实施例5:一种自动转向系统，包括实施例3或4所述的行车路径规划装置、电动转向机构、所述电控单元控制电动转向机构沿行车路径规划装置输出的最佳路径的切向方向行驶。作为技术方案的优选，所述的自动转向系统还包括方向盘转角传感器和扭矩传感器，所述方向盘角度传感器输出的方向盘角度信号作为反馈输入电控单元，作为负反馈，可以进一步保证所述电动转向机构沿行车路径规划装置输出的最佳路径的切向方向行驶。所述扭矩传感器输出的扭矩超过限定值，则判断为人为操作方向盘，自动转向系统停止执行自动转向。车辆侧方位的雷达用以监测侧方位行驶车辆的距离，进而判断是否执行转向动作，如侧方位车距较近，车辆保持当前方向盘位置，电控单元重新规划最佳路径，车辆按照新建路径行驶至目的地。另外，当车辆自动控制时，有人为介入，方向盘扭矩传感器产生扭矩超过特定数值，系统判断转向系统由驾驶员接管，自动控制终止，需要恢复是需要按下自动转向功能键。

本实施例的自动转向系统结合在实际行车工况分析，考虑所有转向行为，为解放驾驶员方向盘操作，提高驾驶安全性，文明行车而设计。发明目的是：

1)操作简单、轻便，可靠：该系统与传统刹车系统功能一致，转向精准可靠，解放驾驶员方向盘控制行为。

2)自动切换功能：该系统具备自动控制开关功能，并且“人为优先”，当系统关闭时，与传统汽车转向功能一致；当系统开启时，一旦有人为介入操作，方向盘扭矩传感器产生扭矩超过特定数值，系统判断转向系统由驾驶员接管，自动控制终止，需要恢复是需要按下自动转向功能键。

3)提高安全系数：该系统开启时，自动计算最佳路线与最佳路径，能够做到文明驾驶，大大降低危险操作，提高驾驶安全系数。

实施例6:请参阅附图1，一种自动转向系统，主要由GPS定位装置、后台地图、行车记录仪、雷达、电控单元、电动转向机构、方向盘转角传感器、扭矩传感器和自动转向功能键组成。其中：

1)GPS定位装置：用于车辆的精准定位。

2)后台地图：提供最新版本详细地图信息，提供最佳行车路线方案。

3)行车记录仪、雷达：用于测量当前的道路信息，弥补GPS定位装置的数据缺陷，监测当前道路其他车辆的行车状态，为控制单元计算最佳路径提供条件。

4)电控单元：作为总体控制单元。第一，能够通过GPS定位装置和地图计算最佳线路方案；第二，能够通过GPS定位装置、行车记录仪和雷达判断当前道路条件，计算最佳行车路径；第三，按照最佳行车路径控制电动转向机构；第四，通过方向盘角度传感器信息修正车辆行车方向；第五，利用转矩传感器判断是否有人为介入方向盘的控制，如果有，则立即退出自动转向系统。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种行车路径规划方法，由后台地图规划出多条起点到终点的行车路线，并选择其中一条路线行驶；其特征在于：行驶过程中，GPS定位装置检定当前行驶路线为规划路线；车辆的雷达对车辆周围障碍物检测，检测数据以坐标信息输入栅格图，并以栅格图的形式规划出最佳路线。

2.如权利要求1所述的行车路径规划方法，所述以栅格图的形式规划出最佳路线的方法是：车辆四周装有若干数量的雷达,通过雷达对车辆周围障碍物进行检测，检测数据以坐标信息输入栅格图，栅格图以两个轴中点的连线的中点为原点，所述的轴是相对的两车轮的中心的连线，检测数据坐标落在某一单元格内,此单元格被涂成阴影，当前方阴影栅格不断接近原点所在单元格时，规划出的最佳路径是绕过该阴影栅格，在空白单元格内进行描点,规划出最佳路径。

3.如权利要求1所述的行车路径规划方法，当前车辆行驶偏离规划路线，GPS定位装置以当前位置作为新的路径的起点重新规划新的路径。

4.如权利要求1或2或3所述的行车路径规划方法，其特征在于，行车记录仪确认行进方向、行驶车道、目标车道位置，将图像信息反馈给主机，用以修正栅格图上车道信息，并确认描出的最佳路径坐标点是否正确。

5.如权利要求3所述的行车路径规划方法，其特征在于，确认描点的最佳路径坐标点是否正确的方法是：

步骤一.后台地图信息中具有车道线数量信息；

步骤二.车辆栅格图中建立相同数量的车道线信息；

步骤三.行车记录仪采集的图像，由主机图像识别车道线信息，视频中通过图像整合、拼接得到车道全景信息，由此全景信息将当前车道位置计算出来，用以输入栅格图中的原点位置；

步骤四.通过栅格图中的最佳路线指导目标车道位置，再通过图像信息进行确认是否到达目标车道。

6.一种行车路径规划装置，其特征在于，包括后台地图、GPS定位装置、雷达、主机；后台地图规划出多条起点到终点的行车路线，并选择其中一条路线行驶；行驶过程中，GPS定位装置检定当前行驶路线为规划路线；车辆的雷达对车辆周围障碍物检测，检测数据输入电控，电控以坐标信息输入栅格图，并以栅格图的形式规划出最佳路线。

7.如权利要求6所述的行车路径规划装置，其特征在于，车辆四周装有若干数量的雷达,通过雷达对车辆周围障碍物进行检测，检测数据以坐标信息输入栅格图，栅格图以两个轴中点的连线的中点为原点，所述的轴是相对的两车轮的中心的连线，检测数据坐标落在某一单元格内,此单元格被涂成阴影，当前方阴影栅格不断接近原点所在单元格时，规划出的最佳路径是绕过该阴影栅格，在空白单元格内进行描点,规划出最佳路径。

8.如权利要求6或7所述的行车路径规划装置，其特征在于，还包括行车记录仪，其用于确认行进方向、行驶车道、目标车道位置，将图像信息反馈给主机，用以修正栅格图上车道信息，并确认描出的最佳路径坐标点是否正确；所述的确认描点的最佳路径坐标点是否正确的方法是：

步骤一.后台地图信息中具有车道线数量信息；

步骤二.车辆栅格图中建立相同数量的车道线信息；

步骤三.行车记录仪采集的图像，由主机图像识别车道线信息，视频中通过图像整合、拼接得到车道全景信息，由此全景信息将当前车道位置计算出来，用以输入栅格图中的原点位置。

9.一种自动转向系统，其特征在于，包括权利要求5-7任一项所述的行车路径规划装置、电动转向机构、所述电控单元控制电动转向机构沿行车路径规划装置输出的最佳路径的切向方向行驶。

10.如权利要求9所述的一种自动转向系统，其特征在于，还包括方向盘转角传感器和扭矩传感器，所述方向盘角度传感器输出的方向盘角度信号作为反馈输入电控单元，所述扭矩传感器输出的扭矩超过限定值，则判断为人为操作方向盘，自动转向系统停止执行自动转向。