CN106125731B - 一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制方法，包含以下步骤：S1、持续对无人驾驶车辆后方车辆是否发出声音信号进行检测；S2、检测到无人驾驶车辆后方车辆发出声音信号，则根据预设车辆识别规则对该声音信号进行分析，以确定后方车辆的类型；S3、根据后方车辆的类型，对后方车辆的超车意图执行相应的避让行驶操作策略。本发明还公开了一种无人驾驶车辆运动控制系统。本发明低成本、可靠性高，能有效提高无人驾驶车辆的行驶安全性及智能化水平。

Description

一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系 统及方法

技术领域

本发明涉及无人驾驶车辆领域，具体涉及一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统及方法。

背景技术

行驶环境感知是无人驾驶技术的重要内容，也是实现车辆辅助驾驶及自主驾驶的前提。目前无人驾驶车辆的环境感知系统侧重于车辆行驶前方状况的识别，利用雷达及车载视觉传感器对前方路面信息、障碍物以及信号灯等信息进行获取和分析，而对无人驾驶车辆行驶后方车辆的状态关注较少。

在实际的车辆行驶环境中，驾驶员经常需要根据后方车辆的鸣笛，来决定加速或者换道操作，特别是在后面有特殊用途车辆(救护车、警车等)鸣笛时，需要快速进行靠右行驶及让道操作。利用雷达及后置车载视觉设备虽然也可对无人驾驶车辆后方车辆的车速、车距等行驶信息进行获取，但在识别后方车辆行驶意图方面的实时性和可靠性方面还有一定的欠缺。此外，雷达以及车载视觉设备的精度容易受到雨、雾以及雪等天气的影响，从而减低无人驾驶车辆后方车辆行驶意图识别的效果，且成本不易控制。

由于无人驾驶技术目前仍在不停的发展之中，实际的道路中将会长期出现传统车辆和无人驾驶车辆并行的状态。因此，不仅要提高无人驾驶车辆前方行驶状况的感知，也要加强无人驾驶车辆对后方车辆驾驶意图的识别，提前做好防护措施，提高无人驾驶车辆的行驶安全性及智能化水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统及方法，低成本、可靠性高，能有效提高无人驾驶车辆的行驶安全性及智能化水平。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统，其特点是，包含：

主控制单元及分别与之连接的声音识别单元、图像采集单元及车速采集单元；

还包含声音采集单元，所述的声音采集单元与所述声音识别单元连接；

所述的声音采集单元，用于采集无人驾驶车辆后方车辆发出的声音信号；

所述的声音识别单元，用于对声音采集单元采集到的声音信号进行分析，并根据预设车辆识别规则对后方车辆的类型进行识别；

所述的图像采集单元，用于采集无人驾驶车辆前方及两侧车道的车流状态；

所述的车速采集单元，用于采集无人驾驶车辆前方车辆及后方车辆的行驶速度；

所述的主控制单元，用于对后方车辆的类型、无人驾驶车辆前方及两侧车道的车流状态和无人驾驶车辆前方车辆及后方车辆的行驶速度进行分析，并根据预设的车辆控制规则控制无人驾驶车辆执行相应的操作。

所述的预设车辆识别规则为：

对无人驾驶车辆后方车辆发出的声音信号进行时长和频率分析；

若后方车辆的声音信号为持续信号，持续时间超过预设阀值，并且声音信号的频率维持不变，则将后方车辆识别为特殊用途车辆；

若后方车辆的声音信号为间断信号，则将后方车辆识别为非特殊用途车辆。

所述的特殊用途车辆为救护车、消防车及警车中的一种或多种。

所述的声音采集单元包含依次连接的麦克风、运算放大器及AD转换模块，所述的AD转换模块与所述的声音识别单元连接。

所述的图像采集单元为一车载摄像头；所述的车速采集单元为一车载雷达。

所述的预设的车辆控制规则为：

若后方车辆被识别为特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行无条件避让行驶操作策略；

若后方车辆被识别为非特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行有条件避让行驶操作策略。

所述的有条件避让行驶操作策略包含：

检测无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度，并与无人驾驶车辆的当前速度进行比较；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度小于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆保持直行；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度大于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆将后方车辆的行驶速度与当前车道的最高限速进行比较；

若后方车辆的行驶速度大于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道；

若后方车辆的行驶速度小于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测当前车道前方的车流状态，判断是否具备加速行驶条件，若是，则无人驾驶车辆加速行驶，并将车速保持在大于后方车辆的行驶速度且小于当前车道的最高限速；若否，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道。

一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制方法，其特点是，包含以下步骤：

S1、持续对无人驾驶车辆后方车辆是否发出声音信号进行检测；

S2、检测到无人驾驶车辆后方车辆发出声音信号，则根据预设车辆识别规则对该声音信号进行分析，以确定后方车辆的类型；

S3、根据后方车辆的类型，对后方车辆的超车意图执行相应的避让行驶操作策略。

所述的步骤S2中，预设车辆识别规则为：

对无人驾驶车辆后方车辆发出的声音信号进行时长和频率分析；

若后方车辆的声音信号为持续信号，持续时间超过预设阀值，并且声音信号的频率维持不变，则将后方车辆识别为特殊用途车辆；

若后方车辆的声音信号为间断信号，则将后方车辆识别为非特殊用途车辆。

所述的步骤S3包含：

若后方车辆被识别为特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行无条件避让行驶操作策略；

若后方车辆被识别为非特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行有条件避让行驶操作策略；

所述的有条件避让行驶操作策略包含：

检测无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度，并与无人驾驶车辆的当前速度进行比较；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度小于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆保持直行；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度大于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆将后方车辆的行驶速度与当前车道的最高限速进行比较；

若后方车辆的行驶速度大于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道；

若后方车辆的行驶速度小于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测当前车道前方的车流状态，判断是否具备加速行驶条件，若是，则无人驾驶车辆加速行驶，并将车速保持在大于后方车辆的行驶速度且小于当前车道的最高限速；若否，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道。

本发明一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统及方法与现有技术相比具有以下优点：通过对无人驾驶车辆后方车辆的行驶意图进行识别，辅助无人驾驶车辆进行加速以及变道操作，加强无人驾驶车辆的行驶环境感知能力以及运动控制技术，提高无人驾驶车辆的行驶安全性及智能化水平。

附图说明

图1为本发明一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统的结构框图；

图2为本发明一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制方法的流程图；

图3为本发明工作过程示意图；

图4为实施例中车辆控制规则示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统，包含：主控制单元100及分别与之连接的声音识别单元200、图像采集单元300及车速采集单元400；还包含声音采集单元500，所述的声音采集单元500与所述声音识别单元200连接；所述的声音采集单元500，用于采集无人驾驶车辆后方车辆发出的声音信号，这里的声音信号主要为鸣笛声；所述的声音识别单元200，用于对声音采集单元500采集到的声音信号进行分析，并根据预设车辆识别规则对后方车辆的类型进行识别；所述的图像采集单元300，用于采集无人驾驶车辆前方及两侧车道的车流状态；所述的车速采集单元400，用于采集无人驾驶车辆前方车辆及后方车辆的行驶速度；所述的主控制单元100，用于对后方车辆的类型、无人驾驶车辆前方及两侧车道的车流状态和无人驾驶车辆前方车辆及后方车辆的行驶速度进行分析，并根据预设的车辆控制规则控制无人驾驶车辆执行相应的操作。

在本实施例中，如图1所示，较佳地，所述的声音采集单元500包含依次连接的麦克风501、运算放大器502及AD转换模块503，所述的AD转换模块503与所述的声音识别单元200连接，转换成数字信号便于识别分析；优选地，所述的图像采集单元300为一车载摄像头；所述的车速采集单元400为一车载雷达。

在本实施例中，较佳地，预设车辆识别规则为：对无人驾驶车辆后方车辆发出的声音信号进行时长和频率分析；若后方车辆的声音信号为持续信号，持续时间超过预设阀值，并且声音信号的频率维持不变，则将后方车辆识别为特殊用途车辆；若后方车辆的声音信号为间断信号，则将后方车辆识别为非特殊用途车辆；优选地，所述的特殊用途车辆为救护车、消防车及警车中的一种或多种；非特殊用途车辆为普通车辆。

在本实施例中，较佳地，所述的预设的车辆控制规则为：若后方车辆被识别为特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行无条件避让行驶操作策略，靠右让道行驶，在另外一些实施例中也可以靠左行驶；若后方车辆被识别为非特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行有条件避让行驶操作策略优选地，有条件避让行驶操作策略包含：检测无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度，并与无人驾驶车辆的当前速度进行比较；若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度小于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆保持直行；若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度大于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆将后方车辆的行驶速度与当前车道的最高限速进行比较；若后方车辆的行驶速度大于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件(右侧车道是否有车辆)，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道；若后方车辆的行驶速度小于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测当前车道前方的车流状态，判断是否具备加速行驶条件(当前车道前方是否有车辆)，若是，则无人驾驶车辆加速行驶，并将车速保持在大于后方车辆的行驶速度且小于当前车道的最高限速；若否，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道。

结合上述的无人驾驶车辆运动控制系统，本发明还公开了一种无人驾驶车辆运动控制方法，如图2所示，包含以下步骤：

S1、持续对无人驾驶车辆后方车辆是否发出声音信号进行检测；

S2、检测到无人驾驶车辆后方车辆发出声音信号，则根据预设车辆识别规则对该声音信号进行分析，以确定后方车辆的类型；

S3、根据后方车辆的类型，对后方车辆的超车意图执行相应的避让行驶操作策略。

所述的步骤S3包含：

若后方车辆被识别为特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行无条件避让行驶操作策略；

若后方车辆被识别为非特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行有条件避让行驶操作策略；

所述的有条件避让行驶操作策略包含：

检测无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度，并与无人驾驶车辆的当前速度进行比较；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度小于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆保持直行；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度大于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆将后方车辆的行驶速度与当前车道的最高限速进行比较；

若后方车辆的行驶速度大于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道；

若后方车辆的行驶速度小于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测当前车道前方的车流状态，判断是否具备加速行驶条件，若是，则无人驾驶车辆加速行驶，并将车速保持在大于后方车辆的行驶速度且小于当前车道的最高限速；若否，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道。

结合图3及图4，简述本发明的工作过程：

如图3所示，无人驾驶车辆10后方行驶有车辆20，车辆20可以为有人驾驶车辆或无人驾驶车辆。无人驾驶车辆10上安装有声音采集装置11、车载摄像头12以及车载雷达13等装置，声音采集装置11包含麦克风和运算放大器，可将车辆20发出的鸣笛声信号30转化成电压信号，并通过AD转换模块将其转换成数字。无人驾驶车辆10上还设有声音识别单元，用于进一步对鸣笛声信号30的时间长短以及频率进行分析，并将分析结果传输至无人驾驶车辆10的主控制单元，主控制单元根据分析结果对车辆20的行驶意图(超车意图)进行判断，并对车辆20的鸣笛操作做出响应。

如图4所示，无人驾驶车辆10通过声音采集装置11收集车辆20发出的鸣笛声信号30，并对鸣笛声信号30的时间长短和频率进行分析，若鸣笛声信号30持续时间超过一定时长(预设阈值)且频率基本维持不变时，则将车辆20识别为救护车、消防车、警车等特殊用途车辆，无人驾驶车辆10无条件靠右让道行驶。

若声音采集装置11收集到车辆20发出的鸣笛声信号30为间断信号时，无人驾驶车辆10开始识别车辆20的超车意图。无人驾驶车辆10利用车载雷达13检测车辆20的行驶速度，若车辆20的行驶速度小于无人驾驶车辆10的当前行驶速度时，无人驾驶车辆10对车辆20的鸣笛操作不予响应。

若车辆20的行驶速度大于无人驾驶车辆10的当前行驶速度时，将无人驾驶车辆10的车辆20的行驶速度与所在车道的最高限速作比较。

若车辆20的行驶速度大于所在车道的最高限速时，车载摄像头12检测无人驾驶车辆10右侧车道车流情况；若检测到右侧车道无车辆时，无人驾驶车辆10向右变换车道；若检测到右侧车道有车辆时，无人驾驶车辆10保持正常行驶状态，对车辆20的鸣笛操作不予响应。

若车辆20的行驶速度小于所在车道的最高限速时，车载摄像头12检测无人驾驶车辆10所在车道前方的车流情况；若检测到所在车道前方无车辆时，无人驾驶车辆10加速行驶，直到无人驾驶车辆10的速度大于车辆20的行驶速度，且小于所在车道的最高限速，无人驾驶车辆10结束调整，保持当前车道直行；若检测到所在车道的前方有车辆时，车载摄像头12检测无人驾驶车辆10右侧车道车流情况，若检测到右侧车道无车辆时，无人驾驶车辆10向右变换车道；若检测到右侧车道也有车辆时，无人驾驶车辆10保持当前状态，对车辆20的鸣笛操作不予响应。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统，其特征在于，包含：

主控制单元及分别与之连接的声音识别单元、图像采集单元及车速采集单元；

还包含声音采集单元，所述的声音采集单元与所述声音识别单元连接；

所述的声音采集单元，用于采集无人驾驶车辆后方车辆发出的声音信号；

所述的声音识别单元，用于对声音采集单元采集到的声音信号进行分析，并根据预设车辆识别规则对后方车辆的类型进行识别；所述的预设车辆识别规则为：对无人驾驶车辆后方车辆发出的声音信号进行时长和频率分析；若后方车辆的声音信号为持续信号，持续时间超过预设阀值，并且声音信号的频率维持不变，则将后方车辆识别为特殊用途车辆；若后方车辆的声音信号为间断信号，则将后方车辆识别为非特殊用途车辆；

所述的图像采集单元，用于采集无人驾驶车辆前方及两侧车道的车流状态；

所述的车速采集单元，用于采集无人驾驶车辆前方车辆及后方车辆的行驶速度；

所述的主控制单元，用于对后方车辆的类型、无人驾驶车辆前方及两侧车道的车流状态和无人驾驶车辆前方车辆及后方车辆的行驶速度进行分析，并根据预设的车辆控制规则控制无人驾驶车辆执行相应的操作；所述的预设的车辆控制规则为：若后方车辆被识别为特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行无条件避让行驶操作策略；若后方车辆被识别为非特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行有条件避让行驶操作策略；其中，所述的有条件避让行驶操作策略包含：

检测无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度，并与无人驾驶车辆的当前速度进行比较；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度小于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆保持直行；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度大于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆将后方车辆的行驶速度与当前车道的最高限速进行比较；

若后方车辆的行驶速度大于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道；

若后方车辆的行驶速度小于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测当前车道前方的车流状态，判断是否具备加速行驶条件，若是，则无人驾驶车辆加速行驶，并将车速保持在大于后方车辆的行驶速度且小于当前车道的最高限速；若否，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道。

2.如权利要求1所述的无人驾驶车辆运动控制系统，其特征在于，所述的特殊用途车辆为救护车、消防车及警车中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的无人驾驶车辆运动控制系统，其特征在于，所述的声音采集单元包含依次连接的麦克风、运算放大器及AD转换模块，所述的AD转换模块与所述的声音识别单元连接。

4.如权利要求1所述的无人驾驶车辆运动控制系统，其特征在于，所述的图像采集单元为一车载摄像头；所述的车速采集单元为一车载雷达。

5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的基于后方车辆行驶意图识别的无人驾驶车辆运动控制系统的无人驾驶车辆运动控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、持续对无人驾驶车辆后方车辆是否发出声音信号进行检测；

S2、检测到无人驾驶车辆后方车辆发出声音信号，则根据预设车辆识别规则对该声音信号进行分析，以确定后方车辆的类型；

S3、根据后方车辆的类型，对后方车辆的超车意图执行相应的避让行驶操作策略；

所述的步骤S2中，预设车辆识别规则为：

对无人驾驶车辆后方车辆发出的声音信号进行时长和频率分析；

若后方车辆的声音信号为持续信号，持续时间超过预设阀值，并且声音信号的频率维持不变，则将后方车辆识别为特殊用途车辆；

若后方车辆的声音信号为间断信号，则将后方车辆识别为非特殊用途车辆；

所述的步骤S3包含：

若后方车辆被识别为特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行无条件避让行驶操作策略；

若后方车辆被识别为非特殊用途车辆，则无人驾驶车辆对后方车辆的超车意图执行有条件避让行驶操作策略；

所述的有条件避让行驶操作策略包含：

检测无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度，并与无人驾驶车辆的当前速度进行比较；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度小于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆保持直行；

若无人驾驶车辆后方车辆的行驶速度大于无人驾驶车辆的当前速度，则无人驾驶车辆将后方车辆的行驶速度与当前车道的最高限速进行比较；

若后方车辆的行驶速度大于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道；

若后方车辆的行驶速度小于当前车道的最高限速，则无人驾驶车辆检测当前车道前方的车流状态，判断是否具备加速行驶条件，若是，则无人驾驶车辆加速行驶，并将车速保持在大于后方车辆的行驶速度且小于当前车道的最高限速；若否，则无人驾驶车辆检测右侧车道的车流状态，判断是否具备变道行驶条件，若否，则无人驾驶车辆保持直行；若是，则无人驾驶车辆向右变道。