CN106340197A - 一种车路协同辅助驾驶系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车路协同辅助驾驶系统及方法，该系统包括路侧设备和车载设备，路侧设备包括激光检测模块、通信模块和路侧主控模块，车载设备安装于车辆上并与车载电脑连接；激光检测模块对第一检测范围内的物体进行检测，获取该检测范围内各个车辆的车辆路况信息，并传输给路侧主控模块；路侧主控模块确定每一车辆对应的车辆路况信息，并通过通信模块与第一通信范围内的各个车载设备进行通信，将车辆路况信息传输给对应车辆的车载设备；车载设备将接收到的所述车辆路况信息传输给各自对应的主控电脑。本发明所提供的车路协同辅助驾驶系统及方法可以为自动驾驶或辅助驾驶车辆提供精确的路况信息，为车辆的路径规划和通行策略提供数据支持。

Description

一种车路协同辅助驾驶系统及方法

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，具体涉及一种车路协同辅助驾驶系统及方法。

背景技术

随着辅助驾驶和自动驾驶技术的不断发展，与之配套的车路协同辅助驾驶系统越来越受到重视。完善的车路协同辅助驾驶系统不仅可以为车辆提供位置、车间距、速度等信息，而且可以为车辆在复杂路况的交通路口提供会车/跟车预警、红路灯信息、行人通行检测等信息。然而，当前的车路协同辅助驾驶系统的技术方案多为基于GPS的车载终端或基于路侧的视频检测设备。基于GPS车载终端虽然可以精确定位车辆位置并通过车-车通信(V2V)或车-路通信(V2R)获知周围车辆的位置信息，但是GPS信号的覆盖范围有限无法在室内、隧道或高大建筑附近保证稳定的通信连接，而且无法检测到复杂路口的非机动车辆行驶状态和行人通行状态；基于路侧的视频检测设备可以通过视频识别的方法获知路口的车辆信息、行人信息和红绿灯信息，但是采集到的信息准确性和实时性较差，而且检测精度受到环境光和背景光的影响较大。单纯采用专用短程通信技术中车载单元的信号强度也可以实现定位，但是由于受到信号强度不稳定、周围环境遮挡和反射以及车身材料衰减吸收等因素的干扰，在实际环境中其定位精度无法保证。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种车路协同辅助驾驶系统及方法，通过采用激光检测技术获取复杂路口的车辆、行人、非机动车等车辆路况信息，并采用无线通信的方式通过车载设备告知车辆的主控电脑，以指导自动驾驶车辆或辅助驾驶车辆有序、安全、高效地行驶。

根据本发明的一个方面，提供了一种车路协同辅助驾驶系统，包括路侧设备和车载设备，所述路侧设备包括激光检测模块、通信模块和路侧主控模块；

所述激光检测模块与所述路侧主控模块连接，用于对第一检测范围内的物体进行检测，以获取该检测范围内各个车辆的车辆路况信息，并将所述车辆路况信息传输给所述路侧主控模块；

所述通信模块与路侧主控模块连接，用于采用无线通信的方式与第一通信范围内的各个车辆上安装的车载设备进行通信；

所述路侧主控模块，用于确定每一车辆对应的车辆路况信息，并将所述车辆路况信息通过所述通信模块传输给对应车辆的车载设备；

所述车载设备与对应车辆的主控电脑连接，用于将接收到的所述车辆路况信息传输给各自对应的主控电脑。

可选地，所述第一检测范围包含所述第一通信范围，且所述第一检测范围和所述第一通信范围在路面上的投影在行车反方向上的边界间距小于预设阈值。

可选地，所述路侧主控模块，还用于根据所述车辆路况信息生成交通控制指令；

所述路侧设备还包括交通信号灯指示模块，所述交通信号灯指示模块与所述路侧主控模块连接，用于获取所述交通控制指令，并根据所述交通控制指令进行交通信号灯控制。

可选地，所述路侧设备还包括云端服务器；

所述路侧主控单元，还用于在与各个车载设备的通信过程中，接收每一车载设备发送的车辆信息，并将所述车辆路况信息和各车载设备发送的车辆信息上传到所述云端服务器；

所述云端服务器，用于根据所述车辆路况信息和各车辆的车辆信息生成对应辆车的路径规划和通行策略。

可选地，所述路侧主控单元，还用于接收所述云端服务器下发的各个辆车的路径规划和通行策略，并将所述路径规划和通行策略发送给各个车辆的车载设备；

各个车载设备，还用于将所述路径规划和通行策略传输给各自对应的主控电脑，以供主控电脑根据所述路径规划和通行策略对当前车辆进行控制。

可选地，所述激光检测模块由至少一台扫描式激光传感器组成。

可选地，所述激光检测模块由至少一台三维阵列式的激光传感器组成。

根据本发明的另一个方面，提供了一种车路协同辅助驾驶方法，包括：

对第一检测范围内的车辆路况信息进行实时检测，以获取该检测范围内的车辆路况信息；

根据车辆进入所述第一检测范围的先后顺序对车辆进行编号，依次生成编号L₁～L_i；

当检测到有车辆进入所述第一检测范围时，下发广播信息，与第一通信范围内的各个车载设备建立通信，以获取对应车辆的车辆信息；

根据首次成功建立通信的先后顺序对安装有车载设备的车辆进行编号，依次生成编号N₁～N_k；

根据编号L_i和N_k进行逻辑匹配，当i与k相等时，则将编号为L_i的车辆对应的车辆路况信息发送到车辆编号为N_k的车辆对应的车载设备，以供该车载设备将所接收的车辆路况信息传输给所在车辆的主控电脑。

可选地，所述车辆路况信息包括机动车和非机动车辆的自身几何尺寸、位置、速度、行进方向、车身角度、相对间距以及车辆自身与周围车辆、行人或其他障碍物之间的相对速度和距离信息，以及交通信号灯信息。

可选地，所述方法还包括：

根据所述车辆路况信息和每一车辆的车辆信息生成各个辆车的路径规划和通行策略；

将车辆编号为N_k的车辆的路径规划和通行策略发送到对应车辆的车载设备，以供该车载设备将所接收的路径规划和通行策略传输给所在车辆的主控电脑。

本发明提供的车路协同辅助驾驶系统及方法，可以为自动驾驶或辅助驾驶车辆提供精确的路况信息，为车辆的路径规划和通行策略提供数据支持，同时，本发明提供的系统中的路侧设备安装于路侧，还可以避免由于局部信号覆盖不完全导致的定位失败或错误等现象。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提出的一种车路协同辅助驾驶系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提出的一种车路协同辅助驾驶方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1为本发明实施例提供的一种车路协同辅助驾驶系统的结构示意图。参见图1，本发明实施例提供的车路协同辅助驾驶系统包括路侧设备和车载设备，其中，路侧设备由通信模块101、路侧主控模块102和激光检测模块103组成；车载设备106安装于车辆107上。

激光检测模块103与所述路侧主控模块102连接，用于对第一检测范围104内的物体，如机动车辆、非机动车辆和行人，进行检测，以获取该检测范围内各个车辆的车辆路况信息，并将所述车辆路况信息传输给所述路侧主控模块102，其中，所述车辆路况信息包括且不限于机动车和非机动车辆的自身几何尺寸、位置、速度、行进方向、车身角度、相对间距以及车辆自身与周围车辆、行人或其他障碍物之间的相对速度和距离信息，以及交通信号灯信息。

所述通信模块101与路侧主控模块102连接，用于采用无线通信的方式与第一通信范围105内的各个车辆上安装的车载设备107进行通信，其中，无线通信的方式可采用如，专用短程通信技术DSRC实现。

所述路侧主控模块102，用于确定每一车辆对应的车辆路况信息，并将所述车辆路况信息通过所述通信模块101传输给对应车辆的车载设备106；

所述车载设备106与对应车辆的主控电脑连接，用于将接收到的所述车辆路况信息传输给各自对应的主控电脑，以供主控电脑将其作为车辆进行加减速、停车、转弯、避让等执行操作的决策依据。

本发明提供的车路协同辅助驾驶系统及方法，可以为自动驾驶或辅助驾驶车辆提供精确的路况信息，为车辆的路径规划和通行策略提供数据支持。

进一步地，所述第一检测范围104包含所述第一通信范围105，且所述第一检测范围和所述第一通信范围在路面上的投影在行车反方向上的边界间距小于预设阈值M。本实施例中，激光检测模块103的第一检测范围104在行车方向上的投影包含通信模块的第一通信范围105在行车方向上的投影，并且检测范围104在行车方向上的第一边界与通信范围在行车方向上的第一边界的距离△Y小于预设阈值M，M的取值范围优选为4-8m。

在本发明的一个可选实施例中，所述路侧主控模块，还用于根据所述车辆路况信息生成交通控制指令；

进一步地，所述路侧设备还包括附图中未示出的交通信号灯指示模块，所述交通信号灯指示模块与所述路侧主控模块连接，用于获取所述交通控制指令，并根据所述交通控制指令进行交通信号灯控制。

在本发明的一个可选实施例中，所述路侧设备还包括附图中未示出的云端服务器；

相应地，所述路侧主控单元，还用于在与各个车载设备的通信过程中，接收每一车载设备发送的车辆信息，并将所述车辆路况信息和各车载设备发送的车辆信息上传到所述云端服务器；

所述云端服务器，用于根据所述车辆路况信息和各车辆的车辆信息生成对应辆车的路径规划和通行策略。

本发明实施例中，通信路径规划和通行策略是云端服务器根据检测区域内的所有车辆路况信息和车载单元中的车辆信息后为每一辆车单独定制的，包括减速、停车、加速、转弯等操作的具体操作参数和时间。

进一步地，所述路侧主控单元，还用于接收所述云端服务器下发的各个辆车的路径规划和通行策略，并将所述路径规划和通行策略发送给各个车辆的车载设备；

各个车载设备，还用于将所述路径规划和通行策略传输给各自对应的主控电脑，以供主控电脑根据所述路径规划和通行策略对当前车辆进行控制。

本发明实施例中，车载设备将路径规划和通行策略传输给各自对应的主控电脑，以供主控电脑根据所述路径规划和通行策略对当前车辆进行控制，能够有效地为自动驾驶或辅助驾驶车辆提供定位和路径导航信息。

在本发明的一个可选实施例中，所述激光检测模块由至少一台扫描式激光传感器组成，采用路侧立杆或门架的安装方式。

在一个具体实施例中，对于环岛路况，可将激光检测模块103安装于环岛的中心位置，并采用多台扫描式激光传感器对环岛周围的机动车辆、非机动车辆和行人等进行检测，并将检测信息传输给路侧主控模块102，实现精确的路况信息的获取。

在本发明的一个可选实施例中，所述激光检测模块由至少一台三维阵列式的激光传感器组成，采用高速扫描的方式对进入到第一检测范围的所有物体进行扫描检测。

本发明实施例提供的车路协同辅助驾驶系统，可以为自动驾驶或辅助驾驶车辆提供精确的路况信息，为车辆的路径规划和通行策略提供数据支持。

图2为本发明实施例提出的一种车路协同辅助驾驶方法的流程图。参见图2，本发明实施例提供的车路协同辅助驾驶方法具体包括以下步骤：

步骤S201、对第一检测范围内的车辆路况信息进行实时检测，以获取该检测范围内的车辆路况信息。

在实际应用中，在步骤S201之前，还需要根据行车方向和车道宽度设定通信设备的通信区域和检测设备的检测区域，以根据通信区域和检测区域确定第一检测范围和第一通信范围，第一检测范围确定后，检测设备对第一检测范围内的车辆路况信息进行实时检测，以获取该检测范围内的车辆路况信息。

可理解的，本实施例中的实现车辆路况信息的检测设备可以为激光检测模块。

本发明实施例中，所述第一检测范围包含所述第一通信范围，且所述第一检测范围和所述第一通信范围在路面上的投影在行车反方向上的边界间距小于预设阈值M。本实施例中，第一检测范围在行车方向上的投影包含第一通信范围在行车方向上的投影，并且检测范围在行车方向上的第一边界与通信范围在行车方向上的第一边界的距离△Y小于预设阈值M，M的取值范围优选为4-8m。

步骤S202、根据车辆进入所述第一检测范围的先后顺序对车辆进行编号，依次生成编号L₁～L_i。

具体的，路侧主控模块根据进入第一检测区域的时间先后顺序，对位于检测区域内的车辆进行编号，依次为L₁～L_i,同时，实时获取所述第一检测区域内的所有车辆的车辆路况信息F(L_i)，F(L_i)表示编号为L_i的车辆对应的车辆路况信息；

其中，车辆路况信息包括且不限于机动车和非机动车辆的自身几何尺寸、位置、速度、行进方向、车身角度、相对间距以及车辆自身与周围车辆、行人或其他障碍物之间的相对速度和距离信息，以及交通信号灯信息。

步骤S203、当检测到有车辆进入所述第一检测范围时，下发广播信息，与第一通信范围内的各个车载设备建立通信，以获取对应车辆的车辆ID，如车辆车载设备的物理地址MAC ID。

在实际应用中，可通过通信模块实现信息的广播，以与第一通信范围内的各个车载设备建立通信。

步骤S204、根据首次成功建立通信的先后顺序对安装有车载设备的车辆进行编号，依次生成编号N₁～N_k。

在具体实施例中，当检测到有机动车辆进入到检测范围时，开始下发广播信息(如ETC中的BST)尝试与车载设备建立通信并获取车辆ID，同时根据首次成功建立通信的先后顺序对安装有车载设备的机动车辆进行编号，依次生成编号N₁～N_k。

步骤S205、根据编号L_i和N_k进行逻辑匹配，当i与k相等时，则将编号为L_i的车辆对应的车辆路况信息发送到车辆编号为N_k的车辆对应的车载设备，以供该车载设备将所接收的车辆路况信息传输给所在车辆的主控电脑。

在具体实施例中，路侧主控模块根据编号L_i和N_k进行逻辑匹配，当i与k相等时，则通信模块将编号为L_i的机动车辆的车辆路况信息与车辆编号为N_k的车载单元的物理地址一起组帧为交通信息广播，下发给通信范围内的所有车辆的车载设备，以供车载设备在校验之后将所接收的车辆路况信息传输给所在车辆的主控电脑。

具体的，车载设备接收到交通信息广播后，通过判断所述交通信息广播中携带的物理地址是否与自身物理地址一致，若是，则将该交通信息广播中的车辆路况信息发送给其所在车辆的主控电脑。

在本发明的一个可选实施例中，所述车路协同辅助驾驶方法，还包括以下步骤：

根据所述车辆路况信息和每一车辆的车辆信息生成各个辆车的路径规划和通行策略；

将车辆编号为N_k的车辆的路径规划和通行策略发送到对应车辆的车载设备，以供车载设备将所接收的路径规划和通行策略传输给所在车辆的主控电脑。

在实际应用中，交通信息广播中还包括路径规划和通行策略，所述通信路径规划和通行策略是云端服务器根据检测区域内的所有车辆路况信息和车载单元中的车辆信息后为每一辆车单独定制的，包括减速、停车、加速、转弯等操作的具体操作参数和时间。

综上所述，本发明实施例提供的车路协同辅助驾驶系统及方法，可以为自动驾驶或辅助驾驶车辆提供精确的路况信息，为车辆的路径规划和通行策略提供数据支持。

与现有技术相比，本发明实施例提供的车路协同辅助驾驶系统及方法，不仅可以为自动驾驶或辅助驾驶车辆提供定位和导航信息，而且可以为其提供复杂路口的非机动和行人等路况信息，甚至为其制定最优的通行策略，同时，本发明提供的系统安装于路侧，可以避免由于局部信号覆盖不完全导致的定位失败或错误等现象。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的系统中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的系统中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个系统中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，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 (10)

1.一种车路协同辅助驾驶系统，包括路侧设备和车载设备，其特征在于，

所述路侧设备包括激光检测模块、通信模块和路侧主控模块；

所述激光检测模块与所述路侧主控模块连接，用于对第一检测范围内的物体进行检测，以获取该检测范围内各个车辆的车辆路况信息，并将所述车辆路况信息传输给所述路侧主控模块；

所述通信模块与路侧主控模块连接，用于采用无线通信的方式与第一通信范围内的各个车辆上安装的车载设备进行通信；

所述路侧主控模块，用于确定每一车辆对应的车辆路况信息，并将所述车辆路况信息通过所述通信模块传输给对应车辆的车载设备；

所述车载设备与对应车辆的主控电脑连接，用于将接收到的所述车辆路况信息传输给各自对应的主控电脑。

2.根据权利要求1所述的一种车路协同辅助驾驶系统，其特征在于，所述第一检测范围包含所述第一通信范围，且所述第一检测范围和所述第一通信范围在路面上的投影在行车反方向上的边界间距小于预设阈值。

3.根据权利要求1所述的一种车路协同辅助驾驶系统，其特征在于，所述路侧主控模块，还用于根据所述车辆路况信息生成交通控制指令；

所述路侧设备还包括交通信号灯指示模块，所述交通信号灯指示模块与所述路侧主控模块连接，用于获取所述交通控制指令，并根据所述交通控制指令进行交通信号灯控制。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种车路协同辅助驾驶系统，其特征在于，所述路侧设备还包括云端服务器；

所述路侧主控单元，还用于在与各个车载设备的通信过程中，接收每一车载设备发送的车辆信息，并将所述车辆路况信息和各车载设备发送的车辆信息上传到所述云端服务器；

所述云端服务器，用于根据所述车辆路况信息和各车辆的车辆信息生成对应辆车的路径规划和通行策略。

5.根据权利要求4所述的一种车路协同辅助驾驶系统，其特征在于，所述路侧主控单元，还用于接收所述云端服务器下发的各个辆车的路径规划和通行策略，并将所述路径规划和通行策略发送给各个车辆的车载设备；

各个车载设备，还用于将所述路径规划和通行策略传输给各自对应的主控电脑，以供主控电脑根据所述路径规划和通行策略对当前车辆进行控制。

6.根据权利要求1所述的一种车路协同辅助驾驶系统，其特征在于，所述激光检测模块由至少一台扫描式激光传感器组成。

7.根据权利要求1所述的一种车路协同辅助驾驶系统，其特征在于，所述激光检测模块由至少一台三维阵列式的激光传感器组成。

8.一种车路协同辅助驾驶方法，其特征在于，包括：

对第一检测范围内的车辆路况信息进行实时检测，以获取该检测范围内的车辆路况信息；

根据车辆进入所述第一检测范围的先后顺序对车辆进行编号，依次生成编号L₁～L_i；

当检测到有车辆进入所述第一检测范围时，下发广播信息，与第一通信范围内的各个车载设备建立通信，以获取对应车辆的车辆信息；

根据首次成功建立通信的先后顺序对安装有车载设备的车辆进行编号，依次生成编号N₁～N_k；

根据编号L_i和N_k进行逻辑匹配，当i与k相等时，则将编号为L_i的车辆对应的车辆路况信息发送到车辆编号为N_k的车辆对应的车载设备，以供该车载设备将所接收的车辆路况信息传输给所在车辆的主控电脑。

9.根据权利要求8所述的一种车路协同辅助驾驶方法，其特征在于，所述车辆路况信息包括机动车和非机动车辆的自身几何尺寸、位置、速度、行进方向、车身角度、相对间距以及车辆自身与周围车辆、行人或其他障碍物之间的相对速度和距离信息，以及交通信号灯信息。

10.根据权利要求8所述的一种车路协同辅助驾驶方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述车辆路况信息和每一车辆的车辆信息生成各个辆车的路径规划和通行策略；

将车辆编号为N_k的车辆的路径规划和通行策略发送到对应车辆的车载设备，以供该车载设备将所接收的路径规划和通行策略传输给所在车辆的主控电脑。