CN106355918A - 无人驾驶车辆的控制方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无人驾驶车辆的控制方法、装置和系统，其中，该无人驾驶车辆的控制方法包括：当车辆与前方路口的距离小于等于预定距离时，获取车辆所在道路的道路环境信息和车辆在路口的目标行驶状态；判断道路环境信息是否满足与目标行驶状态对应的目标转移条件；如果道路环境信息满足目标转移条件，则控制车辆按照目标行驶状态行驶，其中，目标行驶状态包括以下中的至少一者：左转、右转、直行和掉头。这样，在为无人驾驶车辆在城镇道路的路口通行提供完整策略和系统的同时，提高了控制过程的安全性、稳定性和准确性。

Description

无人驾驶车辆的控制方法、装置和系统

技术领域

本公开涉及无人驾驶车辆领域，具体地，涉及一种无人驾驶车辆的控制方法、装置和系统。

背景技术

在城区环境中，无人驾驶车辆的决策策略目前仍然是一个尚未得到解决的研究热点。无人驾驶车辆的行为决策策略是该领域研究的关键技术之一。在城区环境中，无人驾驶车辆行为决策的最终目标是像熟练的驾驶员一样产生安全、合理的驾驶行为。

在现有技术中，可以记录前期驾驶员驾驶车辆通过路口的日志数据，在车辆自动驾驶过程中，可以调用日志数据来完成路口通行。

但是，采用历史行驶记录控制车辆通过路口，其控制过程的稳定性较差，且准确度较低。

发明内容

本公开的目的是提供一种稳定性较好、安全性高的无人驾驶车辆的控制方法、装置和系统。

为了实现上述目的，本公开提供一种无人驾驶车辆的控制方法。所述方法包括：当车辆与前方路口的距离小于等于预定距离时，获取所述车辆所在道路的道路环境信息和所述车辆在所述路口的目标行驶状态；判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件；如果所述道路环境信息满足所述目标转移条件，则控制所述车辆按照所述目标行驶状态行驶，其中，所述目标行驶状态包括以下中的至少一者：左转、右转、直行和掉头。

可选地，所述判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件的步骤包括：判断所述道路环境信息是否满足与中间状态对应的中间转移条件；当所述道路环境信息满足所述中间转移条件时，控制所述车辆按照所述中间状态行驶；在所述车辆按照所述中间状态行驶的过程中，判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件，其中，所述中间状态为一个或多个。

可选地，所述方法还包括：根据与所述目标行驶状态对应的状态转移规则表，获取与所述目标行驶状态对应的中间状态、以及与所述中间状态对应的中间转移条件。

可选地，所述方法还包括：如果所述道路环境信息不满足所述目标转移条件，则控制所述车辆按照预定状态行驶。

可选地，所述方法还包括：获取所述车辆的规划路径；根据所述规划路径，确定所述目标行驶状态。

本公开还提供一种无人驾驶车辆的控制装置，所述装置包括：目标获取模块，用于当车辆与前方路口的距离小于等于预定距离时，获取所述车辆所在道路的道路环境信息和所述车辆在所述路口的目标行驶状态；判断模块，用于判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件；第一控制模块，用于如果所述道路环境信息满足所述目标转移条件，则控制所述车辆按照所述目标行驶状态行驶，其中，所述目标行驶状态包括以下中的至少一者：左转、右转、直行和掉头。

本公开还提供一种无人驾驶车辆的控制系统，所述系统包括：本公开提供的控制装置；检测装置，与所述控制装置连接，用于检测所述车辆所在道路的道路环境信息。

通过上述技术方案，根据所获取的道路环境信息控制无人驾驶车辆在路口安全、合理地通行。因此，在为无人驾驶车辆在城镇道路的路口通行提供了完整策略和系统的同时，提高了控制过程的安全性、稳定性和准确性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的总状态迁移图；

图2是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的控制方法的流程图；

图3是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的路口行驶状态迁移图；

图4是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的直行工况状态迁移图；

图5是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的左右转工况状态迁移图；

图6是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的调头工况状态迁移图；

图7是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的控制装置的框图；

图8是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的控制系统的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的总状态迁移图。如图1所示，无人驾驶车辆行驶过程中的状态可以包括道路状态和路口状态。当无人驾驶车辆行驶在道路中时，无人驾驶车辆处于道路状态；当无人驾驶车辆行驶进入路口时，无人驾驶车辆从道路状态变为路口状态；当无人驾驶车辆行驶驶出路口时，无人驾驶车辆从路口状态变为道路状态。

图2是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的控制方法的流程图。如图2所示，该方法可以包括如下步骤。

在步骤S11中，当车辆与前方路口的距离小于等于预定距离时，获取车辆所在道路的道路环境信息和车辆在路口的目标行驶状态。

当车辆与前方路口的距离小于等于预定距离时，可以认为无人驾驶车辆从道路状态变为路口状态。本公开是关于无人驾驶车辆在路口时的控制方法。

其中，道路环境信息可以包括：车辆所在车道、车辆与路口的距离、车辆附近的其他车辆信息、车辆附近的行人信息、路口的交通灯信息和行驶方向等。可以通过例如激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波雷达和定位系统等环境感知装置来获取上述道路环境信息。其中，定位系统可以是GPS惯导定位系统。环境感知装置可以安装在车辆外侧。

在步骤S12中，判断道路环境信息是否满足与目标行驶状态对应的目标转移条件。

在步骤S13中，如果道路环境信息满足目标转移条件，则控制车辆按照目标行驶状态行驶。其中，目标行驶状态包括以下中的至少一者：左转、右转、直行和掉头。

在一实施例中，判断道路环境信息是否满足与目标行驶状态对应的目标转移条件的步骤(步骤S12)可以包括以下步骤。

S121，判断道路环境信息是否满足与中间状态对应的中间转移条件。

S122，当道路环境信息满足中间转移条件时，控制车辆按照中间状态行驶。

S123，在车辆按照中间状态行驶的过程中，判断道路环境信息是否满足与目标行驶状态对应的目标转移条件。其中，中间状态可以为一个或多个。

在无人驾驶车辆在城区结构化道路路口行驶的时候，结合交通规则等，可以预设以下多个状态，包括目标行驶状态和中间状态。

1、自主行驶：在结构化道路条件下，除了执行转弯、超车、避障等动作外，无人驾驶车辆应该跟随路点行驶，不能离开车道，并应该保持在车道内行驶。

2、跟随行驶：在结构化道路条件下，通过跟车距离安全阈值的计算可以提高车辆城区道路行驶的安全性，所以考虑对跟随行驶行为进行描述是十分有意义的。在一定的速度调整范围内跟随行驶也可视为加速状态与减速状态的集合。

3、换道行驶：包括左换道和右换道。在发现前方有障碍物和前方车辆的车速明显低于道路要求车速时且道路无拥堵的情况下，无人驾驶车辆可以执行换道行驶操作。在换道行驶之前，智能车辆需检测交通状况，而且要求大于换道最小安全距离才能改变车道，进行换道行驶行为。另外根据导向箭头汇入目标车道等行为都可视为换道行驶行为的拓展。

4、直行：根据路径规划，直行通过路口，可以看作是自主行驶或跟随行驶的一个特例。

5、右转：根据路径规划，在路口的右转，可以看作是换道行驶(右换道)的一个特例。

6、左转：根据路径规划，在路口的左转，可以看作是换道行驶(左换道)的一个特例。

7、等待：一种情况是停车线等待红灯；另一种情况是由于城区驾驶环境较为拥堵而造成减速到达一定阈值。

8、调头：无人驾驶车辆应该能够在具有一定长度和宽度的区域范围内执行调头。但是，在交叉路口的安全区域或单行线车道内均不能执行调头。

通过上述行驶策略保证无人驾驶车辆在城区环境中安全、合理地完成一定范围的驾驶行为。另外加速行驶、减速行驶及启动、制动等，我们不作为行驶策略。只把它们看作是配合行驶策略执行的车辆动作。

图3是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的路口行驶状态迁移图。该实施例中，状态转移规则表如下表1所示。如表1所示，车辆的状态可以包括自主行驶或跟随行驶、换道行驶、减速行驶、右转、通过路口、左转、停止线停车等待、调头。这些状态可以包括中间状态和目标行驶状态。具体地，首先确定车辆的当前状态，一个当前状态可以对应多个下一状态。根据目标行驶状态，确定出一个或多个可行的下一状态，在道路环境信息满足其中一个可行的下一状态对应的转移条件时，控制车辆按照所满足的转移条件所对应的下一状态行驶。直至车辆达到目标行驶状态。

表1

在一实施例中，所述方法还可以包括：根据与所述目标行驶状态对应的状态转移规则表，获取与所述目标行驶状态对应的中间状态、以及与所述中间状态对应的中间转移条件。也就是，每个目标行驶状态可以对应一个状态转移规则表。

图4是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的直行工况状态迁移图。本公开的一实施例中，当目标行驶状态为直行时，即在直行工况下，直行工况状态迁移图如图4所示，当目标行驶状态为直行时，中间状态可以包括进入路口、减速、等待、加速、保持原速。直行对应的状态转移规则表如下表2所示。如表2所示，当前状态和下一状态可以包括上述中间状态。其中，冲突可以定义为行人、车辆、红(黄)灯等。即在前方没有行人、车辆、交通灯是绿灯的情况下，前方无冲突；在前方可能出现行人、车辆、交通灯即将变为黄灯或红灯的情况下，前方有潜在冲突；在前方出现行人、车辆、交通灯是红灯的情况下，前方有冲突；在前方的交通灯变为绿灯、没有行人、没有车辆的情况下，前方冲突已经解除。例如，当前状态为进入路口，从状态转移规则表2中获取到对应的转移条件为：前方有潜在冲突；前方有潜在冲突，但我方已经优先到达路口；以及前方无冲突。根据获取到的车辆附近的其他车辆信息、车辆附近的行人信息、以及交通灯信息，判断与三个转移条件中哪个匹配，如果检测到车辆附近存在其他车辆、行人，且交通灯为红灯，则确定下一状态为减速，可以控制车辆按照减速进行减速。

表2

图5是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的左右转工况状态迁移图。本公开的一实施例中，当目标行驶状态为左转或右转时，即在左右转工况下，左右转工况状态迁移图如图5所示，当目标行驶状态为左右转时，中间状态可以包括进入路口、减速1、减速2、等待、加速。左右转对应的状态转移规则表如下表3所示。如表3所示，当前状态和下一状态可以包括上述中间状态。例如，当前状态为进入路口，从状态转移规则表中获取到对应的转移条件为：距离路口小于50m。根据获取到的车辆与路口的距离，判断与转移条件是否匹配，如果检测到车辆与路口的距离为39m，则确定下一状态为减速1，可以控制车辆按照减速1进行减速。

表3

当前状态	下一状态	转移条件
			进入路口	减速1	距离路口小于50m
减速1	左(右)转通过路口	前方无冲突
			减速1	减速2	前方有潜在冲突
减速2	左(右)转通过路口	前方无冲突
			减速2	加速	前方无冲突
加速	左(右)转通过路口	前方无冲突
			减速2	等待	前方有冲突
等待	加速	冲突已经解除

图6是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的调头工况状态迁移图。本公开的一实施例中，当目标行驶状态为调头时，即在调头工况下，调头工况状态迁移图如图6所示，当目标行驶状态为掉头时，中间状态可以包括进入路口、按规划轨迹Vmin行驶、停止/等待、倒车/右满舵、前进/左满舵、停止、跟随对向车道线行驶。掉头对应的状态转移规则表如下表4所示。如表4所示，当前状态和下一状态可以包括上述中间状态。其中，按规划轨迹Vmin行驶即最小速度行驶，离开即结束调头，停止/等待即等待，倒车/右满舵即倒车，前进/左满舵即前进，跟随对向车道线行驶即跟随行驶。例如，当前状态为按规划轨迹Vmin行驶，从状态转移规则表中获取到对应的转移条件为：据路径规划完成U-Turn；以及前方有障碍物或等待让行对向车道直行车辆。根据获取到的车辆附近的其他车辆信息，以及车辆附近的行人信息，判断与两个转移条件中哪个匹配，如果检测到车辆附近存在其他车辆、行人，则确定目标状态为停止/等待，可以控制车辆停车。

表4

在本公开的又一实施例中，在图2的基础上，所述方法还可以包括如下步骤：

在步骤S14中，如果道路环境信息不满足目标转移条件，则控制车辆按照预定状态行驶。

上述预定状态例如可以是驻车状态。在驻车状态下，随时监测道路环境状态，一旦满足目标转移条件，则控制车辆按照目标行驶状态行驶。

在本公开的又一实施例中，在图2的基础上，所述方法还可以包括如下步骤：

在步骤S15中，获取预设规划路径。

在步骤S16中，根据预设规划路径，确定目标行驶状态。

上述预设规划路径可以是车辆行驶之前或行驶中，通过地图和GPS定位系统确定的车辆的行驶路线，根据该行驶路径可以确定车辆在每个路口的行驶方向(即目标行驶状态)。

本公开还提供了一种无人驾驶车辆的控制装置。图7是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的控制装置的框图。如图7所示，无人驾驶车辆的控制装置10可以包括目标获取模块11、判断模块12和第一控制模块13。

目标获取模块11用于当车辆与前方路口的距离小于等于预定距离时，获取车辆所在道路的道路环境信息和车辆在路口的目标行驶状态。

判断模块12用于判断道路环境信息是否满足与目标行驶状态对应的目标转移条件。

第一控制模块13用于如果道路环境信息满足目标转移条件，则控制车辆按照目标行驶状态行驶。其中，目标行驶状态包括以下中的至少一者：左转、右转、直行和掉头。

可选地，所述判断模块12可以包括中间判断子模块、控制子模块和目标判断子模块。

中间判断子模块用于判断所述道路环境信息是否满足与中间状态对应的中间转移条件。

控制子模块用于当所述道路环境信息满足所述中间转移条件时，控制所述车辆按照所述中间状态行驶。

目标判断子模块用于在所述车辆按照所述中间状态行驶的过程中，判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件，其中，所述中间状态为一个或多个。

可选地，所述判断模块12还可以包括获取子模块。

获取子模块用于根据与所述目标行驶状态对应的状态转移规则表，获取与所述目标行驶状态对应的中间状态、以及与所述中间状态对应的中间转移条件。

可选地，所述装置10还可以包括第二控制模块。

第二控制模块用于如果所述道路环境信息不满足所述目标转移条件，则控制所述车辆按照预定状态行驶。

可选地，所述装置10还可以包括路径获取模块和目标确定模块。

路径获取模块用于获取所述车辆的规划路径。

目标确定模块用于根据所述规划路径，确定所述目标行驶状态。

通过上述技术方案，根据所获取的道路环境信息控制无人驾驶车辆在路口安全、合理地通行。因此，在为无人驾驶车辆在城镇道路的路口通行提供了完整策略和系统的同时，提高了控制过程的安全性、稳定性和准确性。

本公开还提供了一种无人驾驶车辆的控制系统。图8是本公开的一示例性实施例提供的无人驾驶车辆的控制系统的框图。如图8所示，无人驾驶车辆的控制系统100可以包括无人驾驶车辆的控制装置10和检测装置20。

检测装置20与无人驾驶车辆的控制装置10连接，用于检测所述车辆所在道路的道路环境信息。

综上所述，本公开的实施例中，从道路环境信息中提取相关信息，将其抽象成为离散事件集合，并将无人驾驶车辆在结构化道路环境下的常规行为动作序列划分为不同的行为状态。通过对当前驾驶环境的理解，在行车安全标准、行车效率标准和交通法规的约束下，将规划结果分解为一个合理的驾驶行为状态系列。将符号形式的推理结果转化为目标点、候选点集合，最终控制车辆按规划的结果实现无人驾驶车辆在各个特定路口不同工况下的正确通行。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (11)

1.一种无人驾驶车辆的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

当车辆与前方路口的距离小于等于预定距离时，获取所述车辆所在道路的道路环境信息和所述车辆在所述路口的目标行驶状态；

判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件；

如果所述道路环境信息满足所述目标转移条件，则控制所述车辆按照所述目标行驶状态行驶，其中，所述目标行驶状态包括以下中的至少一者：左转、右转、直行和掉头。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件的步骤包括：

判断所述道路环境信息是否满足与中间状态对应的中间转移条件；

当所述道路环境信息满足所述中间转移条件时，控制所述车辆按照所述中间状态行驶；

在所述车辆按照所述中间状态行驶的过程中，判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件，其中，所述中间状态为一个或多个。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据与所述目标行驶状态对应的状态转移规则表，获取与所述目标行驶状态对应的中间状态、以及与所述中间状态对应的中间转移条件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述道路环境信息不满足所述目标转移条件，则控制所述车辆按照预定状态行驶。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述车辆的规划路径；

根据所述规划路径，确定所述目标行驶状态。

6.一种无人驾驶车辆的控制装置，其特征在于，所述装置包括：

目标获取模块，用于当车辆与前方路口的距离小于等于预定距离时，获取所述车辆所在道路的道路环境信息和所述车辆在所述路口的目标行驶状态；

判断模块，用于判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件；

第一控制模块，用于如果所述道路环境信息满足所述目标转移条件，则控制所述车辆按照所述目标行驶状态行驶，其中，所述目标行驶状态包括以下中的至少一者：左转、右转、直行和掉头。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括：

中间判断子模块，用于判断所述道路环境信息是否满足与中间状态对应的中间转移条件；

控制子模块，用于当所述道路环境信息满足所述中间转移条件时，控制所述车辆按照所述中间状态行驶；

目标判断子模块，用于在所述车辆按照所述中间状态行驶的过程中，判断所述道路环境信息是否满足与所述目标行驶状态对应的目标转移条件，其中，所述中间状态为一个或多个。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断模块还包括：

获取子模块，用于根据与所述目标行驶状态对应的状态转移规则表，获取与所述目标行驶状态对应的中间状态、以及与所述中间状态对应的中间转移条件。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二控制模块，用于如果所述道路环境信息不满足所述目标转移条件，则控制所述车辆按照预定状态行驶。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

路径获取模块，用于获取所述车辆的规划路径；

目标确定模块，用于根据所述规划路径，确定所述目标行驶状态。

11.一种无人驾驶车辆的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

根据权利要求7所述的控制装置；

检测装置，与所述控制装置连接，用于检测所述车辆所在道路的道路环境信息。