CN106548644A - 一种自动驾驶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动驾驶系统，包括安装在车辆上的安装在车辆上的客户端、信息采集处理子系统、驾驶基础数据传送子系统和数据处理子系统；所述信息采集处理子系统用于实时获取驾驶基础数据，所述驾驶基础数据包括路况信息、所有车辆的位置信息以及交通信号数据；所述驾驶基础数据传送子系统用于将信息采集处理子系统采集的驾驶基础数据传送至所述安装在车辆上的客户端，所述数据处理子系统用于对驾驶基础数据进行处理，生成自动驾驶数据并将该自动驾驶数据无线发送至各客户端；所述客户端根据自动驾驶数据控制车辆的行驶。本发明实现了对拥堵路段车辆的统一调度和行驶，减少了人为造成的交通资源损失。
Description
技术领域
本发明创造涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种自动驾驶系统。
背景技术
相关技术中，交通调度主要依赖交通信号，驾驶由驾驶员完成。在拥堵路段每个交通车辆都是一个独立的单元，车辆间协调主要靠驾驶员的经验来实现，一旦驾驶员存在经验不足、不遵守交通信号等情况，极易造成交通肇事，对本来已经拥堵不堪的交通无疑是雪上加霜。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种自动驾驶系统。
本发明创造的目的通过以下技术方案实现：
一种自动驾驶系统，包括安装在车辆上的安装在车辆上的客户端、信息采集处理子系统、驾驶基础数据传送子系统和数据处理子系统；所述信息采集处理子系统用于实时获取驾驶基础数据，所述驾驶基础数据包括路况信息、所有车辆的位置信息以及交通信号数据；所述驾驶基础数据传送子系统用于将信息采集处理子系统采集的驾驶基础数据传送至所述安装在车辆上的客户端，所述数据处理子系统用于对驾驶基础数据进行处理，生成自动驾驶数据并将该自动驾驶数据无线发送至各客户端；所述客户端根据自动驾驶数据控制车辆的行驶。
本发明创造的有益效果：通过信息采集处理子系统、驾驶基础数据传送子系统，实现自动驾驶数据的生成，使车辆根据所述自动驾驶数据控制方向和速度，从而实现对拥堵路段车辆的统一调度和行驶，减少了人为造成的交通资源损失。
附图说明
利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明结构示意图；
图2是驾驶基础数据传送子系统3的结构示意图。
附图标记：
数据处理子系统1、信息采集处理子系统2、驾驶基础数据传送子系统3、客户端4、数据修正单元31、滤波处理单元32、数据压缩单元33、数据传送单元34。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例的一种自动驾驶系统，包括数据处理子系统1、信息采集处理子系统2、驾驶基础数据传送子系统3和安装在车辆上的客户端4；所述信息采集处理子系统2用于实时获取驾驶基础数据，所述驾驶基础数据包括路况信息、所有车辆的位置信息以及交通信号数据；所述驾驶基础数据传送子系统3用于将信息采集处理子系统2采集的驾驶基础数据传送至所述数据处理子系统1，所述数据处理子系统1用于对驾驶基础数据进行处理，生成自动驾驶数据并将该自动驾驶数据无线发送至各客户端4；所述安装在车辆上的客户端4根据自动驾驶数据控制车辆的行驶。
优选的，所述自动驾驶数据包括行车方向数据、行车速度数据。
优选的，所述信息采集处理子系统2通过全球定位系统获取所有车辆的位置信息。
本发明上述实施例通过信息采集处理子系统2、驾驶基础数据传送子系统3，实现自动驾驶数据的生成，使车辆根据所述自动驾驶数据控制方向和速度，从而实现对拥堵路段车辆的统一调度和行驶，减少了人为造成的交通资源损失。
优选的，所述驾驶基础数据传送子系统3包括数据修正单元31、滤波处理单元32、数据压缩单元33、数据传送单元34；所述数据修正单元31用于对驾驶基础数据进行修正，从而消除环境因素对数据采集的影响；所述滤波处理单元32用于对驾驶基础数据进行滤波处理，从而实现选择性地发送驾驶基础数据至无线传感器网络的簇头；所述数据压缩单元33用于采用改进的主成分分析算法对簇头的驾驶基础数据进行压缩处理；所述数据传送单元34用于根据预设的数据传输协议将簇头的压缩数据传送至数据处理子系统1。
本优选实施例构建了驾驶基础数据传送子系统3，实现了驾驶基础数据的有效处理和传输，保证数据处理子系统1能够实时对驾驶基础数据进行分析处理。
优选的，所述对驾驶基础数据进行修正，包括：对采集时受到温度影响的数据进行修正处理，并对传感器异常数据进行检测，其中对采集时受到温度影响的数据进行修正处理的修正公式为：
式中，τ为修正后的数据，τ′为修正前的原始数据，T0为传感器使用标准温度，T为传感器使用时实际环境温度；
其中，所述对传感器异常数据进行检测，包括：
(1)设传感器的采样速率为A，则传感器获取连续i个测量数据所需的时间
(2)采样过程中当获取i个测量数据所需时间为ε′，设时间门限下限值为0.95ε，时间门限上限值为2.05ε，当ε′<0.95ε或ε′>2.05ε时，数据发生异常，对落入时间门限下限值或时间门限上限值外的数据进行剔除。
作为另一优选实施例，所述对传感器异常数据进行检测，包括：
(1)设传感器某时刻采样数据为Bi、选取该时刻前后各五个采样数据作为窗口，求取窗口内数据的平均值去掉窗口内数据Bi，再次求取窗口内数据的平均值
(2)若满足下列判定公式，则该采样数据判定为异常，数据修正单元31进一步剔除该异常的数据：
上述优选实施例设置数据修正单元31，通过对采集的驾驶基础数据进行修正、检测，进一步提高了交通灯控制的精度。
优选地，所述对驾驶基础数据进行滤波处理，具体包括：
(1)去除没有落入传感器读数的有效范围内的驾驶基础数据；
(2)对剩余的驾驶基础数据，设传感器节点C在时刻k采集的数据样本为x(k)，对传感器节点C和所述簇头采用相同参数的改进的LMS预测算法得到x(k)的预测值D(k)，设定只有满足下列判定函数时传感器节点C发送x(k)给簇头，否则将x(k)丢弃：
式中，E(k)为时刻k的期望值，D(k)为由所述改进的预测算法得到的预测值，Ty为设定的误差阈值；
(3)设定所述簇头判断是否满足上述判定函数的标准为在给定的一个时间间隔ω内是否收到来自传感器节点的数据样本x(k)，ω的取值范围设定为[2s,4s]；
其中所述改进的LMS预测算法为：
(1)定义X(k)为传感器节点产生的一个由k-α时刻到k-1时刻的数据流，X(k)＝[x(k-1),…,x(k-α)]T，计算预测值D(k)：
D(k)＝[q1(k),q2(k),…,qα(k)]T·[x(k-1),…,x(k-α)]T
式中，q1(k),q2(k),…,qα(k)分别为时刻k时对应于(k-1),…,x(k-α)的权值系数；
(2)设F(k)＝q1(k),q2(k),…,qα(k)，则设定权值更新公式为：
式中，G+为X(k)XT(k)的Moore-Penrose广义逆。
本优选实施例设置滤波处理单元32，对由信息采集处理子系统2的各传感器节点采集的驾驶基础数据进行滤波处理，从而实现选择性地发送驾驶基础数据至无线传感器网络的簇头，减少了数据从传感器节点到簇头的发送量，进一步降低了驾驶基础数据传送子系统3中无线传感器网络的能耗。
优选的，所述改进的主成分分析算法具体包括：
(1)采用K-means聚类算法对簇头的驾驶基础数据进行聚类，获得多个不同类型的数据集；
(2)设一个数据集K＝[k1,k2,…,km]T∈RP×N，其中P表示离散的时间域，N表示在该数据集内传感器节点的数量，则K的列向量表示在一个常规时间域P内从每个传感器节点I(1≤I≤P)处获得的原始数据；
(3)对数据集进行中心化处理，得到一个新的数据矩阵NEW：
(4)计算N×N的协方差矩阵D，并将D中的单位特征向量按照对应的特征值大小由高到低排列组成N×N的矩阵Ψ：
(5)计算主成分矩阵G：
G＝NEW×Ψ
(6)计算前L(L<N)个主成分的贡献率：
式中，Vi为由高到低排列的第i个特征值；
(7)最终获得数据集维度为L的数据集。
本优选实施例设置数据压缩单元33，采用改进的主成分分析算法对簇头的驾驶基础数据进行压缩处理，提高了驾驶基础数据传送子系统3中数据压缩处理的速度，且在满足驾驶基础数据精度的同时，依据驾驶基础数据的冗余程度，降低了簇头和终端之间的数据通信量，从而减少了无线传感器网络内的数据通信负载，进一步提高驾驶基础数据传送的精度和速度。
优选的，还可以在滤波处理单元32和数据压缩单元33之间设置数据保护单元，所述数据保护单元用于对可以发送至无线传感器网络的簇头的数据进行部分加密后再进行数据的发送，从而实现对数据的保护，具体为：
设可以发送至无线传感器网络的簇头的数据为Hi(i＝1,2,…n)，随即选取Hi的子集Hj(j＝1,2,…m)作为特殊数据，其中m<n，此时数据划分为Hj和Hi-Hj两部分，在数据发送前，对Hj部分的数据按照预先设定的加密方式进行加密处理并标记后，再将加密后Hj和未加密的Hi-Hj两部分数据以及包含标记信息的文本传送至数据压缩处理单元。
本优选实施例设置数据保护单元，可以实现对数据的保护。
优选的，所述预设的数据传输协议为：
所述数据处理子系统1在某单位时间段[0,t]接收来自簇头I的对应的压缩数据的数量λ(I,t)需满足下列度量条件：
式中，σi为设定的簇头I的表征其第i个传感器节点的数据重要程度的权值，MI为簇头I内传感器节点的总数，TH为设定的度量阈值。
本优选实施例能够实现从较为重要的簇头中接收较多的驾驶基础数据，保证了驾驶基础数据传输的效率的同时，提高了驾驶基础数据传输的公平性。
基于上述实施例，发明人进行了一系列测试，以下是进行测试得到的实验数据：
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种自动驾驶系统，其特征是，包括安装在车辆上的安装在车辆上的客户端、信息采集处理子系统、驾驶基础数据传送子系统和数据处理子系统；所述信息采集处理子系统用于实时获取驾驶基础数据，所述驾驶基础数据包括路况信息、所有车辆的位置信息以及交通信号数据；所述驾驶基础数据传送子系统用于将信息采集处理子系统采集的驾驶基础数据传送至所述安装在车辆上的客户端，所述数据处理子系统用于对驾驶基础数据进行处理，生成自动驾驶数据并将该自动驾驶数据无线发送至各客户端；所述客户端根据自动驾驶数据控制车辆的行驶。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶系统，其特征是，所述自动驾驶数据包括行车方向数据、行车速度数据。
3.根据权利要求2所述的一种自动驾驶系统，其特征是，所述信息采集处理子系统通过全球定位系统获取所有车辆的位置信息。
4.根据权利要求3所述的一种自动驾驶系统，其特征是，所述驾驶基础数据传送子系统包括依次连接的数据修正单元、滤波处理单元、数据压缩单元和数据传送单元。
5.根据权利要求4所述的一种自动驾驶系统，其特征是，所述数据修正单元用于对驾驶基础数据进行修正，包括：对采集时受到温度影响的数据进行修正处理，并对传感器异常数据进行检测，其中对采集时受到温度影响的数据进行修正处理的修正公式为：
式中，τ为修正后的数据，τ′为修正前的原始数据，T0为传感器使用标准温度，T为传感器使用时实际环境温度；
其中，所述对传感器异常数据进行检测，包括：
(1)设传感器某时刻采样数据为Bi，选取该时刻前后各五个采样数据作为窗口，求取窗口内数据的平均值去掉窗口内数据Bi，再次求取窗口内数据的平均值
(2)若满足下列判定公式，则该采样数据判定为异常，数据修正单元进一步剔除该异常的数据：
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