CN106601003A - 无人驾驶汽车分离式预警系统及分离式预警方法 - Google Patents

Abstract

无人驾驶汽车分离式预警系统，包括预警飞行装置、汽车本体、无人驾驶系统，其中所述预警飞行装置包括电源模块、传感器模块、无线收发模块、飞行控制模块和动力驱动模块，且预警飞行装置可与汽车本体分离；所述汽车本体，其上设置有供预警飞行装置停泊和充电的泊位口；所述无人驾驶系统包括汽车本体无人驾驶系统Ⅰ和预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ。同时，本发明还公开了一种无人驾驶汽车分离式预警方法。无人驾驶汽车分离式预警系统及分离式预警方法，相当于给无人驾驶汽车增加“一只离体的眼睛”，为无人驾驶汽车提供提前预警功能。

Description

无人驾驶汽车分离式预警系统及分离式预警方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体涉及智能汽车技术领域，尤其涉及自动驾驶汽车和无人驾驶车辆。

背景技术

具有关部门统计“大约90%的车祸归咎于人为失误”，而无人驾驶汽车有助于大幅降低车祸数量。有统计数据显示，全世界每年有120万人死于汽车或与交通相关的事故，其中有93%是人为失误造成，而如果采用无人驾驶或者自动驾驶汽车，这一死亡数据将有望下降90%。

虽然目前车辆自动驾驶技术逐渐成熟，但无人驾驶汽车真正上路还有很长的一段路要走，除了一系列伦理问题尚未解决外，无人驾驶汽车本身的技术问题亦是阻碍无人驾驶汽车上路的关键。如果无人驾驶汽车不是单纯的降低90%的人为失误造成的车祸，而是99.99%甚至更高程度的减少车祸情形，这将很大程度上解决一系列伦理问题，同时加快无人驾驶汽车推广和产业化过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人驾驶汽车分离式预警系统及分离式预警方法，相当于给无人驾驶汽车增加“一只离体的眼睛”，为无人驾驶汽车提供提前预警功能，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

第一方面：本发明提供一种无人驾驶汽车分离式预警系统，所述无人驾驶汽车分离式预警系统，包括预警飞行装置、汽车本体、无人驾驶系统，其中所述预警飞行装置包括电源模块、传感器模块、无线收发模块、飞行控制模块和动力驱动模块，且预警飞行装置可与汽车本体分离；所述汽车本体，其上设置有供预警飞行装置停泊和充电的泊位口；所述无人驾驶系统包括汽车本体无人驾驶系统Ⅰ和预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ。

所述预警飞行装置，用于当预警飞行装置处于飞行模式时，预警飞行装置为无人驾驶汽车提供前方路况信息，从而为无人驾驶汽车提供提前预警功能；

所述预警飞行装置，包括：

电源模块，用于为预警飞行装置提供能源；

传感器模块，用于实时获取路况信息，同时获取预警飞行装置的离地高度及与无人驾驶汽车本体的距离及方位（坐标）信息；

无线收发模块，用于实时发送路况信息和接收飞行模式指令；

飞行控制模块，用于将无线收发模块接收到的飞行模式指令，转变为预警飞行装置的飞行控制指令；

动力驱动模块，用于根据飞行控制模块的飞行控制指令，控制预警飞行装置的即时飞行模式。

所述汽车本体，其上设置有供预警飞行装置停泊和充电的泊位口。

所述无人驾驶系统包括：

汽车本体无人驾驶系统Ⅰ，用于控制汽车本体的无人驾驶；

预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ，用于下达预警飞行装置的飞行模式指令。

优选地：所述预警飞行装置采用陀螺仪装置保证飞行途中的稳定性。

优选地：所述预警飞行装置通过无线收发模块与汽车本体上的无线收发模块保持实时连线。

作为本发明进一步的方案：所述预警飞行装置通过传感器模块将采集到的路况信息通过无线收发模块将信息传输给汽车本体上的无人驾驶系统，无人驾驶系统将预警飞行装置采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息进行统合后，通过预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ下达预警飞行装置的飞行模式指令，飞行模式指令通过预警飞行装置上的飞行控制模块控制预警飞行装置上的动力驱动模块，动力驱动模块依据指令实现预警飞行装置的加速、减速、转弯、上飞、下飞、回泊位口等运动。

本发明所述的无人驾驶汽车的提前预警功能，其特征在于：当预警飞行装置处于飞行模式时，预警飞行装置通过传感器模块将采集到的路况信息通过无线收发模块将信息传输给汽车本体上的无人驾驶系统，从而为无人驾驶汽车提供提前预警功能。

第二方面：本发明提供一种无人驾驶汽车分离式预警方法，具体如下：

（1）设定汽车本体行驶速度v1为预警飞行装置启动预警飞行的阀值，设定汽车本体行驶速度v2为预警飞行装置飞回泊位口的阀值，且v1≥v2；

列如：v1设置为30km/h，v2设置为25km/h，当汽车本体行驶速度达到30km/h时，预警飞行装置启动预警飞行，当汽车本体行驶速度降低到25km/h时，预警飞行装置飞回泊位口。

（2）设定预警飞行装置飞行时，其与飞行装置泊位口的距离d与汽车即时行驶速度v成正相关性，汽车本体行驶速度越快，预警飞行装置与飞行装置泊位口相距越远，如此，给无人驾驶汽车预留足够的刹车距离和避让空间及时间。

（3）设定预警飞行装置的即时飞行模式，包括匀速直飞、左转弯、右转弯、上飞、下飞、加速、减速等。

（4）通过无人驾驶系统的预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ的高频脉冲指令间接实现预警飞行装置的即时飞行模式。

具体过程为：预警飞行装置通过传感器模块将采集到的路况信息通过无线收发模块将信息传输给汽车本体上的无人驾驶系统，无人驾驶系统将预警飞行装置采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息进行统合后，通过预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ下达预警飞行装置的飞行模式指令，飞行模式指令通过预警飞行装置上的飞行控制模块控制预警飞行装置上的动力驱动模块，动力驱动模块依据指令实现预警飞行装置的加速、减速、转弯、上飞、下飞、回泊位口等运动。

（5）预警飞行装置启动预警飞行的条件除前面所述的汽车行驶速度达到v1阀值外，另一种启动预警飞行的条件是：虽然汽车行驶速度未达到v1阀值，但由于前方路况差（如转弯路口，上下坡等），导致无人驾驶汽车的汽车本体上的传感器无法采集到全面的路况信息，预警飞行装置自动启动预警飞行。

（6）预警飞行装置启动预警飞行的条件除以上所述的汽车行驶速度达到v1阀值和所述的路况差的情形外，另一种启动预警飞行的条件是：人为启动。

(7）汽车本体的行驶受控指令包含两种情形：一种情形是，在预警飞行装置停泊于泊位口，而未启动飞行时，汽车本体的行驶受控指令来自无人驾驶系统将预设的汽车行驶（目的地）路径信息和汽车本体上的传感器采集到的路况信息两方面信息进行统合后下达的指令。另一种情形是，在预警飞行装置处于飞行状态时，汽车本体行驶受控指令来自无人驾驶系统将预警飞行装置采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息三方面信息进行统合后下达的指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）采用无人驾驶汽车分离式预警系统及分离式预警方法，相当于给无人驾驶汽车增加“一只离体的眼睛”，为无人驾驶汽车提供提前预警功能；

2）无人驾驶汽车分离式预警系统主要在汽车行驶速度较快时启动，一方面给预警飞行装置提供了足够的充电时间，增加其续航能力，另一方面，可大幅度降低严重性的交通事故发生率，最大程度保障人身和财产安全。

附图说明

图1为本发明无人驾驶汽车分离式预警系统的状态示意图之一；

图2为本发明无人驾驶汽车分离式预警系统的状态示意图之二；

图3为本发明无人驾驶汽车分离式预警系统的系统结构示意图；

图4为本发明无人驾驶汽车分离式预警方法的预警飞行装置工作流程示意图；

图5为本发明无人驾驶汽车分离式预警方法在预警飞行装置处于飞行状态时的汽车本体工作流程示意图；

图6为本发明实施例中（因路况差）预警飞行装置自动启动预警飞行的举例示意图。

附图标记：

预警飞行装置-110；汽车本体-120；预警飞行装置泊位口-121；无人驾驶系统-130；电源模块-112；传感器模块-113；无线收发模块-114；飞行控制模块-115；动力驱动模块-116；汽车本体无人驾驶系统Ⅰ-131；预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ-132。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，本发明所称的“将信息进行统合”是指将信息进行综合运算后，系统做出最优化决策；本发明所称的“路况”是指除包含道路路基、路面、构造物及附属设施等的技术状况外，还包括其它车超车、其它车突然转向、其它车减速、忽然出现障碍物、断头路、一侧悬崖、急剧上下坡等各种实际汽车行驶中可能遇到的路面状况和交通情况。

如图1所示，是本发明实施例预警飞行装置处于飞行状态下的无人驾驶汽车分离式预警系统的状态示意图；

如图2所示，是本发明实施例预警飞行装置处于停泊状态下的无人驾驶汽车分离式预警系统的状态示意图；

如图3所示，是本发明实施例无人驾驶汽车分离式预警系统的系统结构示意图。

在该实施例中，所述无人驾驶汽车分离式预警系统，包括预警飞行装置110、汽车本体120、无人驾驶系统130，其中所述预警飞行装置110包括电源模块112、传感器模块113、无线收发模块114、飞行控制模块115和动力驱动模块116，且预警飞行装置110可与汽车本体120分离；所述汽车本体120，其上设置有供预警飞行装置110停泊和充电的泊位口121；所述无人驾驶系统130包括汽车本体无人驾驶系统Ⅰ131和预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ132。

所述预警飞行装置110，用于当预警飞行装置110处于飞行模式时，预警飞行装置110为无人驾驶汽车提供前方路况信息，从而为无人驾驶汽车提供提前预警功能；

所述预警飞行装置110，包括：

电源模块112，用于为预警飞行装置110提供能源；

传感器模块113，用于实时获取路况信息，同时获取预警飞行装置110的离地高度及与无人驾驶汽车本体的距离及方位（坐标）信息；

无线收发模块114，用于实时发送路况信息和接收飞行模式指令；

飞行控制模块115，用于将无线收发模块114接收到的飞行模式指令，转变为预警飞行装置110的飞行控制指令；

动力驱动模块116，用于根据飞行控制模块115的飞行控制指令，控制预警飞行装置110的即时飞行模式。

所述汽车本体120，其上设置有供预警飞行装置110停泊和充电的泊位口121。

所述无人驾驶系统130包括：

汽车本体无人驾驶系统Ⅰ131，用于控制汽车本体120的无人驾驶；

预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ132，用于下达预警飞行装置110的飞行模式指令。

本发明实施例所述预警飞行装置110与汽车本体120（具体是预警飞行装置泊位口121）的相对位置，可以通过以预警飞行装置泊位口121的中心为原点，以垂直地面为X轴，汽车前进方向为Y轴，以垂直XY平面为Z轴，建立X、Y、Z坐标系来确定。

本发明实施例所述预警飞行装置110的即时飞行模式的受控方式如下：预警飞行装置110通过传感器模块113将采集到的路况信息通过无线收发模块114将信息传输给汽车本体120上的无人驾驶系统130，无人驾驶系统130将预警飞行装置110采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息进行统合后，通过预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ132下达预警飞行装置110的飞行模式指令，飞行模式指令通过预警飞行装置110上的飞行控制模块115控制预警飞行装置110上的动力驱动模块116，动力驱动模块116依据指令实现预警飞行装置110的加速、减速、转弯、上飞、下飞、回泊位口等运动。

本发明实施例所述的无人驾驶汽车的提前预警功能，其特征在于：当预警飞行装置110处于飞行模式时，预警飞行装置110通过传感器模块113将采集到的路况信息通过无线收发模块114将信息传输给汽车本体120上的无人驾驶系统130，从而为无人驾驶汽车提供提前预警功能。

可见，本发明实施例提供的无人驾驶汽车分离式预警系统，一方面，通过预警飞行装置采集信息，可为无人驾驶汽车本体提供提前预警功能，以应对突发状况。另一方面，通过统合预警飞行装置采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息等三方面的信息，可实现预警飞行装置的最佳即时飞行模式，并保障预警飞行装置能即时躲避障碍物。

相应地，本发明实施例还提供一种无人驾驶汽车分离式预警方法，该方法包括：

（1）设定汽车本体120行驶速度v1为预警飞行装置110启动预警飞行的阀值，设定汽车本体120行驶速度v2为预警飞行装置110飞回泊位口121的阀值，且v1≥v2；

列如：v1设置为30km/h，v2设置为25km/h，当汽车本体120行驶速度达到30km/h时，预警飞行装置110启动预警飞行，当汽车本体120行驶速度降低到25km/h时，预警飞行装置110飞回泊位口121。

（2）设定预警飞行装置110飞行时，其与飞行装置泊位口121的距离d与汽车即时行驶速度v成正相关性，汽车本体120行驶速度越快，预警飞行装置110与飞行装置泊位口121相距越远，如此，给无人驾驶汽车预留足够的刹车距离和避让空间及时间。

（3）设定预警飞行装置110的即时飞行模式，包括匀速直飞、左转弯、右转弯、上飞、下飞、加速、减速等。

（4）通过无人驾驶系统的预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ132的高频脉冲指令间接实现预警飞行装置110的即时飞行模式。

图4、图5分别为本发明实施例无人驾驶汽车分离式预警方法的预警飞行装置工作流程示意图和（在预警飞行装置处于飞行状态时的）汽车本体工作流程示意图。

如图4所示，是该方法的预警飞行装置工作流程示意图，包括以下步骤：

步骤S101，预警飞行装置110通过传感器模块113采集路况信息；

步骤S102，路况信息通过无线收发模块114传输给汽车本体上的无人驾驶系统130；

步骤S103，无人驾驶系统130将预警飞行装置110采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息进行统合；

步骤S104，统合后的信息，通过预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ132下达预警飞行装置110的飞行模式指令；

步骤S105，飞行模式指令通过无线方式传输给预警飞行装置110上的飞行控制模块

步骤S106，预警飞行装置110上的飞行控制模块115依据飞行模式指令控制预警飞行装置110上的动力驱动模块116；

步骤S107，动力驱动模块116依据指令实现预警飞行装置110的加速、减速、转弯、上飞、下飞、回泊位口等运动。

本发明实施例无人驾驶汽车分离式预警方法的汽车本体120的行驶受控指令包含两种情形：一种情形是，在预警飞行装置110停泊于泊位口121，而未启动飞行时，汽车本体120的行驶受控指令来自无人驾驶系统130将预设的汽车行驶（目的地）路径信息和汽车本体上的传感器采集到的路况信息两方面信息进行统合后下达的指令。另一种情形是，在预警飞行装置110处于飞行状态时，汽车本体120行驶受控指令来自无人驾驶系统130将预警飞行装置110采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息三方面信息进行统合后下达的指令。

如图5所示，是上述“另一种情形”中（在预警飞行装置110处于飞行状态时）的汽车本体工作流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤S2011，预警飞行装置110通过传感器模块采集到的路况信息；

步骤S2012，预设的汽车行驶（目的地）路径信息；

步骤S2013，汽车本体上的传感器采集到的路况信息；

步骤S202，无人驾驶系统将以上三方面信息进行统合；

步骤S203，统合后的信息通过无人驾驶系统130决定汽车本体的运行模式。

另外，本发明实施例中预警飞行装置110启动预警飞行的条件除所述的汽车行驶速度达到v1阀值外，另一种启动预警飞行的条件是：虽然汽车行驶速度未达到v1阀值，但由于前方路况差（如转弯路口，上下坡等），导致无人驾驶汽车的汽车本体上的传感器无法采集到全面的路况信息（参照图6），预警飞行装置110自动启动预警飞行。

图6为本发明实施例中（因路况差）预警飞行装置自动启动预警飞行的举例示意图，其中A为前方道路突然转弯，且一侧为悬崖的路况情形，B为急剧上下坡路段情形。两种情形下，虽然汽车行驶速度未达到v1阀值，但由于前方路况差，导致无人驾驶汽车的汽车本体上的传感器无法采集到全面的路况信息，预警飞行装置110自动启动预警飞行。

本发明实施例中预警飞行装置110启动预警飞行的条件除上述所述的汽车行驶速度达到v1阀值和所述的路况差的情形外，另一种启动预警飞行的条件是：人为启动。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种无人驾驶汽车分离式预警系统，其特征在于：所述系统包括预警飞行装置、汽车本体、无人驾驶系统；

所述预警飞行装置，用于当预警飞行装置处于飞行模式时，预警飞行装置为无人驾驶汽车提供前方路况信息，从而为无人驾驶汽车提供提前预警功能；

所述预警飞行装置，包括：

电源模块，用于为预警飞行装置提供能源；

传感器模块，用于实时获取路况信息，同时获取预警飞行装置的离地高度及与无人驾驶汽车本体的距离及方位（坐标）信息；

无线收发模块，用于实时发送路况信息和接收飞行模式指令；

飞行控制模块，用于将无线收发模块接收到的飞行模式指令，转变为预警飞行装置的飞行控制指令；

动力驱动模块，用于根据飞行控制模块的飞行控制指令，控制预警飞行装置的即时飞行模式；

所述汽车本体，其上设置有供预警飞行装置停泊和充电的泊位口；

所述无人驾驶系统包括：

汽车本体无人驾驶系统Ⅰ，用于控制汽车本体的无人驾驶；

预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ，用于下达预警飞行装置的飞行模式指令。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车的提前预警功能，其特征在于：当预警飞行装置处于飞行模式时，预警飞行装置通过传感器模块将采集到的路况信息通过无线收发模块将信息传输给汽车本体上的无人驾驶系统，从而为无人驾驶汽车提供提前预警功能。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶汽车分离式预警系统，其特征在于，所述预警飞行装置通过传感器模块将采集到的路况信息通过无线收发模块将信息传输给汽车本体上的无人驾驶系统，无人驾驶系统将预警飞行装置采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息进行统合后，通过预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ下达预警飞行装置的飞行模式指令，飞行模式指令通过预警飞行装置上的飞行控制模块控制预警飞行装置上的动力驱动模块，动力驱动模块依据指令实现预警飞行装置的加速、减速、转弯、上飞、下飞、回泊位口等运动。

4.无人驾驶汽车分离式预警方法，其特征在于，所述方法包括：

（1）设定汽车本体行驶速度v1为预警飞行装置启动预警飞行的阀值，设定汽车本体行驶速度v2为预警飞行装置飞回泊位口的阀值，且v1≥v2；

（2）设定预警飞行装置飞行时，其与飞行装置泊位口的距离d与汽车本体即时行驶速度v成正相关性，汽车本体行驶速度越快，预警飞行装置与飞行装置泊位口相距越远，如此，给无人驾驶汽车预留足够的刹车距离和避让空间及时间；

（3）设定预警飞行装置的即时飞行模式，包括匀速直飞、左转弯、右转弯、上飞、下飞、加速、减速等；

（4）通过无人驾驶系统的预警飞行装置飞行控制系统Ⅱ的高频脉冲指令间接实现预警飞行装置的即时飞行模式。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶汽车分离式预警方法，其特征在于，预警飞行装置启动预警飞行的条件，除权利要求4所述的汽车行驶速度达到v1阀值外，另一种启动预警飞行的条件是：虽然汽车行驶速度未达到v1阀值，但由于前方路况差（如转弯路口，上下坡等），导致无人驾驶汽车的汽车本体上的传感器无法采集到全面的路况信息，预警飞行装置自动启动预警飞行。

6.根据权利要求4所述的无人驾驶汽车分离式预警方法，其特征在于，预警飞行装置启动预警飞行的条件，除权利要求4所述的汽车行驶速度达到v1阀值和权利要求5所述的路况差外，另一种启动预警飞行的条件是：人为启动。

7.根据权利要求4所述的无人驾驶汽车分离式预警方法，其特征在于，所述汽车本体的行驶受控指令包含两种情形：

一种情形是，在预警飞行装置停泊于泊位口，而未启动飞行时，汽车本体的行驶受控指令来自无人驾驶系统将预设的汽车行驶（目的地）路径信息和汽车本体上的传感器采集到的路况信息两方面信息进行统合后下达的指令；

另一种情形是，在预警飞行装置处于飞行状态时，汽车本体行驶受控指令来自无人驾驶系统将预警飞行装置采集到的路况信息和预设的汽车行驶（目的地）路径信息以及汽车本体上的传感器采集到的路况信息三方面信息进行统合后下达的指令。