CN107622683B - 自主驾驶车辆的路口通行方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自主驾驶车辆的路口通行方法及系统，该方法包括：获知车辆当前位置与路口停止线之间的相对位置关系及车辆当前所处路口的信号灯信息；根据车辆当前位置与路口停止线之间的相对位置关系，判断车辆是否进入预设减速区域；根据信号灯信息，从车辆进入预设减速区域到车辆通过停止区域的过程中实时进行信号灯状态的判断，根据信号灯的状态决定车辆当前应当采用的行驶车速。该系统包括中心控制单元、路口信号灯信息获取单元，用于获取车辆与路口停止线相对位置关系的定位单元及执行中心控制单元下达的速度指令的纵向控制单元，路口信号灯信息获取单元、定位单元和纵向控制单元分别与中心控制单元连接。该方法和系统安全、可靠，可操作性强。

Description

自主驾驶车辆的路口通行方法及系统

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及自主驾驶车辆的路口通行方法及系统。

背景技术

自主驾驶是一种在汽车上日益发展的技术，在汽车自主驾驶的过程中，其驾驶行为必须能够满足其在道路上行驶的各种需要，这其中就包括必须能够自主通过路口，包括有红绿灯和没有红绿灯的路口。目前，自主驾驶车辆自主通过路口的通行策略仍不够完善，且大都没有经过实践验证，可操作性和可靠性不强。

发明内容

本发明提供了自主驾驶车辆的路口通行方法及系统，旨在解决现有的自主驾驶车辆通过路口时可操作性和可靠性不强的问题。

为解决上述技术问题，本发明的自主驾驶车辆的路口通行方法包括如下步骤：

1)获知车辆当前位置与路口停止线之间的相对位置关系及车辆当前所处路口的信号灯信息；

2)根据车辆当前位置与路口停止线之间的相对位置关系，判断车辆是否进入预设减速区域；

3)根据信号灯信息，从车辆进入预设减速区域到通过停止区域实时进行信号灯状态的判断，根据信号灯的状态决定车辆当前应当采用的行驶速度。

所述预设减速区域包括三个，依次分别是一级减速区域、二级减速区域及停止区域，所述停止区域为与停止线相接的区域。

本发明的获知信号灯状态及其持续时间的路口通行方法包括：在车辆行驶道路上连续分级设置减速区域，依次分别是一级减速区域、二级减速区域及停止区域，所述停止区域为与停止线相接的区域；车辆按照如下步骤通行：

1)当车辆进入一级减速区域后判断信号灯状态，若信号灯为红、黄灯，执行步骤2)，否则，根据绿灯持续时间，判断是否能够按照当前车速通过路口，若能，则不减速直接通过路口，否则，减速至预设减速通行速度，并在进入二级减速区域后，执行步骤3)；

2)减速至预设减速通行速度，并实时判断信号灯是否变为绿灯，若变为绿灯，车辆加速至正常道路速度通过路口，否则，进入步骤3)；

3)减速至预设预备停车速度，并在进入停止区域后，判断信号灯是否变为绿灯，若是，车辆加速至预设正常道路速度通过，否则，停车等待直至变更为绿灯启动通行。

本发明的仅能获知信号灯状态的路口通行方法包括：在车辆行驶道路上连续分级设置减速区域，依次分别是一级减速区域、二级减速区域及停止区域，所述停止区域为与停止线相接的区域；车辆按照如下步骤通行：

当车辆进入一级减速区域时，车速首先必须减速至预设减速通行速度，并在进入二级减速区域时，判断信号灯状态，信号灯状态为绿灯时，不减速直接通过路口；否则，减速至预设减速通行速度，并在进入停止区域后，判断信号灯是否变为绿灯，若是，车辆加速至预设正常道路速度通过，否则，停车等待直至变更为绿灯启动通行。

本发明的无信号灯的路口通行方法为在车辆行驶道路上设置减速区域，当车辆在进入减速区域时进行减速，减速至预设减速通行速度后，按照当前速度通过路口。

当路口遇到紧急情况时，车辆启动应急自适应巡航和防撞机制。

本发明的自主驾驶车辆的路口通行系统包括中心控制单元、路口信号灯信息获取单元，一个用于获取车辆与路口停止线相对位置关系的定位单元及一个执行中心控制单元下达的速度指令的纵向控制单元，所述路口信号灯信息获取单元、定位单元和纵向控制单元分别与中心控制单元连接。

所述路口信号灯信息获取单元的工作方式为视觉识别或车路协同，工作方式为视觉识别的路口信号灯信息获取单元包括摄像头及信号处理模块，工作方式为车路协同的路口信号灯信息获取单元包括安装于车辆上的无线接收模块，无线接收模块接收安装在信号灯上的无线发射模块发送的信号灯信息，并将信号灯信息传输给中心控制单元。

所述定位单元包括摄像头车辆定位模块，所述摄像头或车辆定位模块与中心控制单元连接。

所述纵向控制单元包括驱动控制模块和制动控制模块。

本发明的有益效果是：本发明的方法及系统通过将靠近停止线的区域进行区域划分，并且实时获取路口信号灯信息，判断车辆与停止线的相对位置关系获知车辆所处区域，结合信号灯信息，控制车辆当前行驶速度通过路口。本发明的方法安全、可靠，可操作性强。

本发明的方法不但能够合理、完备地满足和考虑车辆在路口通行时的各种情况，并且还考虑了在车路协同系统提供支持的条件下，车辆能以更加合理安全的方式通过路口，体现了自主驾驶技术的无限潜力。

附图说明

图1为本实施例的能够获知前方路口信号灯当前状态及其持续时间时的通行策略流程图；

图2为本实施例的仅能获知前方路口信号灯当前状态时的通行策略流程图；

图3为本实施例的前方路口无信号灯时的通行策略流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

首先，对系统和策略的基本设定做出规定：

1)车辆在路口设定3种速度。包括正常道路速度，减速通行速度，以及预备停车速度。其中，正常道路速度是指车辆在两个路口之间的道路上正常行驶时的设定速度。减速通行速度是指，车辆在预备通过路口时进行一级减速之后的速度。这一速度设定一般取正常道路速度的一定比例，以50％～65％为较优化范围，正常道路速度越大，比例值也应相应取较大值。预备停车速度是指，车辆在预备通过路口时进行二级减速之后的速度。这一速度设定一般取减速通行速度的一定比例，以5％～15％为较优化范围，根据车辆具体质量情况而定，质量越大，则此速度值应越低。

2)车辆必须有能够判定停止线的方式。包括视觉摄像头识别车道线，各种实质内容的地图等等。也就是说，车辆必须能够通过车辆上所具备的某一设备系统，获知前方路口停止线与本车的相对位置关系。这种设备系统包括但不限于：通过摄像头识别停止线，并给出车道线与本车相对位置关系信息的系统；通过将车辆定位系统获知的车辆定位信息与已经存储在车辆中心控制系统中的一定范围内道路的信息进行比对，进而获知的停止线与本车的相对位置关系的信息等。这里所指的相对位置关系包括但不限于，本车与同车道停止线的距离，本车航向角与同车道停止线段的夹角关系等，其中应至少包括本车与同车道停止线的距离。该距离指的是本车与车道停止线在本车道内的距离。

3)依照与停止线的相对位置关系，车辆在其前方路径上设置三种区域。其顺序依次为(以车辆行驶方向前方为前方，与之相对的是后方)，在停止线及其后方的一个很小的区域，设置为停止区域；停止区域之后的一个区域，设置为二级减速区域；二级减速区域之后的一个区域，设置为一级减速区域。二级减速区域和一级减速区域分别对应前述的车辆的预备停车速度和减速通行速度。

当然作为其它实施方式，减速区域的个数还可设置一个或三个以上。

自主驾驶车辆的路口通行方法实施例

本实施例的自主驾驶车辆的路口通行方法是按照上述“对系统和策略的基本设定”进行的，该方法包括如下步骤：

1)获知车辆当前位置与路口停止线之间的相对位置关系及车辆当前所处路口的信号灯信息；

2)根据车辆当前位置与路口停止线之间的相对位置关系，判断车辆是否进入预设减速区域；

3)根据信号灯信息，从车辆进入预设减速区域到车辆通过停止区域实时进行信号灯状态的判断，根据信号灯的状态决定车辆当前应当采用的行驶车速。

预知信号灯状态及其持续时间的路口通行方法实施例

如图1所示，在自主驾驶车辆能够获知路口前方红绿灯的当前状态，以及这种状态的持续时间时，根据上述“对系统和策略的基本设定”，车辆采取如下的策略通过路口：

A.如果车辆在通过全部的一级减速区域和二级减速区域以及停止区域时，当前红绿灯状态均为红灯或黄灯，车辆在进入一级减速区域和二级减速区域之后进行相应区域所要求的减速，并在停止区域停车。

B.在进入一级减速区域之后，如果当前信号灯状态为绿灯，车辆计算是否可以以当前车速(正常道路速度)通过路口。如果可以通过，则不减速直接通过全部三个区域。

如果不可以通过，则车辆在一级减速区域减速至减速通行速度，减速之后，车辆已经不可能在绿灯阶段通过，所以必然会在通过后续路口通行区域之时遇到黄灯或红灯。故而，车辆将在二级减速区域或停止区域执行相应的减速和停车动作。

C.如果车辆在通过全部的三个路口通行区域的过程中，路口信号灯由原来的红灯切换为绿灯，则车辆加速以正常道路速度通过路口。

仅能预知信号灯状态的路口通行方法实施例

在只能获知路口信号灯的当前状态，而不能获知这种状态的持续时间时，根据上述“对系统和策略的基本设定”，车辆将以如下策略通过路口，如图2所示：

a.当车速在减速通行速度以上时，车辆必须首先在一级减速区域减速至减速通行速度。

b.如果车辆在通过二级减速区域、停止区域的过程中的任意时刻信号灯变为黄灯或红灯，则车辆减速至预备停车速度，并在路口停车。

c.如果车辆在通过二级减速区域、停止区域的过程中的任意时刻信号灯当前状态为绿灯或变更为绿灯，则车辆不再进行减速(对于一直处在绿灯状态的情况)，或加速至减速通行速度(对于中途变更为绿灯的情况)，直接通过路口。

无信号灯的路口通行方法实施例

根据上述“对系统和策略的基本设定”，路口无红绿灯的通行策略，如图3所示：

在没有红绿灯信号或红绿灯信号由于种种原因出现故障的路口，车辆采取一种固定的通行策略，即固定地首先在一级减速区域减速，随后以减速通行速度通过路口。如果在路口遇到有车辆或其它障碍穿行的情况，则依照车辆自身应对障碍的机制进行应对，例如减速或停车等。

这样做可以保证车辆获得足够低的速度以应对无信号灯路口可能出现的各种突发情况，但不进行没有必要的减速和停车。

进一步，在上述三种基本路口通行策略之上的通行策略，即其与自适应巡航策略的取舍：车辆在通过上述的三个路口通行区域时，必须以自适应巡航策略为更高级的速度决定策略，并依据其与当前路口通行策略所决定的速度的对比决定执行哪一个车速指令：

如果依据自适应巡航速度所决定的车速低于当前路口通行策略的车速，则执行自适应巡航策略所决定的车速；

如果依据自适应巡航速度所决定的车速高于当前路口通行策略的车速，则执行当前路口通行策略所决定的车速。

自主驾驶车辆的路口通行系统实施例

该系统包括中心控制单元、路口信号灯信息获取单元，一个用于获取车辆与路口停止线相对位置关系的定位的定位单元及一个执行中心控制单元下达的速度指令的纵向控制单元，所述路口信号灯信息获取单元、定位单元和纵向控制单元分别与中心控制单元连接。

下面对上述各个单元进行详细介绍：

1)中心控制系统是指自主驾驶车辆的核心——决策系统，即其“大脑”，其能够接受由各种感知外界环境的系统发来的信息，依靠这些信息发出能够被运动控制系统和车身控制系统接收的指令，指挥运动控制系统和车身控制系统执行。所谓运动控制系统包括驱动控制系统、制动控制系统、转向控制系统，其中驱动控制系统和制动控制系统合称为纵向控制系统。所谓车身控制系统是指能够控制车身上一系列设备的系统，这些设备包括但不限于转向灯，制动灯，车前灯，车内灯，车门，喇叭，等等。

中心控制系统可以以电脑为其硬件基础，也可以以由芯片作为核心的嵌入式系统为其硬件基础。

2)一个能够获知车辆当前与路口停止线相对位置关系的系统，详见上述实施例中“对系统和策略的基本设定做出规定”部分。

3)一个能够听从中心控制系统指令，执行其对速度的指令的纵向控制系统。该纵向控制系统是指一套能够被用电控方式控制的车辆的驱动系统和制动系统，其具备执行对车辆速度的指令要求的能力。

4)路口信号灯感知系统，用于获知路口信号灯信息。

关于路口信号灯信息获知方式的说明。一般来说，获知路口信号灯信息的方式包括视觉识别和车路协同系统两种。

视觉识别系统由安装在车辆前方的摄像头及其配套的处理程序组成。红绿灯信号的视觉处理程序可以单独运行在自己的处理器上，也可以运行在整个车辆的中心控制系统上。视觉识别系统应能够在其可视范围内识别前方路口红绿灯的信息，并将其信息提供给车辆的中心控制系统，作为指挥车辆通过路口的依据。

车路协同系统是一种通常通过无线短程通信的方式获知所需的道路信息的系统。这些道路信息包括路口信号灯的相关信息。这种系统通过分布于路口信号灯上的无线发射模块将信号灯信息发送出来，并通过安装在车辆上的无线接收模块接收信号灯信息。并且，由无线接收模块将其所获得的前方路口信号灯信息传送给中心控制系统，作为指挥车辆通过路口的依据。

一般来说，视觉识别系统提供的前方路口信号灯信息仅仅包含当前信号灯的状态；车路协同系统得到的前方路口信号灯信息则会同时包含当前信号灯的状态，以及该状态将持续的时间。

当车辆同时获知这两种信息，并且车路协同系统工作正常时，以车路协同系统所获得的信息为准；如此时车路协同系统不在正常工作状态，才选择采信视觉识别的结果。当车辆只能获知单一种类的信息时，依靠所获知的信息进行决策。

Claims (7)

1.一种预知信号灯状态及其持续时间的自主驾驶车辆的路口通行方法，其特征在于，该方法包括：在车辆行驶道路上连续分级设置减速区域，依次分别是一级减速区域、二级减速区域及停止区域，所述停止区域为与停止线相接的区域；车辆按照如下步骤通行：

1)当车辆进入一级减速区域后判断信号灯状态，若信号灯为红、黄灯，执行步骤2)，否则，根据绿灯持续时间，判断是否能够按照当前车速通过路口，若能，则不减速直接通过路口，否则，减速至预设减速通行速度，并在进入二级减速区域后，执行步骤3)；

2)减速至预设减速通行速度，并实时判断信号灯是否变为绿灯，若变为绿灯，车辆加速至正常道路速度通过路口，否则，进入步骤3)；

3)减速至预设预备停车速度，并在进入停止区域后，判断信号灯是否变为绿灯，若是，车辆加速至预设正常道路速度通过，否则，停车等待直至变更为绿灯启动通行。

2.一种仅能预知信号灯状态的自主驾驶车辆的路口通行方法，其特征在于，该方法包括：在车辆行驶道路上连续分级设置减速区域，依次分别是一级减速区域、二级减速区域及停止区域，所述停止区域为与停止线相接的区域；车辆按照如下步骤通行：

当车辆进入一级减速区域时，车速首先必须减速至预设减速通行速度，并在进入二级减速区域时，判断信号灯状态，信号灯状态为绿灯时，不减速直接通过路口；否则，减速至预设预备停车速度，并在进入停止区域后，判断信号灯是否变为绿灯，若是，车辆加速至预设正常道路速度通过，否则，停车等待直至变更为绿灯启动通行。

3.一种实施权利要求1所述方法的自主驾驶车辆的路口通行系统，其特征在于，该系统包括中心控制单元、路口信号灯信息获取单元，一个用于获取车辆与路口停止线相对位置关系的定位单元及一个执行中心控制单元下达的速度指令的纵向控制单元，所述路口信号灯信息获取单元、定位单元和纵向控制单元分别与中心控制单元连接。

4.根据权利要求3所述自主驾驶车辆的路口通行系统，其特征在于，所述路口信号灯信息获取单元的工作方式为视觉识别或车路协同，工作方式为视觉识别的路口信号灯信息获取单元包括摄像头及信号处理模块，工作方式为车路协同的路口信号灯信息获取单元包括安装于车辆上的无线接收模块，该无线接收模块接收安装在信号灯上的无线发射模块发送的信号灯信息，并将信号灯信息传输给中心控制单元。

5.根据权利要求3所述自主驾驶车辆的路口通行系统，其特征在于，所述定位单元包括摄像头或车辆定位模块，所述摄像头或车辆定位模块与中心控制单元连接。

6.根据权利要求3所述自主驾驶车辆的路口通行系统，其特征在于，所述纵向控制单元包括驱动控制模块和制动控制模块。

7.一种实施权利要求2所述方法的自主驾驶车辆的路口通行系统，其特征在于，该系统包括中心控制单元、路口信号灯信息获取单元，一个用于获取车辆与路口停止线相对位置关系的定位单元及一个执行中心控制单元下达的速度指令的纵向控制单元，所述路口信号灯信息获取单元、定位单元和纵向控制单元分别与中心控制单元连接。

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