CN108710370A - 一种无人驾驶汽车的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人驾驶汽车的控制方法，该方法包括采集车辆行驶路径上的障碍物信息及车辆的行驶数据；根据障碍物信息及行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；根据方向调整参数及速度调整参数，调整车辆的行驶方向与行驶速度。该方法可以实时根据无人驾驶汽车的行驶环境进行行驶速度与行驶方向的调整，从而可以应对复杂多变的行驶环境，提高了车辆行驶的安全性，利于无人驾驶汽车的广泛推广。本发明还公开了一种无人驾驶汽车的控制系统、无人驾驶汽车以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

Description

一种无人驾驶汽车的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种无人驾驶汽车的控制方法；还涉及一种无人驾驶汽车的控制系统、无人驾驶汽车以及计算机可读存储介质。

背景技术

近年来，随着人工智能的迅速发展，汽车制造工业发生了革命性变化。汽车智能化技术可有效简化汽车的驾驶操作，因此被越来越广泛的应用。而其中最典型、最热门的应用就是无人驾驶汽车。无人驾驶汽车也称为自动驾驶汽车或轮式移动机器人，此类汽车在不需要驾驶者操控的情况下，依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪实现自动驾驶。虽然无人驾驶汽车可以有效简化汽车驾驶操作，但是，目前缺少车辆行驶于复杂多变的行驶环境时的有效控制方案，从而使无人驾驶汽车存在较大的安全隐患，自动驾驶的安全性无法得到保障，进而无法实现无人驾驶汽车的广泛应用与推广。

因此，如何提高无人驾驶汽车的行驶安全性是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人驾驶汽车的控制方法，该方法能够有效提高无人驾驶汽车的行驶安全性、利于无人驾驶汽车的广泛推广；本发明的另一目的是提供一种无人驾驶汽车的控制系统、无人驾驶汽车以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无人驾驶汽车的控制方法，所述方法包括：

采集车辆行驶路径上的障碍物信息及所述车辆的行驶数据；

根据所述障碍物信息及所述行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；

根据所述方向调整参数及所述速度调整参数，调整所述车辆的行驶方向与行驶速度。

可选的，所述计算得到方向调整参数包括：

根据及计算得到方向调整参数；

其中，λ_a、λ_b为权值，θ为所述车辆的当前行驶角度，θ_a为所述车辆与目标位置的连线与基准方向的夹角；ψ_i为所述车辆与障碍物的连线与所述基准方向的夹角，Δψ_i为所述障碍物遮蔽所述车辆的视线所产生的角度，d_i为所述车辆与所述障碍物间的距离值，R为所述车辆的等效圆的半径，为所述方向调整参数。

可选的，所述计算得到速度调整参数包括：

根据α₁＝-γ_a(v-V_a)及计算得到第一速度调整参数；

其中，α₁为所述第一速度调整参数，γ_a、C_a为权值，v为所述车辆的当前行驶速度，V_a为第一速度动力因子，d_a为所述车辆与所述目标位置间的距离值，为所述车辆的最大转向角度。

可选的，所述计算得到速度调整参数包括：

根据α₂＝-γ_b(v-V_b)及计算得到第二速度调整参数；

其中，α₂为所述第二速度调整参数，γ_b、C_b为权值，v为所述车辆的当前行驶速度，V_b为第二速度动力因子，d_i为所述车辆与所述障碍物间的距离值，为所述车辆的最大转向角度。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种无人驾驶汽车的控制系统，所述系统包括：

信息采集器，用于采集车辆行驶路径上的障碍物信息及所述车辆的行驶数据；

分析处理器，用于根据所述障碍物信息及所述行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；

执行器，用于根据所述方向调整参数及所述速度调整参数，调整所述车辆的行驶方向与行驶速度。

可选的，所述信息采集器包括：

激光测距仪、红外摄像机及速度传感器。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种无人驾驶汽车，所述汽车设置有上述任一项所述的无人驾驶汽车的控制系统。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的无人驾驶汽车的控制方法的步骤。

本发明所提供的无人驾驶汽车的控制方法，包括采集车辆行驶路径上的障碍物信息及所述车辆的行驶数据；根据所述障碍物信息及所述行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；根据所述方向调整参数及所述速度调整参数，调整所述车辆的行驶方向与行驶速度。

本发明所提供的无人驾驶汽车的控制方法，可以实时采集无人驾驶汽车行驶路径上的障碍物信息以及车辆自身的行驶数据，进而根据障碍物信息与行驶数据得到车辆的相关调整参数，从而，依据该调整参数调整车辆的行驶速度与行驶方向，车辆即使行驶于复杂多变的行驶环境，由于可以结合行驶环境进行相适应的调节，从而可以有效保障无人驾驶汽车的行驶安全性，有助于无人驾驶汽车的推广。

本发明所提供的无人驾驶汽车的控制系统、无人驾驶汽车以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的无人驾驶汽车的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的数学模型的示意图；

图3为本发明实施例所提供的无人驾驶汽车的控制系统的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种无人驾驶汽车的控制方法，该方法能够有效提高无人驾驶汽车的行驶安全性、利于无人驾驶汽车的广泛推广；本发明的另一核心是提供一种无人驾驶汽车的控制系统、无人驾驶汽车以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的无人驾驶汽车的控制方法的流程示意图；参考图1可知，该方法可以包括以下步骤：

S100：采集车辆行驶路径上的障碍物信息及车辆的行驶数据；

具体的，无人驾驶汽车上的导航装置，如GPS导航仪、北斗导航仪，根据导航信息为无人驾驶汽车规划行驶路径。信息采集装置，如激光测距仪、红外摄像机等则在无人驾驶汽车沿该行驶路径行驶的过程中，依据预先设定的数学模型，采集该行驶路径上的障碍物信息以及车辆自身的行驶数据。请参考图2，图2为本发明实施例所提供的数学模型的示意图，为便于后续的计算分析，该数学模型将无人驾驶汽车等效为一个半径为R的圆，并以该等效圆的圆心作为坐标原点，正东方向为X轴正方向，正北方向为Y轴正方向。其中，实际应用中车辆的等效圆的半径R可以根据车身的大小进行适应性的调整，或者还可以统一采用某一默认值，对此，本发明不做具体限定，允许进行差异性设定。

其中，上述障碍物信息可以包括无人驾驶汽车的行驶路径上是否存在障碍物，以及当存在障碍物时，车辆当前所在位置与该障碍物间的距离值，如图2中的d_i；障碍物与车辆连线与基准方向即上述X轴正方向间的夹角的大小，如图2中的ψ_i；以及障碍物遮蔽车辆视野所产生的角度，如图2中的Δψ_i；上述车辆的行驶数据可以包括车辆的当前行驶速度，如图2中的v；车辆的当前行驶方向，如图2中的θ；车辆与目标位置间的距离，如图2中的d_a；以及车辆与目标位置连线与基准方向间的夹角，如图2中的θ_a。其中，车辆与障碍物间的距离为车辆等效圆的圆心与障碍物几何中心的距离，车辆与障碍物的连线同样为车辆等效圆的圆心与障碍物几何中心的连线。

S200：根据障碍物信息及行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；

具体的，获取到障碍物信息以及行驶数据后，则可以对该障碍物信息以及行驶数据进行分析，并通过计算得到速度调整参数与方向调整参数，所谓速度调整参数，即车辆行驶速度的变化量，通常用加速度表示车辆的速度调整参数；所谓方向调整参数，即车辆行驶角度的变化量。

可选的，计算得到方向调整参数包括：

根据及计算得到方向调整参数；

其中，λ_a、λ_b为权值，θ为车辆的当前行驶角度，θ_a为车辆与目标位置的连线与基准方向的夹角；ψ_i为车辆与障碍物的连线与基准方向的夹角，Δψ_i为障碍物遮蔽车辆的视线所产生的角度，d_i为车辆与所述障碍物间的距离值，R为车辆的等效圆的半径，为方向调整参数。

具体的，对车辆的行驶方向进行调整时，可以包括规避障碍物与趋向目标位置两种情况。

当无障碍物存在时，即在趋向目标位置的情况下，可根据公式计算得到第一方向调整参数；其中，λ_a为权值，θ为车辆的当前行驶角度，θ_a为车辆与目标位置的连线与基准方向的夹角；

当有障碍物存在而规避该障碍物时，可以根据公式及公式计算得到第二方向调整参数；其中，λ_b为权值，θ为车辆的当前行驶角度，θ_a为车辆与目标位置的连线与基准方向的夹角；ψ_i为车辆与障碍物的连线与基准方向的夹角，Δψ_i为障碍物遮蔽车辆的视线所产生的角度，d_i为车辆与所述障碍物间的距离值，R为车辆的等效圆的半径。

综合上述两种情况，得到车辆的方向调整公式为即将为规避各障碍物而得到的多个第二方向调整参数进行累加，再与趋向目标位置得到的第一方向调整参数做和，从而得到最终的方向调整参数。其中，即为车辆的方向调整参数，下标i用以表示障碍物个数，具体数值依据障碍物的个数确定。

可选的，计算得到速度调整参数包括：根据α₁＝-γ_a(v-V_a)及计算得到第一速度调整参数；其中，α₁为第一速度调整参数，γ_a、C_a为权值，v为车辆的当前行驶速度，V_a为第一速度动力因子，d_a为车辆与目标位置间的距离值，为车辆的最大转向角度。

具体的，本实施例对应于无人驾驶汽车周围不存在障碍物的情况，该情况下的速度调整参数可以根据α₁＝-γ_a(v-V_a)及计算得到，α₁即为此时的速度调整参数。

可选的，计算得到速度调整参数包括：根据α₂＝-γ_b(v-V_b)及计算得到第二速度调整参数；其中，α₂为第二速度调整参数，γ_b、C_b为权值，v为车辆的当前行驶速度，V_b为第二速度动力因子，d_i为车辆与障碍物间的距离值，为车辆的最大转向角度。

具体的，本实施例对应于无人驾驶汽车周围存在障碍物的情况，该情况下的速度调整参数可以根据α₂＝-γ_b(v-V_b)及计算得到，α₂即为此时的速度调整参数。

于是，当无人驾驶汽车的周围不存在障碍物时，利用与α₁＝-γ_a(v-V_a)即可分别得到该情况下的方向调整参数与速度调整参数；当无人驾驶汽车的周围存在障碍物时，利用与α₂＝-γ_b(v-V_b)即可分别得到此情况下的方向调整参数与速度调整参数。

S300：根据方向调整参数及速度调整参数，调整车辆的行驶方向与行驶速度。

具体的，根据不同情况得到相应的方向调整参数与速度调整参数后，便可以进一步根据该方向调整参数与速度调整参数，对车辆的行驶方向与行驶速度进行调整。

综上所述，本发明所提供的无人驾驶汽车的控制方法，可以实时采集无人驾驶汽车行驶路径上的障碍物信息以及车辆自身的行驶数据，进而根据障碍物信息与行驶数据得到车辆的相关调整参数，进一步，依据该调整参数调整车辆的行驶速度与行驶方向。车辆即使行驶于复杂多变的行驶环境，由于可以结合行驶环境进行相适应的调节，所以可以有效确保无人驾驶汽车的行驶安全性，也有助于无人驾驶汽车的推广。

本发明还提供了一种无人驾驶汽车的控制系统，下文描述的该系统可以与上文描述的方法相互对应参照。请参考图3，图3为本发明实施例所提供的无人驾驶汽车的控制系统的示意图；结合图3可知，该系统可以包括：

信息采集器10，用于采集车辆行驶路径上的障碍物信息及车辆的行驶数据；

分析处理器20，用于根据障碍物信息及行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；

执行器30，用于根据方向调整参数及速度调整参数，调整车辆的行驶方向与行驶速度。

在上述实施例的基础上，信息采集器10可以包括：激光测距仪、红外摄像机及速度传感器。

本发明还提供了一种无人驾驶汽车，该无人驾驶汽车设置上述所述的无人驾驶汽车的控制系统。对于本发明所提供的无人驾驶汽车的介绍请参照上述方法或上述系统的实施例，本发明在此不做赘述。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下的步骤：

采集车辆行驶路径上的障碍物信息及车辆的行驶数据；根据障碍物信息及行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；根据方向调整参数及速度调整参数，调整车辆的行驶方向与行驶速度。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对于本发明所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的无人驾驶汽车的控制方法、系统、无人驾驶汽车以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种无人驾驶汽车的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

采集车辆行驶路径上的障碍物信息及所述车辆的行驶数据；

根据所述障碍物信息及所述行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；

根据所述方向调整参数及所述速度调整参数，调整所述车辆的行驶方向与行驶速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算得到方向调整参数包括：

根据f_a＝-λ_a sin(θ-θ_a)，及计算得到方向调整参数；

其中，λ_a、λ_b为权值，θ为所述车辆的当前行驶角度，θ_a为所述车辆与目标位置的连线与基准方向的夹角；ψ_i为所述车辆与障碍物的连线与所述基准方向的夹角，Δψ_i为所述障碍物遮蔽所述车辆的视线所产生的角度，d_i为所述车辆与所述障碍物间的距离值，R为所述车辆的等效圆的半径，为所述方向调整参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算得到速度调整参数包括：

根据α₁＝-γ_a(v-V_a)及计算得到第一速度调整参数；

其中，α₁为所述第一速度调整参数，γ_a、C_a为权值，v为所述车辆的当前行驶速度，V_a为第一速度动力因子，d_a为所述车辆与所述目标位置间的距离值，为所述车辆的最大转向角度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算得到速度调整参数包括：

根据α₂＝-γ_b(v-V_b)及计算得到第二速度调整参数；

其中，α₂为所述第二速度调整参数，γ_b、C_b为权值，v为所述车辆的当前行驶速度，V_b为第二速度动力因子，d_i为所述车辆与所述障碍物间的距离值，为所述车辆的最大转向角度。

5.一种无人驾驶汽车的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

信息采集器，用于采集车辆行驶路径上的障碍物信息及所述车辆的行驶数据；

分析处理器，用于根据所述障碍物信息及所述行驶数据，计算得到方向调整参数与速度调整参数；

执行器，用于根据所述方向调整参数及所述速度调整参数，调整所述车辆的行驶方向与行驶速度。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信息采集器包括：

激光测距仪、红外摄像机及速度传感器。

7.一种无人驾驶汽车，其特征在于，所述汽车设置有权利要求5或6所述的无人驾驶汽车的控制系统。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的无人驾驶汽车的控制方法的步骤。