CN108829093A - 一种自动驾驶车辆横向运动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，通过铺设在路面的车辆监测模块对自动驾驶车辆所在车道内车辆的行驶状态进行监测，主要是检测自动驾驶前方目标的横向运动速度、横向运动加速度以及横向运动距离，并将监测的数据信息通过无线方式发送给所述自动驾驶车辆，所述自动驾驶车辆根据监测数据判断是否有变换车道的必要，若有必要，则通过PID控制方法控制自动驾驶车辆进行变换车道，若没有必要，就继续监测前方目标的运动参数；本发明通过识别本车道前方目标的运动参数来控制自动驾驶车辆的横向运动，可以在车道线不清晰或完全消失的情况下，为自动驾驶车辆的横向运动控制提供参数，保证了自动驾驶横向运动控制的准确性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于自动驾驶车辆控制技术领域，具体是一种自动驾驶车辆横向运动控制方法。
背景技术
在目前的车辆自动驾驶领域，横向运动控制的输入源一般来自车道线的识别和划定，在完成车道线识别后，通过判断自动驾驶车辆与车道线的相对位置关系来控制车辆的横向运动，保持车辆在本车道线内行驶，避免错误地偏出车道行驶。
但是在实际的行车环境中，由于多方面的原因，如临时改变道路行进方向或临时封路等，均可能导致车道线不清晰或完全缺失，导致车道线无法被相关传感器识别，在这种情况下，根据车道线来控制车辆横向运动将不再准确。
另外，现有技术中还有一些专利采用在车辆上设置毫米波雷达、激光雷达或者摄像头等探测设备，通过这些探测设备来感知车辆本车道前方的车辆行驶信息来控制自动驾驶车辆的横向运动，这种方法虽然可以克服车道线不清晰导致监测信息不准确的情况，但是由于雷达一般都存在监测盲区，且抗干扰能力不强，摄像头也同样存在监测盲区的问题，且监测效果受天气影响较大，无法满足复杂的交通状况。
现有技术中，绝大部分专利所涉及的车辆横向运动控制，均将车道线的信息或其他信息作为必要输入条件；例如，中国专利CN104787045A需要基于有车道线标示等特征的环境来进行车辆横向控制；中国专利CN102358287A需要基于高精度GPS导航信息和车道线信息实现功能；中国专利CN106598053A需要在车辆上安装雷达、摄像头来辅助车辆进行横向控制。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，通过铺设在路面的车辆监测模块对自动驾驶车辆所在车道前方的车辆进行监测，并根据监测数据判断自动驾驶车辆是否有必要进行变道，当需要变道时，通过车载装置控制车辆横向运动达到自动驾驶车辆横向运动控制的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，通过铺设在路面的车辆监测模块对自动驾驶车辆所在车道内的车辆的行驶状态进行监测，并将监测的数据信息通过无线方式发送给所述自动驾驶车辆，所述自动驾驶车辆再根据所述数据信息判断车辆是否需要进行变道；具体步骤如下：
步骤S1，通过车辆监测模块监测自动驾驶车辆所在车道前方的2个目标，并将距离自动驾驶车辆最近的目标定义为第一目标，距离自动驾驶车辆次近的目标定义为第二目标；
步骤S2，判断所述车辆监测模块监测到的第一目标和第二目标是否均有横向运动趋势，若否，则返回步骤S1继续监测；
步骤S3，若监测到第一目标和第二目标均有横向运动趋势，则根据第一目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道的必要；
步骤S4，若步骤S3中判断没有变道的必要，则进入终止程序；
步骤S5，若步骤S3中判断有变道的必要，则通过所述车辆监测模块获取第一目标的横向运动速度和横向运动加速度；
步骤S6，根据获取的横向运动速度和横向运动加速度，对自动驾驶车辆进行变道控制。
具体地，步骤S1中，通过所述车辆监测模块监测自动驾驶车辆所在车道前方的2个目标的运动轨迹信息，包括目标的横向运动速度、目标距离自动驾驶车辆的横向距离以及目标的横向运动加速度。
具体地，步骤S3中，根据第一目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道必要的条件为：第一目标的横向运动速度是否大于可标定阈值，若大于可标定阈值，则判断为有必要变道；否则，判断为没有必要变道。
具体地，所述自动驾驶车辆内设有车载装置，所述车载装置包括数据接收单元、第一判断单元、第二判断单元以及控制单元；
所述数据接收单元用于接收所述车辆监测模块发送的监测数据信息；
所述第一判断单元用于判断所述第一目标和第二目标是否均有横向运动趋势；
所述第二判断单元用于根据所述第一目标的运动参数判断自动驾驶车辆是否有变道的必要；
所述控制单元用于控制所述自动驾驶车辆进行变道。
具体地，所述控制单元采用PID控制方法对自动驾驶车辆进行变道控制。
具体地，所述车辆监测模块包括多组光敏传感器、多组超声波传感器和/或光敏开关控制单元、射频识别单元、数据存储单元、数据处理单元和数据发送单元；
进一步地，所述数据存储单元内存储有全部光敏传感器/超声波传感器的位置信息；所述数据处理单元用于根据根据所述光敏传感器/超声波传感器监测的数据信息，计算道路车辆行驶的纵/横向运动速度、纵/横向运动加速度以及两车之间的纵/横向距离。
具体地，所述多组光敏传感器/超声波传感器中每一组均设有两个光敏传感器/超声波传感器，所述两个光敏传感器/超声波传感器之间的距离是固定的，且相邻两组所述光敏传感器/超声波传感器之间的距离也是固定的；所述光敏传感器/超声波传感器还连接有计时器，当传感器触发时开始计时。
具体地，所述光敏开关控制单元与所述多组光敏传感器、多组超声波传感器、数据处理单元电连接，用于控制所述超声波传感器在无光条件下代替所述光敏传感器工作；
通过所述光敏开关控制单元实现所述光敏传感器与超声波传感器的交替工作，既能在夜晚也同样实现对车辆的监控，同时还能减少传感器的负担，避免长时间工作而损坏。
具体地，所述射频识别单元包括安装在车内的射频卡和设置在路面的读写器，所述射频卡内存储有车主的身份信息和车辆的信息，每组所述光敏传感器/超声波传感器之间均设有所述读写器；
当车辆驶过一组光敏传感器/超声波传感器时，必定经过所述读写器，所述读写器通过读取车辆内的射频卡即可识别车主的身份信息及车辆的信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在车道线缺失的情况下，依靠探测本车道前方目标的运动参数，分析相应的运动特征，从而为自动驾驶车辆的横向运动控制提供参考，提升了自动驾驶车辆在车道线缺失情况下的横向运动控制的准确性，保证了自动驾驶车辆运行的稳定性；且本发明通过在路面铺设车辆监测模块，用来实时监测道路上车辆的运动参数信息，这种监测方式不存在监测盲区，能全面有效地监测道路上车辆的运动参数信息；本发明通过光敏传感器和超声波传感器交替对路面车辆进行监测，不仅能在夜间达到和白天同样的监测效果，还能防止传感器因长时间工作而损坏，从而保障了车辆监测模块的稳定性，延长了本发明的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种自动驾驶车辆横向运动控制方法的硬件结构示意框图；
图2为本发明一种自动驾驶车辆横向运动控制方法流程示意框图；
图中：1、车载装置；101、数据接收单元；102、第一判断单元；103、第二判断单元；104、控制单元；2、车辆监测模块；201、光敏传感器；202、超声波传感器；203、光敏开关控制单元；204、射频识别单元；205、数据存储单元；206、数据处理单元；207、数据发送单元。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本实施例提供了一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，通过铺设在路面的车辆监测模块2对自动驾驶车辆所在车道内的车辆的行驶状态进行监测，并将监测的数据信息通过无线方式发送给所述自动驾驶车辆，所述自动驾驶车辆再根据所述数据信息判断车辆是否需要进行变道；所述自动驾驶车辆上安装有车载装置1，所述车载装置1包括数据接收单元101、第一判断单元102、第二判断单元103以及控制单元104；所述车辆监测模块2包括多组光敏传感器201、多组超声波传感器202、光敏开关控制单元203、射频识别单元204、数据存储单元205、数据处理单元206和数据发送单元207；本发明自动驾驶车辆横向运动控制的具体步骤如下：
步骤S1，通过车辆监测模块2监测自动驾驶车辆所在车道前方的2个目标，并将距离自动驾驶车辆最近的目标定义为第一目标，距离自动驾驶车辆次近的目标定义为第二目标；
步骤S2，通过第一判断单元102判断所述车辆监测模块2监测到的第一目标和第二目标是否均有横向运动趋势，若否，则返回步骤S1继续监测；
步骤S3，若监测到第一目标和第二目标均有横向运动趋势，则根据第一目标的运动参数通过第二判断单元103来判断自动驾驶车辆是否有变道的必要；
步骤S4，若步骤S3中判断没有变道的必要，则进入终止程序；
步骤S5，若步骤S3中判断有变道的必要，则通过所述车辆监测模块2获取第一目标的横向运动速度和横向运动加速度；
步骤S6，根据获取的横向运动速度和横向运动加速度，通过控制单元104对自动驾驶车辆进行变道控制。
具体地，步骤S1中，通过所述车辆监测模块2监测自动驾驶车辆所在车道前方的2个目标的运动轨迹信息，包括目标的横向运动速度、目标距离自动驾驶车辆的横向距离以及目标的横向运动加速度。
具体地，步骤S3中，根据第一目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道必要的条件为：第一目标的横向运动速度是否大于可标定阈值，若大于可标定阈值，则判断为有必要变道；否则，判断为没有必要变道。
具体的，所述控制单元104为PID控制器。
具体地，所述数据存储单元205内存储有全部光敏传感器201/超声波传感器202的位置信息；所述数据处理单元206用于根据根据所述光敏传感器201/超声波传感器202监测的数据信息，计算道路车辆行驶的纵/横向运动速度、纵/横向运动加速度以及两车之间的纵/横向距离。
具体地，所述多组光敏传感器201/超声波传感器202中每一组均设有两个光敏传感器201/超声波传感器202，所述两个光敏传感器201/超声波传感器202之间的距离是固定的，且相邻两组光敏传感器201/超声波传感器202之间的距离也是固定的；所述光敏传感器201/超声波传感器202还连接有计时器，当传感器触发时开始计时；
进一步地，假设一组横向相邻两个光敏传感器201/超声波传感器202之间的距离为L，且相邻两组光敏传感器201/超声波传感器202之间的距离为X，车辆的一侧边横向经过一组光敏传感器201/超声波传感器202所用的时间为T1，则可得出该车辆经过这组传感器的瞬时横向运动速度为L/T1；假设该车辆继续横向运动，其侧边横向经过另一组光敏传感器201/超声波传感器202所用的时间为T2，且两组传感器之间还有n组传感器，可计算得出两组传感器之间的距离为(n+1)*X，车辆经过第二组传感器的瞬时横向运动速度为L/T2，车辆经过两组传感器的横向运动加速度为：
具体地，所述光敏开关控制单元203与所述多组光敏传感器201、多组超声波传感器202、数据处理单元206电连接，用于控制所述超声波传感器202在无光条件下代替所述光敏传感器201工作；
进一步地，在有光条件下(白天)，所述光敏开关控制单元203控制所述光敏传感器201与所述数据处理单元206电连接，并断开所述超声波传感器202与所述数据处理单元206的电连接；在无光的条件下(黑夜)，所述光敏开关控制单元203控制所述超声波传感器202与所述数据处理单元206电连接，并断开所述光敏传感器201与所述数据处理单元206的电连接；通过所述光敏开关控制单元203实现所述光敏传感器201与超声波传感器202的交替工作，既能在夜晚也同样实现对车辆的监控，同时还能减少传感器的负担，避免长时间工作而损坏。
具体地，所述射频识别单元204包括安装在车内的射频卡和设置在光伏路面的读写器，所述射频卡内存储有车主的身份信息和车辆的信息，每组所述光敏传感器201/超声波传感器202之间均设有一个读写器；
进一步地，所述读写器与射频卡之间通过微波5.8GHz频段实现通信连接，通信距离可达到8～30米，当车辆驶过装有读写器的路面时，所述读写器通过读取车辆内的射频卡即可识别车主的身份信息及车辆的信息。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，通过铺设在路面的车辆监测模块(2)对自动驾驶车辆所在车道内的车辆的行驶状态进行监测，并将监测的数据信息通过无线方式发送给所述自动驾驶车辆，所述自动驾驶车辆再根据所述数据信息判断车辆是否需要进行变道；具体步骤如下：
步骤S1，通过车辆监测模块(2)监测自动驾驶车辆所在车道前方的2个目标，并将距离自动驾驶车辆最近的目标定义为第一目标，距离自动驾驶车辆次近的目标定义为第二目标；
步骤S2，判断所述车辆监测模块(2)监测到的第一目标和第二目标是否均有横向运动趋势，若否，则返回步骤S1继续监测；
步骤S3，若监测到第一目标和第二目标均有横向运动趋势，则根据第一目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道的必要；
步骤S4，若步骤S3中判断没有变道的必要，则进入终止程序；
步骤S5，若步骤S3中判断有变道的必要，则通过所述车辆监测模块(2)获取第一目标的横向运动速度和横向运动加速度；
步骤S6，根据获取的横向运动速度和横向运动加速度，对自动驾驶车辆进行变道控制。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，步骤S1中，通过所述车辆监测模块(2)监测自动驾驶车辆所在车道前方的2个目标的运动轨迹信息，包括目标的横向运动速度、目标距离自动驾驶车辆的横向距离以及目标的横向运动加速度。
3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，步骤S3中，根据第一目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道必要的条件为：第一目标的横向运动速度是否大于可标定阈值，若大于可标定阈值，则判断为有必要变道；否则，判断为没有必要变道。
4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，所述自动驾驶车辆内设有车载装置(1)，所述车载装置(1)包括数据接收单元(101)、第一判断单元(102)、第二判断单元(103)以及控制单元(104)；
所述数据接收单元(101)用于接收所述车辆监测模块(2)发送的监测数据信息；
所述第一判断单元(102)用于判断所述第一目标和第二目标是否均有横向运动趋势；
所述第二判断单元(103)用于根据所述第一目标的运动参数判断自动驾驶车辆是否有变道的必要；
所述控制单元(104)用于控制所述自动驾驶车辆进行变道。
5.根据权利要求4所述的一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，所述控制单元(104)采用PID控制方法对自动驾驶车辆进行变道控制。
6.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，所述车辆监测模块(2)包括多组光敏传感器(201)和/或多组超声波传感器(202)、光敏开关控制单元(203)、射频识别单元(204)、数据存储单元(205)、数据处理单元(206)和数据发送单元(207)。
7.根据权利要求6所述的一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，所述多组光敏传感器(201)/超声波传感器(202)中每一组均设有两个光敏传感器(201)/超声波传感器(202)，所述两个光敏传感器(201)/超声波传感器(202)之间的距离是固定的，且相邻两组所述光敏传感器(201)/超声波传感器(202)之间的距离也是固定的。
8.根据权利要求6所述的一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，所述光敏开关控制单元(203)与所述多组光敏传感器(201)、多组超声波传感器(202)、数据处理单元(206)电连接，用于控制所述超声波传感器(202)在无光条件下代替所述光敏传感器(201)工作。
9.根据权利要求6所述的一种自动驾驶车辆横向运动控制方法，其特征在于，所述射频识别单元(204)包括安装在车内的射频卡和设置在路面的读写器，所述射频卡内存储有车主的身份信息和车辆的信息，每组所述光敏传感器(201)/超声波传感器(202)之间均设有所述读写器。
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