CN108919805A - 一种车辆无人驾驶辅助系统 - Google Patents
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Abstract
一种车辆无人驾驶辅助系统,包括信息采集模块、中央控制平台、驾驶辅助模块和车辆控制模块,所述信息采集模块用于通过车载GPS实时获得车辆的位置信息,并将所述位置信息发送至中央控制平台,所述中央控制平台根据所述位置信息将车辆周围各路径的实时交通数据发送至驾驶辅助模块,驾驶辅助模块采用改进的蚁群算法对无人驾驶车辆的最优行驶路径进行搜索,并实时检测所述最优行驶路径上的障碍物,所述车辆控制模块用于控制无人驾驶车辆根据搜索到的最优行驶路径进行行驶,并对检测到的障碍物进行避让。本发明有益效果为:根据车辆的位置、车辆的速度和路况信息的实时采集,进行无人驾驶车辆的路径规划和动态避障,保证了无人驾驶汽车的安全稳定行驶。
Description
技术领域
本发明创造涉及无人驾驶车辆领域,具体涉及一种车辆无人驾驶辅助系统。
背景技术
随着计算机科学和机器人技术的发展,无人驾驶车辆在军事、民用和科学研究等诸多方面得到了广泛的应用,它集中了结构学、电子学、控制论和人工智能等多学科的最新研究成果,具有广阔的应用前景。
对无人驾驶车辆来说,路径规划和避障是其关键组成部分,是研究的热点之一。在城区环境中,由于驾驶场景复杂多变,道路环境曲折,高速公路环境车速较快,危险度高,对无人驾驶车辆在复杂环境下进行路径规划以及运动障碍物检测,对于实现无人驾驶车辆有效的行驶具有重要的前景和意义,针对上述问题,本发明提出了一种车辆无人驾驶辅助系统,通过对无人驾驶车辆进行路径规划以及在行驶过程中的障碍物检测,能够快速生成一条安全智能的可行驶路径,保障了无人驾驶车辆的安全行驶。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种车辆无人驾驶辅助系统。
本发明创造的目的通过以下技术方案实现:
一种车辆无人驾驶辅助系统,包括信息采集模块、中央控制平台、驾驶辅助模块和车辆控制模块,所述信息采集模块用于通过车载GPS实时获得车辆的位置信息,并将所述位置信息发送至中央控制平台,所述中央控制平台根据所述位置信息将车辆周围各路径的实时交通数据发送至驾驶辅助模块,所述驾驶辅助模块采用改进的蚁群算法根据所述各路径上的实时交通数据对无人驾驶车辆的最优行驶路径进行搜索,并实时检测所述最优行驶路径上的障碍物,所述车辆控制模块用于控制无人驾驶车辆根据搜索到的最优行驶路径进行行驶,并对检测到的障碍物进行避让。
本发明创造的有益效果:根据车辆的位置获得车辆周围各路径的路况信息,采用蚁群算法根据所述路况信息对无人驾驶车辆的行驶路径进行规划,综合考虑了车辆行驶路径的路况信息和路径距离对路径规划的影响,对蚁群算法中的信息素更新和状态转移规则进行改进,从而实现了无人驾驶车辆行驶的最优路径的搜索,对搜索得到的最优行驶路径进行障碍物检测,实现了无人驾驶车辆的动态避障,保证了无人驾驶汽车的安全稳定行驶。
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;
附图标记:
信息采集模块1;中央控制平台2;驾驶辅助模块3;车辆控制模块4;路径搜索单元31;动态避障单元32。
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,本实施例的一种车辆无人驾驶辅助系统,包括信息采集模块1、中央控制平台2、驾驶辅助模块3和车辆控制模块4,所述信息采集模块1用于通过车载GPS实时获得车辆的位置信息,并将所述位置信息发送至中央控制平台2,所述中央控制平台2根据所述位置信息将车辆周围各路径的实时交通数据发送至驾驶辅助模块3,所述驾驶辅助模块3采用改进的蚁群算法根据各路径上的实时交通数据对无人驾驶车辆的最优行驶路径进行搜索,并实时检测所述最优行驶路径上的障碍物,所述车辆控制模块4用于控制无人驾驶车辆根据搜索到的最优行驶路径进行行驶,并对检测到的障碍物进行避让。
优选地,所述信息采集模块1和中央控制平台采用4G或GPRS的通信方式进行通信。
本优选实施例根据车辆的位置获得车辆周围各路径的路况信息,采用蚁群算法根据所述路况信息对无人驾驶车辆的行驶路径进行规划,综合考虑了车辆行驶路径的路况信息和路径距离对路径规划的影响,对蚁群算法中的信息素更新和状态转移规则进行改进,从而实现了无人驾驶车辆行驶的最优路径的搜索,对搜索得到的最优行驶路径进行障碍物检测,实现了无人驾驶车辆的动态避障,保证了无人驾驶汽车的安全稳定行驶。
优选地,所述驾驶辅助模块3包括路径搜索单元31和动态避障单元32,所述路径搜索单元31采用改进的蚁群算法对无人驾驶车辆的最优行驶路径进行搜索,所述动态避障单元32用于实时检测所述最优行驶路径上的障碍物。
优选地,所述路径搜索单元31采用改进的蚁群算法对无人驾驶车辆的行驶路径进行搜索,对蚁群算法全局信息素浓度的更新方式进行改进,具体为:
式中,δ为比例参数,Lw为当前循环中最差蚂蚁的路径长度,Lg为全局最优路径的长度,为更新前节点i,j之间道路上的信息素,为更新后节点i,j之间道路上的信息素,(1-ρ)为信息素残留因子;
在每只蚂蚁完成路径搜索后,采用如下方式对局部信息素进行更新,具体为:
式中,Q是一个比例系数,表示挥发参数,Lk表示一次循环玩成蚂蚁k走过的路径长度,为更新前节点i,j之间道路上的信息素,为更新后节点i,j之间道路上的信息素。
本优选实施例通过对蚁群算法信息素浓度的更新方式进行改进,在对最优解进行更大限度的增强的同时对全局生成的最差解进行削弱,使得蚂蚁能够更易于集中当前代的最短路径邻域内,从而加快了蚁群算法的收敛速度。
优选地,所述路径搜索单元31采用改进的蚁群算法对无人驾驶车辆的行驶路径进行搜索,对蚁群算法中的状态转移规则进行改进,具体为:
hj=fj/n
式中,q0是算法中引入的一个参数,q∈[0,1]是均匀分布的随机数,fj表示节点j所具有的分支数目,n表示所有节点的分支数目之和,hj和hs分别表示节点j和节点s的活跃度,ω表示路径受节点活跃度的影响程度,τij表示节点i,j之间道路上的信息素,τis表示节点i,s之间道路上的信息素,α表示路径选择受信息素的影响程度,β表示路径选择受期望启发函数的影响程度,ηij和ηis是期望启发函数。
本优选实施例的状态转移概率函数综合考虑了节点的信息素、期望启发函数和节点的活跃度,有利于引导蚂蚁选择距离目标节点更近、活跃度更高以及信息素浓度更强的节点,从而增强了蚁群算法的全局搜索能力,加快了蚁群算法的收敛速度。
优选地,蚁群算法中的状态转移规则采用的期望启发函数ηij的计算公式为:
式中,ηij为期望启发函数,Vij为节点i,j之间道路允许的最大车速,为节点i,j之间道路上车辆当前的平均车速,Qij为节点i,j之间道路允许的最大每小时交通流量,为节点i,j之间道路的当前平均每小时交通流量,dij为节点i,j之间道路的距离,djs为节点j到目标节点s的距离。
本优选实施例修改的期望启发函数,综合考虑了路况的交通情况和路径的长度,从而能够避开拥堵的路径,同时也兼顾了路程的距离。
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 (6)
1.一种车辆无人驾驶辅助系统,其特征是,包括信息采集模块、中央控制平台、驾驶辅助模块和车辆控制模块,所述信息采集模块用于通过车载GPS实时获得车辆的位置信息,并将所述位置信息发送至中央控制平台,所述中央控制平台根据所述位置信息将车辆周围各路径的实时交通数据发送至驾驶辅助模块,所述驾驶辅助模块采用改进的蚁群算法根据所述各路径上的实时交通数据对无人驾驶车辆的最优行驶路径进行搜索,并实时检测所述最优行驶路径上的障碍物,所述车辆控制模块用于控制无人驾驶车辆根据搜索到的最优行驶路径进行行驶,并对检测到的障碍物进行避让。
2.根据权利要求1所述的一种车辆无人驾驶辅助系统,其特征是,所述信息采集模块和中央控制平台采用4G或GPRS的通信方式进行通信。
3.根据权利要求2所述的一种车辆无人驾驶辅助系统,其特征是,所述驾驶辅助模块包括路径搜索单元和动态避障单元,所述路径搜索单元采用改进的蚁群算法对无人驾驶车辆的最优行驶路径进行搜索,所述动态避障单元用于实时检测所述最优行驶路径上的障碍物。
4.根据权利要求3所述的一种车辆无人驾驶辅助系统,其特征是,所述路径搜索单元采用改进的蚁群算法对无人驾驶车辆的行驶路径进行搜索,对蚁群算法的全局信息素浓度的更新方式进行改进,具体为:
式中,δ为比例参数,Lw为当前循环中最差蚂蚁的路径长度,Lg为全局最优路径的长度,为更新前节点i,j之间道路上的信息素,为更新后节点i,j之间道路上的信息素,(1-ρ)为信息素残留因子;
在每只蚂蚁完成路径搜索后,采用如下方式对局部信息素进行更新,具体为:
式中,Q是一个比例系数,表示挥发参数,Lk表示一次循环玩成蚂蚁k走过的路径长度,为更新前节点i,j之间道路上的信息素,为更新后节点i,j之间道路上的信息素。
5.根据权利要求4所述的一种车辆无人驾驶辅助系统,其特征是,所述路径搜索单元采用改进的蚁群算法对无人驾驶车辆的行驶路径进行搜索,对蚁群算法中的状态转移规则进行改进,具体为:
hj=fj/n
式中,q0是算法中引入的一个参数,q∈[0,1]是均匀分布的随机数,fj表示节点j所具有的分支数目,n表示所有节点的分支数目之和,hj和hs分别表示节点j和节点s的活跃度,ω表示路径受节点活跃度的影响程度,τij表示节点i,j之间道路上的信息素,τis表示节点i,s之间道路上的信息素,α表示路径选择受信息素的影响程度,β表示路径选择受期望启发函数的影响程度,ηij和ηis是期望启发函数。
6.根据权利要求5所述的一种车辆无人驾驶辅助系统,其特征是,蚁群算法中的状态转移规则采用的期望启发函数ηij的计算公式为:
式中,ηij为期望启发函数,Vij为节点i,j之间道路允许的最大车速,为节点i,j之间道路上车辆当前的平均车速,Qij为节点i,j之间道路允许的最大每小时交通流量,为节点i,j之间道路的当前平均每小时交通流量,dij为节点i,j之间道路的距离,djs为节点j到目标节点s的距离。
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