CN109460042A - 一种自动驾驶控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动驾驶控制方法及系统，该系统中，感知模块获取环境信息，将环境信息转化成语义描述信息，并将语义描述信息发送至决策模块以及执行模块。决策模块基于语义描述信息生成目标动作指令，并将目标动作指令发送至执行模块。执行模块基于目标动作指令以及语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照目标执行动作行驶。可见，本方案中，执行模块在执行动作时，需要结合目标动作指令以及语义描述信息，例如，语义描述信息表明当前路况中有障碍物，而目标动作指令指示车辆直行，此时执行模块会确定出目标执行动作，使目标车辆按照目标执行动作行驶，进而避开障碍物，提高了自动驾驶的安全性。

Description

一种自动驾驶控制方法及系统

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种自动驾驶控制方法及系统。

背景技术

通常，如图1所示，自动驾驶系统分为感知、认知、决策、规划以及执行五个处理模块，其中，感知模块用于通过各种传感器获取环境信息，然后认知模块将感知模块获取的环境信息进行环境认知处理，得到语义描述信息。决策模块基于语义描述信息进行行为预测，之后，规划模块结合行为预测结果进行目标车辆的路径规划，最后，执行模块使车辆按照规划好的路径进行行驶。

然而，在实际行驶过程中，执行层完全按照规划好的路径进行行驶，一旦出现突发情况，可能会造成车辆损坏，甚至会导致人身伤亡，安全性较差。

因此，如何提供一种自动驾驶控制系统，能够提高自动驾驶的安全性，是本领域技术人员亟待解决的一大技术问题。

发明内容

本发明提供了一种自动驾驶控制系统，能够提高自动驾驶的安全性。

为实现所述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种自动驾驶控制系统，包括感知模块、决策模块以及执行模块，

所述感知模块与所述决策模块以及所述执行模块相连，用于获取环境信息，将所述环境信息转化成语义描述信息，并将所述语义描述信息发送至所述决策模块以及所述执行模块；

所述决策模块与所述感知模块以及所述执行模块相连，用于基于所述语义描述信息生成目标动作指令，并将所述目标动作指令发送至所述执行模块；

所述执行模块与所述感知模块以及所述决策模块相连，用于基于所述目标动作指令以及所述语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照所述目标执行动作行驶。

可选的，所述将所述环境信息转化成语义描述信息，包括：

将所述环境信息中的各信息进行融合，生成第一语义描述信息；

通过GNSS系统与惯性导航系统，获取目标车辆的定位信息，基于所述定位信息以及环境信息中的地理信息，确定出第二语义描述信息；

确定所述第一语义描述信息以及所述第二语义描述信息的集合为所述语义描述信息。

可选的，所述基于所述语义描述信息生成目标动作指令，包括：

获取所述语义描述信息中的关键词，生成与所述关键词对应的控制指令，确定所述控制指令为所述目标动作指令。

可选的，所述基于所述目标动作指令、所述环境信息以及所述语义描述信息，确定出目标执行动作，包括：

基于所述语义描述信息，确定第一动作指令；

判断所述第一动作指令是否与所述目标动作指令相同，若不同，确定与所述第一动作指令对应的执行动作为所述目标执行动作，若相同，确定与所述目标动作指令对应的执行动作为所述目标执行动作。

可选的，所述执行模块将执行结果和车身状态信息反馈至所述决策模块。

一种自动驾驶控制方法，应用于如任意一项上述的自动驾驶控制系统，所述控制系统包括感知模块、决策模块以及执行模块，所述自动驾驶控制方法包括：

获取环境信息，将所述环境信息转化成语义描述信息，并将所述语义描述信息发送至所述决策模块以及所述执行模块；

基于所述语义描述信息生成目标动作指令，并将所述目标动作指令发送至所述执行模块；

基于所述目标动作指令以及所述语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照所述目标执行动作行驶。

可选的，所述将所述环境信息转化成语义描述信息，包括：

将所述环境信息中的各信息进行融合，生成第一语义描述信息；

通过GNSS系统与惯性导航系统，获取目标车辆的定位信息，基于所述定位信息以及环境信息中的地理信息，确定出第二语义描述信息；

确定所述第一语义描述信息以及所述第二语义描述信息的集合为所述语义描述信息。

可选的，所述基于所述语义描述信息生成目标动作指令，包括：

获取所述语义描述信息中的关键词，生成与所述关键词对应的控制指令，确定所述控制指令为所述目标动作指令。

可选的，所述基于所述目标动作指令以及所述语义描述信息，确定出目标执行动作，包括：

基于所述语义描述信息，确定第一动作指令；

判断所述第一动作指令是否与所述目标动作指令相同，若不同，确定与所述第一动作指令对应的执行动作为所述目标执行动作，若相同，确定与所述目标动作指令对应的执行动作为所述目标执行动作。

可选的，还包括：将执行结果和车身状态信息反馈至所述决策模块。

本发明提供了一种自动驾驶控制系统，包括感知模块、决策模块以及执行模块，其中，感知模块与决策模块以及执行模块相连，用于获取环境信息，将环境信息转化成语义描述信息，并将语义描述信息发送至决策模块以及执行模块。决策模块与感知模块以及执行模块相连，用于基于语义描述信息生成目标动作指令，并将目标动作指令发送至执行模块。执行模块与感知模块以及决策模块相连，用于基于目标动作指令以及语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照目标执行动作行驶。可见，本方案提供的自动驾驶控制系统中，执行模块在执行动作时，需要结合目标动作指令以及语义描述信息，当语义描述信息与目标动作指令冲突时，例如，语义描述信息表明当前路况中有障碍物，而目标动作指令指示车辆直行，此时按照目标动作指令执行，则会撞到障碍物，使车辆损坏，而本方案中执行模块会确定出目标执行动作，使目标车辆按照目标执行动作行驶，进而避开障碍物，提高了自动驾驶的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为现有技术中一种自动驾驶控制系统的架构示意图；

图2为本实施例提供的一种自动驾驶控制系统的架构示意图；

图3为本实施提供的一种自动驾驶控制方法的流程示意图；

图4为本实施例提供的一种将环境信息转化成语义描述信息的方法流程图；

图5为本实施例提供的一种基于语义描述信息生成目标动作指令的方法流程示意图；

图6为本实施例提供的一种基于目标动作指令以及语义描述信息，确定出目标执行动作的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

正由背景技术所述，现有技术中的自动驾驶系统的架构图如图1所示，在实际行驶过程中，执行层完全按照规划好的路径进行行驶，一旦出现突发情况，可能会造成车辆损坏，甚至会导致人身伤亡，安全性较差。

具体的，结合图1，发明人发现现有的自动驾驶系统中，决策和规划部分不但要考虑行驶的效率、能耗经济性、操纵稳定性以及安全性，还要考虑成员的舒适性。另外由于自动驾驶车辆需要与公共道路上的其他道路使用者(行人、自行车、其他车辆)交互，所以决策和规划部分还需要将公共道路上其他交互对象的特性考虑进去。因此，决策模块和规划模块的复杂度较高。

除此，现有的自动驾驶系统架构将复杂的决策规划等工作集中到了较高的层级上，执行部分作为与整车交互的最底层和最终环节，往往只承担类似加速度指令的跟踪，方向盘转角闭环等简单的控制任务。而且由于执行部分以决策和规划部分得到的结论作为输入，所以只能按照指令操作，一旦指令来源延迟、中断或错误，执行层没有手段进行调整和纠正，进而会发生车辆碰撞障碍物等情况。

有鉴于此，本实施例提供了一种自动驾驶控制系统，如图2所示，该自动驾驶控制系统，包括感知模块21、决策模块22以及执行模块23。

其中，感知模块与决策模块以及执行模块相连，用于获取环境信息，将环境信息转化成语义描述信息，并将语义描述信息发送至决策模块以及执行模块。

决策模块与感知模块以及执行模块相连，用于基于语义描述信息生成目标动作指令，并将目标动作指令发送至执行模块。

执行模块与感知模块以及决策模块相连，用于基于目标动作指令以及语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照目标执行动作行驶。

在上述自动驾驶控制系统的架构基础上，如图3所示，基于本实施例提供的自动驾驶控制系统，本实施例对自动驾驶控制方法进行说明，该自动驾驶控制方法，包括：

S31、获取环境信息，将环境信息转化成语义描述信息，并将语义描述信息发送至决策模块以及执行模块。

感知模块可以通过系统配置的各种传感器设备采集环境信息，其中，采集到的环境信息可以包括来自雷达的原始点云信息、来自摄像头的图像信息、来自高精度地图的地理信息、来自V2X设备的车间通信信息或周边道路设施的信息等。

然后感知模块将采集到的环境信息转换成语义描述信息，其中，如图4所示，本实施例提供了一种将环境信息转化成语义描述信息的具体实现步骤，包括：

S41、将环境信息中的各信息进行融合，生成第一语义描述信息。

在本实施例中，将环境信息中的各信息进行融合，即将感知信息进行融合得到准确可靠的环境信息，例如，对上述原始点云信息进行融合，融合成障碍物、可通信区域以及交通提示信息等第一语义描述信息，其中，第一语义描述信息是指车辆外在环境中的各信息，例如，障碍物可以包括其位置、速度、加速度等信息，可通行区域可以包括非铺装路面边界、车道线类型等信息，交通提示信息可以包括交通标牌、交通指示灯含义、路面标志等信息。

需要说明的是，上述融合情况仅是为了举例，根据实际的设计需求，可以对融合标准进行重新设定，并不局限于上述举例的方式。

S42、通过GNSS系统(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)与惯性导航系统，获取目标车辆的定位信息，基于定位信息以及环境信息中的地理信息，确定出第二语义描述信息。

具体的，通过GNSS系统与惯性导航系统组合导航的方式获得车辆的定位，然后结合环境信息中的地理信息，如导航/高精度地图提供的地理信息，确定定位信息对应的局部地理信息，然后获取该局部地理信息的当前交通环境的关键信息为第二语义描述信息，例如全局路径规划、车辆处于哪条车道、当前位置的坡度、下一个路口距离自车的距离等信息。

举例进行说明，首先通过GNSS系统与惯性导航系统组合导航的方式获得车辆的定位，如为“A小区东门口”，然后结合地图，确定与该定位信息对应的局部地理信息，如“A小区东门口”所隶属的区—高开区，然后，获取局部地理信息“高开区”的当前交通环境的关键信息，如车辆处于高开区的哪条路以及高开区的路况等。

然后确定出与车辆的定位相对应的当前交通环境的关键信息为第二语义描述信息，其中，第二语义描述信息是指描述目标车辆本身姿态的各信息。

之后，S43、确定第一语义描述信息以及第二语义描述信息的集合为上述语义描述信息。即语义描述信息至少包括第一语义描述信息以及第二语义描述信息。

需要说明的是，在本实施例中，步骤S41与步骤S42，在执行顺序上，可以同步执行，也可以执行完步骤S41再执行步骤S42，或执行完步骤S42再执行步骤S41。

在上述基础上，本实施例中，感知模块将语义描述信息发送至决策模块以及执行模块。其中，数据的传输可以通过高速CAN网络或以太网的方式进行传输。

S32、基于语义描述信息生成目标动作指令，并将目标动作指令发送至执行模块。

其中，语义描述信息进一步传递到决策模块，此步骤的目标是将语义描述信息转换成目标动作指令。具体的，决策模块不需要附加硬件支持，可以由运行在中央域控制器中的代码构成。决策模块通过接收到语义描述信息制定全局路径规划，然后可以根据该全局路径规划以及语义描述信息进行局部行驶路径的规划，基于局部路径规划发送目标动作指令，如变换车道或超车指令、预测周围车辆/行人的行为并决定是否减速或改变行驶方向等指令。

具体的，如图5所示，本实施例还提供了上述步骤S32(基于语义描述信息生成目标动作指令)的一种具体实现方法，包括步骤：

S51、获取语义描述信息中的关键词，生成与关键词对应的控制指令，确定控制指令为目标动作指令。

举例进行说明，假定语义描述信息为：当前位置的坡度为4％以及下一个路口距离车的距离为1m。那么可以根据预置的语义描述信息中的关键词和对应的控制指令的关联关系，在确定了语义描述信息中的关键词后，如坡度、距离为1m等，则可以确定出目标动作指令为加速以及刹车。

需要说明的是，该步骤S51提供了一种基于语义描述信息生成目标动作指令的具体实现方法，在确定了目标动作指令后，还可以对确定的目标动作指令进行逻辑判断，如是先加速预设时间后，在进行刹车等。最后，将目标动作指令发送至执行模块。

S33、基于目标动作指令以及语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照目标执行动作行驶。

其中，执行模块首先将目标动作信息划分为纵向控制指令和横向控制指令，在实现纵向控制指令过程中，一旦加速动作与前方车辆发生矛盾时，执行层自行调用ACC(Adaptive Cruise Control，自适应巡航)的跟随功能与前方车辆保持预定时距，如果执行过程中突然出现障碍物，执行层可以调用AEB(Autonomous Emergency Braking，自动紧急制动)功能进行制动避免发生碰撞。

在实现横向控制指令的过程中，一旦该指令与当前可通行路径的边界发生矛盾时，执行层自行调用LKA(Lane Keeping Assist，车道保持辅助)的修正功能，使车辆避免与可行驶路径边界接触，并且可以在此情况下尽量维持决策层发送的局部规划路径方向，调用LC(Lane Centering，车道居中保持)功能控制车辆沿着可通行路径边界限定出的道路中心线行驶。

纵向控制指令可以通过车辆的驱动或制动系统实现，横向控制指令可以通过车辆的转向系统实现，执行层根据指令的类型不同分别将其转化为对应执行机构可以接收的信息进行发送，一般向驱动和制动系统发送发动机扭矩信号或加速度信号，向助力转向系统发送扭矩或方向盘转角信号，这些信号一般采用高速CAN信号的形式从中央域控制器传输到整车执行机构。

即如图6所示，本实施例提供了一种上述步骤S33(基于目标动作指令以及语义描述信息，确定出目标执行动作)的具体实现步骤，包括：

S61、基于语义描述信息，确定第一动作指令；

S62、判断第一动作指令是否与目标动作指令相同，若不同，确定与第一动作指令对应的执行动作为目标执行动作，若相同，确定与目标动作指令对应的执行动作为目标执行动作。

可见，在本实施例中，充分利用执行模块的判断能力，当执行模块基于语义描述信息得出的第一动作指令与决策模块发送的目标动作指令冲突时，优先执行第一动作指令，以使目标车辆按照第一动作指令对应的执行动作行驶。

具体的，本实施例中，执行模块ACC/AEB和LKA/LC功能，使得自动驾驶控制系统具备基本的安全性和舒适性保障能力。纵向上，如果车辆行驶路径上出现速度慢于自车的目标，执行模块可以自主降低车速到与目标相同的水平并维持一个恒定的时距。横向上，如果系统可以检测到当前可行驶的路径边界，执行层可以自主控制车辆行驶在路径中央。

由于本实施例中执行模块包括ACC/AEB和LKA/LC功能，所以执行模块可以负责驾乘舒适性，保证在执行指令过程中自车的动力学特性始终平顺，提高车内成员的感受舒适度。

除此，执行模块与决策模块的信息交互是双向的。区别于传统的架构中，执行层只是单方面接收决策层的指令，本发明中执行模块需要将执行结果和车身状态信息反馈给决策模块，进而协同进行车辆的控制，安全性能更高。

综上，本方案提供的自动驾驶控制系统中，感知模块、决策模块以及执行模块三者进行协同工作，并且，执行模块在执行动作时，需要结合目标动作指令以及语义描述信息，当语义描述信息与目标动作指令冲突时，例如，语义描述信息表明当前路况中有障碍物，而目标动作指令指示车辆直行，此时按照目标动作指令执行，则会撞到障碍物，使车辆损坏，而本方案中执行模块会确定出目标执行动作，使目标车辆按照目标执行动作行驶，进而避开障碍物，提高了自动驾驶的安全性。

除此，本实施例还提供了一种自动驾驶控制系统中，感知模块将环境信息转化成语义描述信息时，具体包括：

将环境信息中的各信息进行融合，生成第一语义描述信息；

通过GNSS系统与惯性导航系统，获取目标车辆的定位信息，基于定位信息以及环境信息中的地理信息，确定出第二语义描述信息；

确定第一语义描述信息以及第二语义描述信息的集合为上述语义描述信息。

可选的，感知模块基于语义描述信息生成目标动作指令时，具体用于：

获取语义描述信息中的关键词，生成与关键词对应的控制指令，确定控制指令为目标动作指令。

可选的，执行模块基于目标动作指令以及语义描述信息，确定出目标执行动作时，具体用于：

基于语义描述信息，确定第一动作指令；

判断第一动作指令是否与目标动作指令相同，若不同，确定与第一动作指令对应的执行动作为目标执行动作，若相同，确定与目标动作指令对应的执行动作为目标执行动作。

之后，执行模块还将执行结果和车身状态信息反馈至决策模块。

其中，环境信息可以包括雷达采集的原始点云信息、摄像头采集的图像信息、地理信息、车间通信信息以及周边道路设施信息。

该自动驾驶控制系统的工作原理请参见上述方法实施例，在此不重复叙述。

综上，本发明提供了一种自动驾驶控制系统，包括感知模块、决策模块以及执行模块，其中，感知模块与决策模块以及执行模块相连，用于获取环境信息，将环境信息转化成语义描述信息，并将语义描述信息发送至决策模块以及执行模块。决策模块与感知模块以及执行模块相连，用于基于语义描述信息生成目标动作指令，并将目标动作指令发送至执行模块。执行模块与感知模块以及决策模块相连，用于基于目标动作指令以及语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照目标执行动作行驶。可见，本方案提供的自动驾驶控制系统中，执行模块在执行动作时，需要结合目标动作指令以及语义描述信息，当语义描述信息与目标动作指令冲突时，例如，环境信息表明当前路况中有障碍物，而目标动作指令指示车辆直行，此时按照目标动作指令执行，则会撞到障碍物，使车辆损坏，而本方案中执行模块会确定出目标执行动作，使目标车辆按照目标执行动作行驶，进而避开障碍物，提高了自动驾驶的安全性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种自动驾驶控制系统，其特征在于，包括感知模块、决策模块以及执行模块，

所述感知模块与所述决策模块以及所述执行模块相连，用于获取环境信息，将所述环境信息转化成语义描述信息，并将所述语义描述信息发送至所述决策模块以及所述执行模块；

所述决策模块与所述感知模块以及所述执行模块相连，用于基于所述语义描述信息生成目标动作指令，并将所述目标动作指令发送至所述执行模块；

所述执行模块与所述感知模块以及所述决策模块相连，用于基于所述目标动作指令以及所述语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照所述目标执行动作行驶。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述将所述环境信息转化成语义描述信息，包括：

将所述环境信息中的各信息进行融合，生成第一语义描述信息；

通过GNSS系统与惯性导航系统，获取目标车辆的定位信息，基于所述定位信息以及环境信息中的地理信息，确定出第二语义描述信息；

确定所述第一语义描述信息以及所述第二语义描述信息的集合为所述语义描述信息。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述基于所述语义描述信息生成目标动作指令，包括：

获取所述语义描述信息中的关键词，生成与所述关键词对应的控制指令，确定所述控制指令为所述目标动作指令。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述基于所述目标动作指令以及所述语义描述信息，确定出目标执行动作，包括：

基于所述语义描述信息，确定第一动作指令；

判断所述第一动作指令是否与所述目标动作指令相同，若不同，确定与所述第一动作指令对应的执行动作为所述目标执行动作，若相同，确定与所述目标动作指令对应的执行动作为所述目标执行动作。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述执行模块将执行结果和车身状态信息反馈至所述决策模块。

6.一种自动驾驶控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任意一项所述的自动驾驶控制系统，所述控制系统包括感知模块、决策模块以及执行模块，所述自动驾驶控制方法包括：

获取环境信息，将所述环境信息转化成语义描述信息，并将所述语义描述信息发送至所述决策模块以及所述执行模块；

基于所述语义描述信息生成目标动作指令，并将所述目标动作指令发送至所述执行模块；

基于所述目标动作指令以及所述语义描述信息，确定出目标执行动作，以使目标车辆按照所述目标执行动作行驶。

7.根据权利要求6所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，所述将所述环境信息转化成语义描述信息，包括：

将所述环境信息中的各信息进行融合，生成第一语义描述信息；

通过GNSS系统与惯性导航系统，获取目标车辆的定位信息，基于所述定位信息以及环境信息中的地理信息，确定出第二语义描述信息；

确定所述第一语义描述信息以及所述第二语义描述信息的集合为所述语义描述信息。

8.根据权利要求6所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，所述基于所述语义描述信息生成目标动作指令，包括：

获取所述语义描述信息中的关键词，生成与所述关键词对应的控制指令，确定所述控制指令为所述目标动作指令。

9.根据权利要求6所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，所述基于所述目标动作指令以及所述语义描述信息，确定出目标执行动作，包括：

基于所述语义描述信息，确定第一动作指令；

判断所述第一动作指令是否与所述目标动作指令相同，若不同，确定与所述第一动作指令对应的执行动作为所述目标执行动作，若相同，确定与所述目标动作指令对应的执行动作为所述目标执行动作。

10.根据权利要求6所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，还包括：将执行结果和车身状态信息反馈至所述决策模块。