CN109814554A - 一种自动驾驶公交车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动驾驶公交车，包括：感知系统、决策系统、执行系统，感知系统包括第一处理器、雷达传感器、视觉传感器，第一处理器分别与雷达传感器、视觉传感器连接，第一处理器用于接收雷达传感器、视觉传感器采集的数据，并输出感知结果，第二处理器与第一处理器相连，用于接收第一处理器的感知结果以及执行系统反馈的第一行车数据，并输出控制策略，执行系统包括整车控制器，整车控制器与第二处理器相连，用于接收第二处理器的控制策略，并控制自动驾驶公交车的行驶，以及获取自动驾驶公交车的第一行车数据，并发送至第二处理器。该技术方案解决公交车因体型大存在视角盲区的问题，提高公交车自动驾驶的安全性。

Description

一种自动驾驶公交车

技术领域

本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种自动驾驶公交车。

背景技术

目前，随着我们汽车持有量的增加，道路交通拥堵现象逐渐严重，交通事故也不断发生，为了更好的解决该问题，实现车辆的自动驾驶越发重要。尤其是自动驾驶公交车更是解决交通问题的重要手段，但公交车体型较大，存在较多视角盲区，相比于普通汽车更难控制，所以在实现公交车的自动驾驶方面存在较大的挑战。

发明内容

本发明实施例提供一种自动驾驶公交车，解决公交车因体型大存在视角盲区的问题，提高公交车自动驾驶的安全性。

一种自动驾驶公交车，包括：感知系统、决策系统、执行系统；

所述感知系统包括第一处理器、雷达传感器、视觉传感器；所述第一处理器分别与所述雷达传感器、视觉传感器连接；所述第一处理器用于接收所述雷达传感器、视觉传感器采集的数据，并输出感知结果；所述雷达传感器用于采集所述自动驾驶公交车周边的具有雷达反射特性物体的数据；所述视觉传感器用于采集所述自动驾驶公交车周边的图像数据；

所述决策系统包括第二处理器；所述第二处理器与所述第一处理器相连，用于接收所述第一处理器的感知结果以及所述执行系统反馈的第一行车数据，并输出控制策略；

所述执行系统包括整车控制器；所述整车控制器与所述第二处理器相连，用于接收所述第二处理器的控制策略，并控制所述自动驾驶公交车的行驶；以及获取所述自动驾驶公交车的第一行车数据，并发送至所述第二处理器。

上述技术方案中，自动驾驶公交车包括感知系统、决策系统、执行系统，感知系统包括第一处理器、雷达传感器、视觉传感器，其中，雷达传感器、视觉传感器分别用于采集公交车周边的数据，并将采集到的数据发送至第一处理器；第一处理器用于输出感知结果，并将感知结果发送至决策系统中的第二处理器，第二处理器用于输出控制策略，并将控制策略发送至整车控制器，整车控制器根据控制策略生成控制指令，用于控制自动驾驶公交车的行驶，从而实现自动驾驶公交车的自动驾驶，进一步的，该技术方案采用雷达传感器、视觉传感器进行采集数据，相当于对自动驾驶公交车的周边各种路况信息设置两类传感器以实现探测，可以互为冗余、互为校验，消除了公交车因体型较大而造成的视角盲区，提高了公交车自动驾驶的安全性。

可选的，所述雷达传感器包括下列传感器之一或任意组合：

激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、超声波雷达阵列。

上述实施例中，感知系统中的雷达传感器可以包括激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、超声波雷达阵列中的一个或任意组合，其中，激光雷达传感器可以实现对车辆前方和侧方行人、车辆、路况的探测，毫米波雷达传感器可以实现车辆前方动态行人、车辆的探测，超声波雷达阵列可以实现车辆两侧及后方近距离障碍物的探测。激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、超声波雷达阵列三者的任意一个或组合都可以实现公交车周边障碍物的准确探测，且通过合理的布局，消除公交车雷达探测的盲区，提高了公交车自动驾驶的安全性。

可选的，所述视觉传感器包括下列传感器之一或任意组合：

单目视觉传感器、双目视觉传感器、多目视觉传感器、可测深度摄像头。

上述实施例中，视觉传感器可以包括单目视觉传感器、双目视觉传感器、多目视觉传感器、可测深度摄像头，可以实现对公交车周边的动态行人、车辆、自行车等物体的准确识别，且可以采集到公交车所在的行驶车道的车道线、红绿灯、限高限速等交通标志。

可选的，所述决策系统还包括显示系统；所述显示系统包括实时控制器和显示单元；

所述实时控制器分别与所述第一处理器、所述第二处理器、所述显示单元连接，用于接收所述第一处理器的感知结果和所述第二处理器的控制策略，生成第一显示数据，并将所述第一显示数据发送给所述显示单元；

所述显示单元用于显示所述第一显示数据。

上述实施例中，决策系统还可以包括显示系统，该显示系统可以包括实时控制器和显示单元，实时控制器用于接收第一处理器的感知结果和所述第二处理器的控制策略，生成第一显示数据，并将第一显示数据发送至显示单元。显示单元用于显示，以方便驾驶员或工作人员查看公交车的行驶路线周边的障碍物状况，在必要情况下，对公交车做出相应指示。

可选的，所述执行系统还包括运动传感器，所述运动传感器用于采集所述自动驾驶公交车的第二行车数据；

所述实时控制器与所述运动传感器连接；所述实时控制器还用于接收所述运动传感器采集的第二行车数据，生成第二显示数据，并将所述第二显示数据发送至所述显示单元；所述显示单元还用于显示所述第二显示数据。

上述实施例中，执行系统的运动传感器用于采集自动驾驶公交车的第二行车数据，例如，当前行驶速度、当前轮胎压力、当前轮胎温度等，并用于将第二行车数据发送至实时控制器，实时控制器用于生成第二显示数据，并发送至显示单元，显示单元用于显示第二显示数据，以方便驾驶员或工作人员查看公交车的当前行驶过程中的数据，在必要情况下，对公交车做出相应指示。

可选的，还包括：广告推送系统、语音交互系统、手脉支付系统、异常行为分析系统、人脸布控系统、无人售卖系统、车载机器人、应急处理系统；其中，所述实时控制器分别与所述广告推送系统、语音交互系统、手脉支付系统、异常行为分析系统、人脸布控系统、无人售卖系统、车载机器人、应急处理系统连接。

上述实施例中，自动驾驶公交车还可以包括广告推送系统、语音交互系统、手脉支付系统、异常行为分析系统、人脸布控系统、无人售卖系统、车载机器人、应急处理系统，上述系统可以与实时控制器连接，实时控制器用于向上述系统发送控制指令，以实现对上述系统的控制。

可选的，所述决策系统还包括数据纪录单元；所述数据记录单元分别与所述第一处理器、所述第二处理器和所述实时控制器连接，用于记录所述第一处理器、所述第二处理器和所述实时控制器发送的数据。

上述实施例中，决策系统还包括数据纪录单元，该数据纪录单元分别于第一处理器、第二处理器和实时控制器连接，用于记录第一处理器、第二处理器和实时控制器发送的数据，从而为后续工作人员对自动驾驶技术进行改进、或查找故障原因等提供数据支持。

可选的，所述执行系统还包括：传动系统、制动系统、转向系统、电池系统；所述传动系统用于控制所述自动驾驶公交车产生驱动力，所述制动系统用于控制所述自动驾驶公交车减速行驶或停车，所述转向系统用于控制所述自动驾驶公交车转换行驶方向，所述电池系统用于向所述自动驾驶公交车供电；

所述整车控制器分别与所述传动系统、制动系统、转向系统、电池系统连接，用于控制所述传动系统、制动系统、转向系统、电池系统的运行；以及将所述传动系统、制动系统、转向系统、电池系统的第一行车数据发送至所述第二处理器。

可选的，所述电池系统包括电池管理系统和电池箱。

上述实施例中，执行系统可以包括传动系统、制动系统、转向系统、电池系统，整车控制器用于对传动系统、制动系统、转向系统、电池系统进行控制，则可以实现公交车的自动转换行驶方向、加速减速、停车等功能。同时，整车控制器还用于将传动系统、制动系统、转向系统、电池系统的第一行车数据发送至第二处理器，以使第二处理器根据第一行车数据生成相应的控制策略。

可选的，还包括：辅助系统；所述辅助系统包括双冗余电源单元、惯性测量单元；

所述双冗余电源单元用于向所述自动驾驶公交车提供备用电源；

所述惯性测量单元用于向所述自动驾驶公交车提供相对定位信息。

上述实施例中，自动驾驶公交车还可以包括辅助系统，在公交车的电池系统出现故障时提供备用电源，以及为公交车提供相对的定位信息，进一步提高公交的自动驾驶过程中的安全可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种自动驾驶公交车的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种感知系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种决策系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种自动驾驶公交车的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种自动驾驶公交车的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，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前提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所示，本发明实施例提供的一种自动驾驶公交车，包括：

感知系统100、决策系统200、执行系统300；

感知系统100包括第一处理器110、雷达传感器120、视觉传感器130，第一处理器110分别与雷达传感器120、视觉传感器130连接；第一处理器110用于接收雷达传感器120、视觉传感器130采集的数据，根据接收到的数据输出感知结果。具体的，雷达传感器120用于采集自动驾驶公交车周边的具有雷达反射特性物体的数据；视觉传感器130用于采集自动驾驶公交车周边的图像数据。第一处理器110可以为ARM(Advanced RISC Machines)处理器，不仅可以获取雷达传感器120、视觉传感器130采集的数据，还可以用于对雷达传感器120、视觉传感器130进行参数配置。

可选的，雷达传感器120可以包括下列传感器之一或任意组合：

激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、超声波雷达阵列。

在具体实现方式中，感知系统可以参照图2示出的结构，自动驾驶公交车上可以同时设置激光雷达传感器121、毫米波雷达传感器122、超声波雷达阵列123，具体的，可以按照如下方式进行设置。

(1)两个激光雷达传感器121分别安装在自动驾驶公交车的车辆左前方和右前方，每个激光雷达传感器121可以有260°的水平可视角范围，可以实现对自动驾驶公交车前方和侧方行人、车辆、路况的探测。对于前方障碍物，两个激光雷达传感器121互为冗余，实现对空间体积型物体、路沿、可行驶区域的可靠探测。

(2)两个毫米波雷达传感器122，分为前向毫米波雷达传感器和后向毫米波雷达传感器，前向毫米波雷达传感器和后向毫米波雷达传感器分别安装在自动驾驶公交车的车头和车尾，实现对自动驾驶公交车的车辆前方和后方具有雷达反射特性物体(主要是行人和车辆)的动态探测。可选的，该毫米波雷达传感器122可以采用77GHz频段传感器，该频段传感器可以稳定的探测和跟踪前后方车辆及行人，给出前后方车辆及行人当前位置、移动速度等信息。

(3)超声波雷达阵列123，分别安装在自动驾驶公交车的侧方和后方，实现对自动驾驶公交车的两侧及后方近距离障碍物的可靠探测。

可选的，视觉传感器130包括下列传感器之一或任意组合：

单目视觉传感器131、双目视觉传感器132、多目视觉传感器133、可测深度摄像头134。其中，多目视觉传感器133可以包括多焦段组合的多目摄像头，如双短焦加单长焦的视觉模组，可测深度摄像头134可以为TOF(Time of Flight)摄像头。可以实现对公交车周边的动态行人、车辆、自行车等物体的准确识别，且可以采集到公交车所在的行驶车道的车道线、红绿灯、限高限速等交通标志。

在具体实现方式中，如图2所示，自动驾驶公交车上可以同时设置有单目视觉传感器131和双目视觉传感器132，二者均安装在自动驾驶公交车的车头的挡风玻璃上。

示例性的，如图2所示，该感知系统100包括第一处理器110、雷达传感器120、视觉传感器130，其中，雷达传感器120包括激光雷达传感器121、毫米波雷达传感器122、超声波雷达阵列123，视觉传感器130包括单目视觉传感器131和双目视觉传感器132。

可选的，决策系统200包括第二处理器210，其中，该第二处理器210与第一处理器110相连，用于接收第一处理器110的感知结果以及执行系统300反馈的第一行车数据，并根据第一处理器110的感知结果以及执行系统300反馈的第一行车数据输出控制策略；该控制策略可以包括路边停车、紧急停车、避让行人等。

进一步的，决策系统200还可以包括显示系统220，如图3所示，该显示系统220可以包括实时控制器221和显示单元222，实时控制器221分别与第一处理器110、第二处理器210、显示单元222连接，用于接收第一处理器110的感知结果和第二处理器210的控制策略，并根据接收到的感知结果和控制策略生成第一显示数据，并将该第一显示数据发送给显示单元222，用于显示单元222的显示，相应的，当显示单元222接收到该第一显示数据后，对第一显示数据显示。

决策系统200可以还包括数据纪录单元230；数据记录单元230分别与第一处理器110、第二处理器210和实时控制器221连接，用于记录第一处理器110、第二处理器210和实时控制器221发送的数据，从而为后续工作人员对自动驾驶技术进行改进、或查找故障原因等提供数据支持。

执行系统300包括整车控制器310，整车控制器310与第二处理器210相连，用于接收第二处理器210的控制策略，并根据第二处理器210的控制策略生成控制指令，以控制自动驾驶公交车的行驶。进一步的，该执行系统300还包括传动系统320、制动系统330、转向系统340、电池系统350，可以理解为，整车控制器310控制自动驾驶公交车的行驶也就是整车控制器310分别与传动系统320、制动系统330、转向系统340、电池系统350连接，用于控制传动系统320、制动系统330、转向系统340、电池系统350的运行。此处，分别对传动系统320、制动系统330、转向系统340、电池系统350的功能做如下解释：传动系统320用于控制自动驾驶公交车产生驱动力，制动系统330用于控制自动驾驶公交车减速行驶或停车，转向系统340用于控制自动驾驶公交车转换行驶方向，电池系统350用于向自动驾驶公交车供电。可选的，电池系统350包括电池管理系统和电池箱。

此外，执行系统300还用于获取自动驾驶公交车的第一行车数据，并将自动驾驶公交车的第一行车数据发送至第二处理器210，也就是说执行系统300还用于获取自动驾驶公交车中传动系统320、制动系统330、转向系统340、电池系统350的第一行车数据，并发送至第二处理器210，以使第二处理器根据第一行车数据生成相应的控制策略。其中，该第一行车数据包括各执行组件的运行情况和运行状态，示例性的，可以为制动系统报错，当执行系统300将该制动系统报错的第一行车数据发送至第二处理器210后，第二处理器210可以决策不启动行驶。

此外，执行系统300还可以包括运动传感器360，运动传感器360用于采集自动驾驶公交车的第二行车数据，并将自动驾驶公交车的第二行车数据发送至实时控制器221，也就是说，实时控制器221与运动传感器360连接，实时控制器221可以用于接收运动传感器360采集的第二行车数据，并根据该第二行车数据生成第二显示数据，并将第二显示数据发送至显示单元222，显示单元222在而接收到第二显示数据后，对第二显示数据进行显示。

对显示单元222做解释如下，显示单元222与实时控制器221相连接，可以接收实时控制器221发送的第一显示数据和第二显示数据，其中，第一显示数据可以根据第一处理器的感知结果和第二处理器的控制策略进行确定，示例性的，第一显示数据可以包括的红绿灯感知结果、行人感知结果、紧急停车控制策略等，以方便驾驶员或工作人员第一显示数据，在必要情况下，对公交车做出相应指示；第二显示数据可以根据运动传感器360采集的第二行车数据确定，例如当前行驶速度、当前轮胎压力等，以方便驾驶员或工作人员第二显示数据，在必要情况下，对公交车做出相应指示。

作为本发明实施例的一种补充实现方式，该自动驾驶公交车还可以包括：广告推送系统、语音交互系统、手脉支付系统、异常行为分析系统、人脸布控系统、无人售卖系统、车载机器人、应急处理系统，其中，上述系统分别与实时控制器221相连接，实现实时控制器221分别对上述系统进行控制。

此外，该自动驾驶公交车还可以包括：辅助系统，该辅助系统包括双冗余电源单元、惯性测量单元；其中，双冗余电源单元用于向自动驾驶公交车提供备用电源；惯性测量单元用于向自动驾驶公交车提供相对定位信息。

需要说明的是，自动驾驶公交车上用于数据处理的处理器可以包括第一处理器110、第二处理器210、整车控制器310、实时控制器221，但上述处理器或控制器可以为多个单独的处理器或控制器，也可以集成为一个芯片，通过芯片中的处理单元或控制单元来实现相应的功能，具体结构可以根据实际需求进行设定。

为了更好的解释本发明，如图4所示，提供的另一种自动驾驶公交车的结构示意图，感知系统100的雷达传感器120、视觉传感器130分别采集自动公交车行驶周边的数据，并将采集到的数据分别发送至第一处理器110，其中，该第一处理器110可以为ARM处理器，第一处理器110读取雷达传感器120、视觉传感器130的数据，根据读取的数据对障碍物、车道、车辆、行人等进行融合算法分析，分别生成障碍物信息、车道信息、车辆信息、行人信息等，并可以对雷达传感器120、视觉传感器130进行参数配置。第一处理器110将生成的感知结果发送至第二处理器210，该第二处理器210可以为FPGA(FieldProgrammable GateArray，现场可编程逻辑门阵列)处理器，可以进行障碍物、车道、车辆、行人的融合解算，生成对自动驾驶公交车的控制策略，将生成的控制策略发送至整车控制器310，整车控制器执行自动驾驶控制算法，实现对传动系统320、制动系统330、转向系统340、电池系统350的控制。

本发明实施例提供一种在具体实施场景中的自动驾驶公交车，如图5所示，该自动驾车公交车包括感知系统、决策系统、执行系统和辅助系统，通过粗实线划分，其中，细虚线为以太网线路、细实线为CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线，感知系统包括前后激光雷达传感器、前后方长距离毫米波雷达传感器、四角中距离毫米波雷达传感器、车身超声波雷达阵列、单目视觉传感器、双目视觉传感器、多目视觉传感器、TOF摄像头，上述传感器分别与第一处理器相连接。辅助系统包括双冗余电源单元、惯性测量单元。决策系统包括第二处理器、实时控制器、数据纪录单元。执行系统包括整车控制器、传动系统、制动系统、转向系统、电池系统，整车控制器分别于传动系统、制动系统、转向系统、电池系统相连接。

上述技术方案中，自动驾驶公交车包括感知系统、决策系统、执行系统，感知系统包括第一处理器、雷达传感器、视觉传感器，其中，雷达传感器、视觉传感器分别用于采集公交车周边的数据，并将采集到的数据发送至第一处理器；第一处理器用于输出感知结果，并将感知结果发送至决策系统中的第二处理器，第二处理器用于输出控制策略，并将控制策略发送至整车控制器，整车控制器根据控制策略生成控制指令，用于控制自动驾驶公交车的行驶，从而实现自动驾驶公交车的自动驾驶，进一步的，该技术方案采用雷达传感器、视觉传感器进行采集数据，相当于对自动驾驶公交车的周边各种路况信息设置两类传感器以实现探测，可以互为冗余、互为校验，消除了公交车因体型较大而造成的视角盲区，提高了公交车自动驾驶的安全性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种自动驾驶公交车，其特征在于，包括：感知系统、决策系统、执行系统；

所述感知系统包括第一处理器、雷达传感器、视觉传感器；所述第一处理器分别与所述雷达传感器、视觉传感器连接；所述第一处理器用于接收所述雷达传感器、视觉传感器采集的数据，并输出感知结果；所述雷达传感器用于采集所述自动驾驶公交车周边的具有雷达反射特性物体的数据；所述视觉传感器用于采集所述自动驾驶公交车周边的图像数据；

所述决策系统包括第二处理器；所述第二处理器与所述第一处理器相连，用于接收所述第一处理器的感知结果以及所述执行系统反馈的第一行车数据，并输出控制策略；

所述执行系统包括整车控制器；所述整车控制器与所述第二处理器相连，用于接收所述第二处理器的控制策略，并控制所述自动驾驶公交车的行驶；以及获取所述自动驾驶公交车的第一行车数据，并发送至所述第二处理器。

2.如权利要求1所述的自动驾驶公交车，其特征在于，所述雷达传感器包括下列传感器之一或任意组合：

激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、超声波雷达阵列。

3.如权利要求1所述的自动驾驶公交车，其特征在于，所述视觉传感器包括下列传感器之一或任意组合：

单目视觉传感器、双目视觉传感器、多目视觉传感器、可测深度摄像头。

4.如权利要求1所述的自动驾驶公交车，其特征在于，所述决策系统还包括显示系统；所述显示系统包括实时控制器和显示单元；

所述实时控制器分别与所述第一处理器、所述第二处理器、所述显示单元连接，用于接收所述第一处理器的感知结果和所述第二处理器的控制策略，生成第一显示数据，并将所述第一显示数据发送给所述显示单元；

所述显示单元用于显示所述第一显示数据。

5.如权利要求4所述的自动驾驶公交车，其特征在于，所述执行系统还包括运动传感器，所述运动传感器用于采集所述自动驾驶公交车的第二行车数据；

所述实时控制器与所述运动传感器连接；所述实时控制器还用于接收所述运动传感器采集的第二行车数据，生成第二显示数据，并将所述第二显示数据发送至所述显示单元；所述显示单元还用于显示所述第二显示数据。

6.如权利要求4所述的自动驾驶公交车，其特征在于，还包括：广告推送系统、语音交互系统、手脉支付系统、异常行为分析系统、人脸布控系统、无人售卖系统、车载机器人、应急处理系统；其中，所述实时控制器分别与所述广告推送系统、语音交互系统、手脉支付系统、异常行为分析系统、人脸布控系统、无人售卖系统、车载机器人、应急处理系统连接。

7.如权利要求4所述的自动驾驶公交车，其特征在于，所述决策系统还包括数据纪录单元；所述数据记录单元分别与所述第一处理器、所述第二处理器和所述实时控制器连接，用于记录所述第一处理器、所述第二处理器和所述实时控制器发送的数据。

8.如权利要求1所述的自动驾驶公交车，其特征在于，所述执行系统还包括：传动系统、制动系统、转向系统、电池系统；所述传动系统用于控制所述自动驾驶公交车产生驱动力，所述制动系统用于控制所述自动驾驶公交车减速行驶或停车，所述转向系统用于控制所述自动驾驶公交车转换行驶方向，所述电池系统用于向所述自动驾驶公交车供电；

所述整车控制器分别与所述传动系统、制动系统、转向系统、电池系统连接，用于控制所述传动系统、制动系统、转向系统、电池系统的运行；以及将所述传动系统、制动系统、转向系统、电池系统的第一行车数据发送至所述第二处理器。

9.如权利要求8所述的自动驾驶公交车，其特征在于，所述电池系统包括电池管理系统和电池箱。

10.如权利要求1至9任一项所述的自动驾驶公交车，其特征在于，还包括：辅助系统；所述辅助系统包括双冗余电源单元、惯性测量单元；

所述双冗余电源单元用于向所述自动驾驶公交车提供备用电源；

所述惯性测量单元用于向所述自动驾驶公交车提供相对定位信息。