CN110033625A - 遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，该系统与车辆互动优先权应用于汽车无人驾驶领域，实现汽车与汽车以及汽车与后台服务器的数据交换，以实现对无人驾驶汽车的控制；该系统由后台服务器以及车载智能终端构成，车载智能终端包括数据采集设备、运算处理设备、传输设备以及车辆控制设备。本发明的有益效果是：通过科学合理的运算，实现对无人驾驶汽车的控制，最终实现车辆之间的安全高效互动，从而优化道路负载，减少拥堵，合理安排出行车辆行驶。

Description

遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统

技术领域

本发明涉及汽车无人驾驶技术领域。

背景技术

无人驾驶车辆是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能车辆。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。

汽车无人驾驶技术日趋完善，但目前的无人驾驶技术都是基于单车设计的。车辆只能单纯的识别道路周边范围内的路况，无法获取道路周边更远的路况信息，从而无法解决车辆互动如加速、减速、超车、变道、转弯、停车、风险预警、道路拥堵、道路负载不均等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，以解决现有的车辆互动、道路拥堵，道路负载不均等问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，包括后台服务器以及车载智能终端，车载智能终端包括数据采集设备、运算处理设备、传输设备以及车辆控制设备；数据采集设备包括摄像头、激光、红外、GPS、北斗定位系统等感应设备；传输设备使数据采集设备、运算处理设备、车辆控制设备与后台服务器交换数据及车车联网；运算处理设备通过对获取的静态信息、动态信息的综合分析评估，比较本车与周边车辆的发动机性能、状态、车辆优先权及整个路网车辆的实时状况，综合判断并将判断结果通过电信号输出至车辆控制设备，该判断结果包括本车应该加速、减速、超车、变道、转弯、停车、会车、跟随前车，综合判断遵循下列优先权规则，以本车为中心根据本车广播范围构建子系统，相邻子系统发生交叉时，以子系统中请求发出的时间顺序来判定，当相邻子系统超出广播范围时，则视同不交叉；同一子系统内，借对向车道超车的车辆拥有最高优先权，特殊优先权车辆的优先权仅次于最高优先权，同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车优先权，且低于特殊优先权车辆；当采用靠右行驶的交通规则时，同一方向相邻车道内的左车优先权高于右车优先权，且低于同一方向相邻车道内的前车优先权和后车优先权，当采用靠左行驶的交通规则时，同一方向相邻车道内的右车优先权高于左车优先权，且低于同一方向相邻车道内的前车优先权和后车优先权；当优先权高的车需要加速、减速、超车、变道、停车时，优先权低的车辆应该予以配合；车辆控制设备用于控制汽车方向及动力；后台服务器利用分布式运算及分布式存储，将每台车辆传回的静态信息进行分析运算；该系统实现了车车联网、车与后台服务器联网；其中联网方式至少包括静态信息下载服务器数据，采集数据维护服务器；车广播动态信息，接收周边动态信息；超车或变道时均需要本车与涉及超车或变道的车辆联网，返回确认信号后执行。

本基础方案的有益效果在于：

本发明的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统中的车载智能终端除了自身采集车辆周边道路情况，同时广播和接收周边车辆广播的相关信息，从而获取车辆周边数百米甚至更远道路及车辆的实时情况，按照车辆自身的综合性能评分及优先权等信息加以分析运算，以实现对车辆的控制，实现车辆之间的安全高效互动，最终解决车辆加速、减速、超车、变道、转弯、停车、风险预警、道路拥堵、道路负载不均等问题。

进一步，数据采集设备用于获取道路周边的静态信息和动态信息，静态信息包括车道宽度、车道数、车道性质、坡度、弯度、限速、道路材质、道路破损程度、标志、标线、隔离设施及周边环境；动态信息包括周边车辆的智能联网系统的车载智能终端编码ID、车牌、车辆数、车辆的行驶速度、车辆的加速度、车辆所在的地理位置信息、车辆所在的车道位置信息、车辆的行驶方向、车辆的水平高度、车辆的剩余油量或电量、车辆内乘客数、车辆载重、发动机参数、轮胎参数、轴距、车辆动力性能、车辆制动性能、车辆转向性能、车辆出发地及目的地、天气、气温、湿度、照明、行人、动物、障碍、滑坡、道路积水、道路结冰、地质灾害、事故、车辆故障、交通管制。

进一步，传输设备可通过无线传输技术、卫星、5G、WIFI、微波、红外或者其它无线传输技术。

进一步，本系统还能够提供基于车辆周边或者目的地周边的第三方内容。

进一步，本系统中的每辆车根据发动机性能生成评分，以评分作为基数，当后车性能评分高于前车或者右侧车高于左侧车时将出现超车或者变道，从而改变两者的优先权状态；其中发动机性能包括发动机排量参数的考量。

进一步，后台服务器通过每辆车行驶时上传的静态信息建立基于位置信息的数字路网数据库，并可提供给其它车辆下载。

进一步，救护、消防、公安车辆拥有特殊优先权。

进一步，将广播范围设置在1公里内至3公里内，根据车辆密度及车辆速度进行变化，车与车之间利用广播的形式共享数据以及发起数据交互请求，收到广播数据的车辆利用广播获取的信息进行点对点应答。

进一步，停在路边的车辆视为障碍物，根据同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车优先权，且低于特殊优先权车辆这一原则，障碍物后车辆可变道继续行驶，变道请求的优先权高于超车请求。

附图说明

图1为本发明遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统结构图；

图2为本系统车辆在存在物理隔离的双向车道上行驶的场景；

图3为本系统车辆在不存在物理隔离的双向车道上行驶的场景。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

在至少一个实施例中，如图1所示，遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统包括后台服务器以及车载智能终端，其中的车载智能终端内置的感应设备摄像头、激光、红外、GPS、北斗定位系统等感应设备，获取道路周边行人、车辆、道路等元素与卫星的定位信息绑定后进行归类。分为静态信息、动态信息，静态信息包括车道宽度、车道数、车道性质、坡度、弯度、限速、道路材质、道路破损程度、标志、标线、隔离设施及周边环境。动态信息包括周边车辆的智能联网系统的车载智能终端编码ID、车牌、车辆数、车辆的行驶速度、车辆的加速度、车辆所在的地理位置信息、车辆所在的车道位置信息、车辆的行驶方向、车辆的水平高度、车辆的剩余油量或电量、车辆内乘客数、车辆载重、发动机参数、轮胎参数、轴距、车辆动力性能、车辆制动性能、车辆转向性能、车辆出发地及目的地、天气、气温、湿度、照明、行人、动物、障碍、滑坡、道路积水、道路结冰、地质灾害、事故、车辆故障、交通管制。

为更方便本实施例的理解，先对接下来出现的几个概念进行解释：

性能评分：与后台服务器联网，依据海量的数据，根据车辆发动机排量为参考值生成一个评分。

优先权：以本车为中心根据本车广播范围构建子系统，相邻子系统发生交叉时，以子系统中请求发出的时间顺序来判定，当相邻子系统超出广播范围时，则视同不交叉；同一子系统内，借对向车道超车的车辆拥有最高优先权，特殊优先权车辆的优先权仅次于最高优先权，同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车优先权，且低于特殊优先权车辆；当采用靠右行驶的交通规则时，同一方向相邻车道内的左车优先权高于右车优先权，且低于同一方向相邻车道内的前车优先权和后车优先权，当采用靠左行驶的交通规则时，同一方向相邻车道内的右车优先权高于左车优先权，且低于同一方向相邻车道内的前车优先权和后车优先权；当优先权高的车需要加速、减速、超车、变道、停车时，优先权低的车辆应该予以配合。停在路边的车辆视为障碍物，根据同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车优先权，且低于特殊优先权车辆这一原则，障碍物后车辆可变道继续行驶，变道请求的优先权高于超车请求。

传输设备利用无线传输技术、卫星、5G、WIFI、微波、红外或者其它无线传输技术将车载智能终端通过自身采集设备获取的数据和接受广播获取的数据，通过车载智能终端内的运算处理设备运算或者将数据通过无线传输技术传回后台服务器运算，然后将运算结果传给无人驾驶汽车内的车载智能终端，最终实现对无人驾驶车辆的控制。

运算处理设备通过对获取的静态信息、动态信息的综合分析评估，比较本车与周边车辆的性能，状态以及整个路网车辆的实时状况，综合判定本车应该加速、减速、超车、变道、转弯、停车、跟随前车等变化。

后台服务器利用分布式运算及分布式存储，将每台车辆传回的数据进行分析运算实现对车辆的调度控制，帮助车辆选择道路、调整车辆速度、为特种车辆、警卫任务规划线路，最终实现优化道路负载、减少拥堵，及最终建立基于位置信息的数字路网数据库，并可提供给其它车辆下载。

本系统还能够提供基于车辆周边或者目的地周边的第三方内容。

根据优先权原则及图2可知，A车权限高于B车，A车可以提起变到车道3和靠边停车请求；E车虽然权限没有D车高，如果性能评分比D车高，可以提前变到车道1，这时D车减速配合E车变回车道2即实现了超车；不管算法怎么优化，始终要求车车联网交互数据，在得到确认后才予以实施。

遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统的车辆在运行时，首先利用车载智能终端将出发地与目的地及车辆相关参数通过传输设备传回后台服务器，后台服务器通过道路状态及道路拥堵情况为无人驾驶汽车规划行驶路线及行驶速度范围，车载智能终端获取后台服务器调度指令后，利用内置的车辆控制设备，控制车辆行驶，在行驶过程中车载智能终端内置的数据采集设备，将采集的信息进行归类并将采集的静态信息传回后台服务器进行整合及更新；将采集的动态信息以广播的形式向周边车辆进行传输；同时数据采集设备还接收后台服务器上下载的静态信息及其它车辆发出的广播信息，当需要加速、减速、超车、变道、转弯、停车、跟随前车时，将请求发送给周边车辆，获得返回确认信号后，再通过运算处理设备进行运算。将运算结果传给车辆控制设备，实现对车辆的控制及实现了车车互动。同时再次将运算结果以广播的形式发送给周边车辆，利用这种循环交换数据的方式，最终确保无人驾驶汽车安全即时高效的到达目的地。

每辆车对道路信息的获取主要通过三种方式：通过无线网络后台下载、现场采集以及与其它车辆的信息共享。广播范围控制在1公里内至3公里内，根据车辆密度及车辆速度进行变化，车与车之间利用广播的形式共享数据以及发起数据交互请求，收到广播数据的车辆利用广播获取的信息进行点对点应答。

在至少一个实施例中，车辆在空闲时段根据发动机排量生成一个性能评分。同时车辆从后台服务器获取出发地到目的地实时数字路网信息，车辆通过综合运算选择道路，同时车辆在去往目的地的途中上传静态信息维护后台服务器基于位置信息的数字路网数据库。同时车辆将动态信息以广播的形式向周边车辆进行广播和接收其它车辆发来的广播信息，通过综合运算，构建一个以本车为中心的周边车辆动态位置图，进一步利用性能评分及车辆优先权，决定车辆加速、减速、超车、变道、转弯、停车、跟随前车等行为，同时在采取以上行为时，与其它车辆进行联网，在得到确认后才予以实施。

在至少一个实施例中，具体的，如图2所示，在一个双向六车道上，以右侧车道做解释。

优先权具体操作如下：

1.A车优先权高于B车、C车、D车、E车、F车，即同一方向相邻车道内前车优先权高于后车。

2.C车优先权低于A车而高于D车及E车，即同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车，同一方向相邻车道内的左车优先权高于右车优先权。而前车高于后车规则级别高于左车优先权高于右车优先权。

在至少一个实施例中，如图3所示，在一个双向两车道上，展示的是C车借对向车道超越B车的示意图。

优先权具体操作如下：

1.B车优先权高于C车，即同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车原则。

2.但是C车性能评分高于B车通过运算，C车决定超越B车，在借道超车的过程中，C车跨过中线时，拥有最高优先权，因此，A车B车都应该减速配合C车完成超车，即借道超车的车辆拥有最高优先权。

在至少一个实施例中，如图2所示，以D车为例阐述，系统如何构建一个虚拟的道路相对位置图即相对位置数据库。

步骤1：D车利用自身的数据采集设备和从后台服务器下载的数字路网数据库，确定自己所在道路的位置及所在车道。

步骤2：此时D车无法知道A、B、C、E、F车辆的存在或者通过视频图像能发现A、B、C车辆的存在，但是无法与A、B、C车辆联系交互数据，于是D车利用无线广播的形式发送自身的数据。

广播是多点投递的最普遍的形式，它向每一个目的站投递一个分组的拷贝。它可以通过多个单次分组的投递完成，也可以通过单独的连接传递分组的拷贝，直到每个接收方均收到一个拷贝为止。广播的范围数公里甚至更远，而且非常便捷。

步骤3：当A、B、C、E、F等车辆收到D车的广播数据后，将自身相关数据反馈给D车，同时还要广播自身的数据；

步骤4：D车收到A、B、C、E、F等车辆的数据，根据位置，加速度，速度，推算出自己与其它车的相对位置，即构建虚拟的道路相对位置图即相对位置数据库；

步骤5：最后根据目的地及优先权和性能评分，来决定加速、减速、超车、变道、转弯、停车、跟随前车还是减速让行。

具体的，步骤5的详细实现过程：

1.完成整个超车过程中必须没有其它车辆进入，如图2当D车与A车有相似的目的地即要跟随行驶1公里及以上，同时D车性能评分大于A车，通过计算D车超越A车时间内没有第三辆车的出现，就可以发出超越A车的广播即请求，在得到其它车辆确认后才予以实施，其它车辆并配合，但是图3中D车是无法超车的，因为C车的存在。

2.按照上面规则，所有车都会尽量往左侧靠近行驶，右侧正好用于靠边停车,D车权限高于F车，所以D车随时可以提起靠边停车请求，F车应减速让行，当D车靠边停车后，F车将D车视为障碍物。

3.将靠边停车的车辆视作障碍物后，即车道内有障碍物，按照同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车原则。即如果B车是靠边停车的车辆，F车优先权高于E车低于D车，F车变入车道2，E车予以配合。

总结，根据车辆靠右行驶规则,优先权从高到低依次为：

1.借对向车道超车的车辆拥有最高优先权；

2.特殊优先权车辆的优先权仅次于最高优先权；

3.同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车；

4.同一方向相邻车道内的左车优先权高于右车优先权；反之亦然。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：包括后台服务器以及车载智能终端，车载智能终端包括数据采集设备、运算处理设备、传输设备以及车辆控制设备；

数据采集设备包括摄像头、激光、红外、GPS、北斗定位系统等感应设备；

传输设备使数据采集设备、运算处理设备、车辆控制设备与后台服务器交换数据及车车联网；

运算处理设备通过对获取的静态信息、动态信息的综合分析评估，比较本车与周边车辆的发动机性能、状态、车辆优先权及整个路网车辆的实时状况，综合判断并将判断结果通过电信号输出至车辆控制设备，该判断结果包括本车应该加速、减速、超车、变道、转弯、停车、会车、跟随前车，综合判断遵循下列优先权规则，以本车为中心根据本车广播范围构建子系统，相邻子系统发生交叉时，以子系统中请求发出的时间顺序来判定，当相邻子系统超出广播范围时，则视同不交叉；同一子系统内，借对向车道超车的车辆拥有最高优先权，特殊优先权车辆的优先权仅次于最高优先权，同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车优先权，且低于特殊优先权车辆；当采用靠右行驶的交通规则时，同一方向相邻车道内的左车优先权高于右车优先权，且低于同一方向相邻车道内的前车优先权和后车优先权，当采用靠左行驶的交通规则时，同一方向相邻车道内的右车优先权高于左车优先权，且低于同一方向相邻车道内的前车优先权和后车优先权；当优先权高的车需要加速、减速、超车、变道、停车时，优先权低的车辆应该予以配合；

车辆控制设备用于控制汽车方向及动力；

后台服务器利用分布式运算及分布式存储，将每台车辆传回的静态信息进行分析运算；

该系统实现了车车联网、车与后台服务器联网；其中联网方式至少包括静态信息下载服务器数据，采集数据维护服务器；车广播动态信息，接收周边动态信息；超车或变道时均需要本车与涉及超车或变道的车辆联网，返回确认信号后执行。

2.根据权利要求1所述的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：数据采集设备用于获取道路周边的静态信息和动态信息，静态信息包括车道宽度、车道数、车道性质、坡度、弯度、限速、道路材质、道路破损程度、标志、标线、隔离设施及周边环境；动态信息包括周边车辆的智能联网系统的车载智能终端编码ID、车牌、车辆数、车辆的行驶速度、车辆的加速度、车辆所在的地理位置信息、车辆所在的车道位置信息、车辆的行驶方向、车辆的水平高度、车辆的剩余油量或电量、车辆内乘客数、车辆载重、发动机参数、轮胎参数、轴距、车辆动力性能、车辆制动性能、车辆转向性能、车辆出发地及目的地、天气、气温、湿度、照明、行人、动物、障碍、滑坡、道路积水、道路结冰、地质灾害、事故、车辆故障、交通管制。

3.根据权利要求2所述的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：传输设备可通过无线传输技术、卫星、5G、WIFI、微波、红外或者其它无线传输技术。

4.根据权利要求3所述的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：本系统还能够提供基于车辆周边或者目的地周边的第三方内容。

5.根据权利要求1所述的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：本系统中的每辆车根据发动机性能生成评分，以评分作为基数，当后车性能评分高于前车或者右侧车高于左侧车时将出现超车或者变道，从而改变两者的优先权状态；其中发动机性能包括发动机排量参数的考量。

6.根据权利要求1所述的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：后台服务器通过每辆车行驶时上传的静态信息建立基于位置信息的数字路网数据库，并可提供给其它车辆下载。

7.根据权利要求6所述的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：救护、消防、公安车辆拥有特殊优先权。

8.根据权利要求1所述的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：将广播范围设置在1公里内至3公里内，根据车辆密度及车辆速度进行变化，车与车之间利用广播的形式共享数据以及发起数据交互请求，收到广播数据的车辆利用广播获取的信息进行点对点应答。

9.根据权利要求1所述的遵循车辆互动优先权规则的无人驾驶汽车智能联网系统，其特征在于：停在路边的车辆视为障碍物，根据同一方向相邻车道内的前车优先权高于后车优先权，且低于特殊优先权车辆这一原则，障碍物后车辆可变道继续行驶，变道请求的优先权高于超车请求。