CN110525434B - 一种无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块 - Google Patents

一种无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块，该模块包括信号采集模块、自动驾驶功能矩阵、多传感器状态机和自动驾驶算法矩阵；信号采集模块采集驾驶员的意图并将其传输给多传感器状态机；自动驾驶功能矩阵规定车辆具有的各种自动驾驶或辅助驾驶功能并以矩阵表示，自动驾驶功能矩阵为多传感器状态机提供信息输入；多传感器状态机根据信号采集模块传输的信息、自动驾驶功能和算法矩阵进行状态机的设计，完成多传感器信息的综合调配与管理以及自动驾驶算法的选择；自动驾驶算法矩阵规定车辆具有的各种自动驾驶或辅助驾驶算法并以矩阵进行表示，为多传感器状态机提供信息输入。本发明能显著降低操控系统的数据运算量，提升处理效率。

Description

一种无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块
技术领域
本发明涉及车辆自动驾驶技术领域，具体涉及无人驾驶控制系统中的驾驶员意图理解模块。
背景技术
无人驾驶车辆也称为自主移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的无人驾驶操控系统来实现无人驾驶的目的。无人驾驶车辆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。
现有无人驾驶车辆一般根据特定的场景和功能需求，进行硬件选择和配置，同时，对信息处理过程进行针对性的软件设计，一旦车辆启动后，各类传感器均处于同时工作状态，因此就会产生大量的数据，由于不同驾驶场景和工况所需的传感器信息有所不同，因此会造成无人驾驶操控系统资源的极大浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块，通过在自动驾驶功能需求和传感器信息资源以及自动驾驶算法复用方面建立映射关系，合理调用操控系统的传感器资源，降低操控系统的计算量，提升处理效率。
一种无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块，该模块包括信号采集模块、自动驾驶功能矩阵、多传感器综合调配与管理状态机和自动驾驶算法矩阵；
所述信号采集模块采集驾驶员的意图并将其传输给多传感器综合调配与管理状态机；所述自动驾驶功能矩阵规定了无人车辆所具有的各种自动驾驶或辅助驾驶功能，并以矩阵的形式进行表示，自动驾驶功能矩阵为多传感器综合调配与管理状态机提供信息输入；所述多传感器综合调配与管理状态机根据信号采集模块传输的信息、自动驾驶功能矩阵和自动驾驶算法矩阵进行状态机的设计，完成多传感器信息的综合调配与管理，以及自动驾驶算法的选择；所述自动驾驶算法矩阵规定了无人车辆所具有的各种自动驾驶或辅助驾驶算法，并以矩阵的形式进行表示，为多传感器综合调配与管理状态机提供信息输入。
进一步地，所述信息采集模块采集车道偏离报警、车道保持、自适应巡航、前车防撞预警、侧方来车提醒、智能远光控制、道路交通标志识别提醒和行人保护以上功能触发信号，然后将触发信号以矩阵的形式传输给多传感器综合调配与管理状态机进行各相应自动驾驶功能模块的调用。
进一步地，所述自动驾驶功能矩阵包括自适应巡航功能模块、车道偏离报警功能模块、车道保持功能模块、前车碰撞预警功能模块、行人保护功能模块、交通标识识别功能模块、交通信号灯识别功能模块、盲点监测功能模块和自动泊车功能模块；
所述自适应巡航功能模块调用前车碰撞预警功能模块、行人保护功能模块、交通标识识别功能模块和交通信号灯识别功能模块后控制无人驾驶车辆以期望的速度行驶在道路上，并且能够根据车辆前方的道路情况自动降速来保证车辆行驶安全；
所述车道偏离报警功能模块实时检测车道线的位置，当发现车辆偏离当前车道时，发出报警信号；
所述车道保持功能模块通过控制无人驾驶车辆的转向控制信号以保证车辆行驶在当前车道内；
所述前车碰撞预警模块实时检测无人驾驶车辆同前方车辆的距离信息，在小于设定的安全距离时发出报警信号；
所述行人保护功能模块实时检测车辆周围的人员目标，当发现无人驾驶车辆同人员距离小于设定的安全距离时，发出报警信号并自动刹车；
所述交通标识识别功能模块在车辆行驶过程中实时检测车辆周围道路环境中的各种交通标识，发出信息提示信号并输出给自适应巡航功能模块；
所述交通信号灯识别功能模块在车辆行驶过程中实时检测车辆前方道路环境中的各种交通信号灯状态，发出信息提示信号并输出给自适应巡航功能模块；
所述盲点监测功能模块实时探测车辆两侧的后视镜盲区中的车辆，当探测到盲区内有车辆靠近时发出报警信息；
所述自动泊车功能模块实时探测车辆周围环境中的各种障碍物分布以及车位空间，控制车辆完成自动泊车功能。
进一步地，所述多传感器综合调配与管理状态机包括状态设计模块、事件设计模块和状态转移网络设计模块；
所述状态设计模块将多传感器信息的选择和算法的选择设计为多个状态，作为状态机组成部分的状态集，状态集包含了当前所处的状态和条件满足后要迁往的新状态，当一个条件或事件满足后，将会触发网络状态的迁移，从而达到对外部事件进行响应；
所述事件设计模块是将自动驾驶功能模块同信息采集模块的输出进行矩阵运算，作为状态机组成部分的事件，能够触发状态机的状态转换；
所述状态转移网络设计模块根据状态、事件之间的关系建立逻辑运算模型，从而构建多传感器综合调配与管理状态机。
进一步地，所述自动驾驶算法矩阵包括车道线检测算法、交叉路口识别算法、红绿灯识别算法、车辆检测算法、行人检测算法、交通标识检测识别算法；
所述车道线检测算法对车辆前方视野范围内的车道线进行检测，提取出车道线的位置、方向和类型信息；
所述交叉路口识别算法对车辆前方即将经过的交叉口进行位置和类型特征的提取；
所述红绿灯识别算法对交通信号灯的颜色和形状进行处理，提取当前交通信号状态；
所述车辆检测算法对自动驾驶车辆周围的其他车辆进行特征提取，检测出一定范围内的车辆；
所述行人检测算法提取自动驾驶车辆周围的行人特征，并对其进行方向和速度信息的提取；
所述交通标识检测算法是对自动驾驶车辆行驶环境中的交通标识进行特征提取，得到交通标识的语义特征信息。
有益效果：
1、本发明的驾驶员意图理解模块能够合理选取车辆自动驾驶过程所需的传感器信息和算法子模块，可以合理有效地利用系统资源，使得系统中的传感器信息资源得到充分融合，实现系统资源的有效分配并降低系统损耗，提升了自动驾驶功能的系统裕度。
2、本发明的信息采集模块能够准确得到当前车辆所需的功能需求，自动驾驶功能矩阵和自动驾驶算法矩阵模块准确描述的车辆所具有的能力，多传感器综合调配与管理状态机将无人驾驶车辆的功能需求同自动驾驶功能紧密联系在一起，从而对需要的传感器数据信息、自动驾驶算法、数据运算需求和运算平台能力进行统筹决策，实现系统资源的高效利用，提升自动驾驶功能性能水平。
附图说明
图1为本发明无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块的组成原理图；
图2为本发明车道偏离报警实现的原理图；
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块，该模块包括信号采集模块、自动驾驶功能矩阵、多传感器综合调配与管理状态机和自动驾驶算法矩阵。
信号采集模块采集驾驶员的意图并将其传输给多传感器综合调配与管理状态机；自动驾驶功能矩阵规定了无人车辆所具有的各种自动驾驶或辅助驾驶功能，并以矩阵的形式进行表示，自动驾驶功能矩阵为多传感器综合调配与管理状态机提供信息输入；所述多传感器综合调配与管理状态机根据信号采集模块传输的信息、自动驾驶功能矩阵和自动驾驶算法矩阵进行状态机的设计，完成多传感器信息的综合调配与管理，以及自动驾驶算法的选择；所述自动驾驶算法矩阵规定了无人车辆所具有的各种自动驾驶或辅助驾驶算法，并以矩阵的形式进行表示，为多传感器综合调配与管理状态机提供信息输入。
其中，信息采集模块采集车道偏离报警、车道保持、自适应巡航、前车防撞预警、侧方来车提醒、智能远光控制、道路交通标志识别提醒和行人保护以上功能触发信号，然后将触发信号以矩阵的形式传输给多传感器综合调配与管理状态机进行各相应自动驾驶功能模块的调用。
自动驾驶功能矩阵包括自适应巡航功能模块、车道偏离报警功能模块、车道保持功能模块、前车碰撞预警功能模块、行人保护功能模块、交通标识识别功能模块、交通信号灯识别功能模块、盲点监测功能模块和自动泊车功能模块；
自适应巡航功能模块调用前车碰撞预警功能模块、行人保护功能模块、交通标识识别功能模块和交通信号灯识别功能模块后控制无人驾驶车辆以期望的速度行驶在道路上，并且能够根据车辆前方的道路情况自动降速来保证车辆行驶安全；
车道偏离报警功能模块实时检测车道线的位置，当发现车辆偏离当前车道时，发出报警信号；
车道保持功能模块通过控制无人驾驶车辆的转向控制信号以保证车辆行驶在当前车道内；
前车碰撞预警模块实时检测无人驾驶车辆同前方车辆的距离信息，在小于设定的安全距离时发出报警信号；
行人保护功能模块实时检测车辆周围的人员目标，当发现无人驾驶车辆同人员距离小于设定的安全距离时，发出报警信号并自动刹车；
交通标识识别功能模块在车辆行驶过程中实时检测车辆周围道路环境中的各种交通标识，发出信息提示信号并输出给自适应巡航功能模块；
交通信号灯识别功能模块在车辆行驶过程中实时检测车辆前方道路环境中的各种交通信号灯状态，发出信息提示信号并输出给自适应巡航功能模块；
盲点监测功能模块实时探测车辆两侧的后视镜盲区中的车辆，当探测到盲区内有车辆靠近时发出报警信息；
自动泊车功能模块实时探测车辆周围环境中的各种障碍物分布以及车位空间，控制车辆完成自动泊车功能。
多传感器综合调配与管理状态机包括状态设计模块、事件设计模块和状态转移网络设计模块；
状态设计模块将多传感器信息的选择和算法的选择设计为多个状态，作为状态机组成部分的状态集，状态集包含了当前所处的状态和条件满足后要迁往的新状态，当一个条件或事件满足后，将会触发网络状态的迁移，从而达到对外部事件进行响应；
事件设计模块是将自动驾驶功能模块同信息采集模块的输出进行矩阵运算，作为状态机组成部分的事件，能够触发状态机的状态转换；
状态转移网络设计模块根据状态、事件之间的关系建立逻辑运算模型，从而构建多传感器综合调配与管理状态机。
自动驾驶算法矩阵包括车道线检测算法、交叉路口识别算法、红绿灯识别算法、车辆检测算法、行人检测算法、交通标识检测识别算法；
车道线检测算法对车辆前方视野范围内的车道线进行检测，提取出车道线的位置、方向和类型信息；
交叉路口识别算法对车辆前方即将经过的交叉口进行位置和类型特征的提取；
红绿灯识别算法对交通信号灯的颜色和形状进行处理，提取当前交通信号状态；
车辆检测算法对自动驾驶车辆周围的其他车辆进行特征提取，检测出一定范围内的车辆；
行人检测算法提取自动驾驶车辆周围的行人特征，并对其进行方向和速度信息的提取；
交通标识检测算法是对自动驾驶车辆行驶环境中的交通标识进行特征提取，得到交通标识的语义特征信息。
以车道偏离报警为例对本发明进行说明：
如附图2所示，首先信息采集模块采集驾驶员触发的车道偏离报警功能开启，将其发送给多传感器综合调配与管理模块，与此同时多传感器综合调配与管理模块将自动驾驶功能矩阵同信息采集模块进行运算，得到当前车道偏离报警功能的矩阵表示；多传感器综合调配与管理模块的状态设计模块根据多传感器配置信息输入生成多传感器状态表示矩阵；多传感器状态表示矩阵同自动驾驶算法矩阵组成生成转移网络状态机的状态集；多传感器综合调配与管理模块根据当前车道偏离报警事件、状态集触发状态机的状态迁移，到达下一个状态，生成多传感器选择应用和自动驾驶算法选择应用状态；从而将优化配置信息发送给其他处理模块。
以自适应巡航功能为例对本发明进行说明：
首先信息采集模块采集驾驶员触发的自适应巡航功能开启，自适应巡航功能模块开启前车碰撞预警功能模块、行人保护功能模块、交通标识识别功能模块和交通信号灯识别功能模块，信息采集模块将这些信息发送给多传感器综合调配与管理模块，与此同时多传感器综合调配与管理模块将自动驾驶功能矩阵同信息采集模块传输的信息进行运算，得到当前自适应巡航功能的矩阵表示；多传感器综合调配与管理模块的状态设计模块根据多传感器配置信息输入生成多传感器状态表示矩阵；多传感器状态表示矩阵同自动驾驶算法矩阵生成转移网络状态机的状态集；多传感器综合调配与管理模块根据当前自适应巡航事件、状态集触发状态机的状态迁移，到达下一个状态，生成多传感器选择应用和自动驾驶算法选择应用状态；从而将优化配置信息发送给其他处理模块。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块，其特征在于，该模块包括信号采集模块、自动驾驶功能矩阵、多传感器综合调配与管理状态机和自动驾驶算法矩阵；
所述信号采集模块采集驾驶员的意图并将其传输给多传感器综合调配与管理状态机；所述自动驾驶功能矩阵规定了无人车辆所具有的各种自动驾驶或辅助驾驶功能，并以矩阵的形式进行表示，自动驾驶功能矩阵为多传感器综合调配与管理状态机提供信息输入；所述多传感器综合调配与管理状态机根据信号采集模块传输的信息、自动驾驶功能矩阵和自动驾驶算法矩阵进行状态机的设计，完成多传感器信息的综合调配与管理，以及自动驾驶算法的选择；所述自动驾驶算法矩阵规定了无人车辆所具有的各种自动驾驶或辅助驾驶算法，并以矩阵的形式进行表示，为多传感器综合调配与管理状态机提供信息输入；
所述信号采集模块采集车道偏离报警、车道保持、自适应巡航、前车防撞预警、侧方来车提醒、智能远光控制、道路交通标志识别提醒和行人保护以上功能触发信号，然后将触发信号以矩阵的形式传输给多传感器综合调配与管理状态机进行各相应自动驾驶功能模块的调用。
2.如权利要求1所述的无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块，其特征在于，所述自动驾驶功能矩阵包括自适应巡航功能模块、车道偏离报警功能模块、车道保持功能模块、前车碰撞预警功能模块、行人保护功能模块、交通标识识别功能模块、交通信号灯识别功能模块、盲点监测功能模块和自动泊车功能模块；
所述自适应巡航功能模块调用前车碰撞预警功能模块、行人保护功能模块、交通标识识别功能模块和交通信号灯识别功能模块后控制无人驾驶车辆以期望的速度行驶在道路上，并且能够根据车辆前方的道路情况自动降速来保证车辆行驶安全；
所述车道偏离报警功能模块实时检测车道线的位置，当发现车辆偏离当前车道时，发出报警信号；
所述车道保持功能模块通过控制无人驾驶车辆的转向控制信号以保证车辆行驶在当前车道内；
所述前车碰撞预警模块实时检测无人驾驶车辆同前方车辆的距离信息，在小于设定的安全距离时发出报警信号；
所述行人保护功能模块实时检测车辆周围的人员目标，当发现无人驾驶车辆同人员距离小于设定的安全距离时，发出报警信号并自动刹车；
所述交通标识识别功能模块在车辆行驶过程中实时检测车辆周围道路环境中的各种交通标识，发出信息提示信号并输出给自适应巡航功能模块；
所述交通信号灯识别功能模块在车辆行驶过程中实时检测车辆前方道路环境中的各种交通信号灯状态，发出信息提示信号并输出给自适应巡航功能模块；
所述盲点监测功能模块实时探测车辆两侧的后视镜盲区中的车辆，当探测到盲区内有车辆靠近时发出报警信息；
所述自动泊车功能模块实时探测车辆周围环境中的各种障碍物分布以及车位空间，控制车辆完成自动泊车功能。
3.如权利要求2所述的无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块，其特征在于，所述多传感器综合调配与管理状态机包括状态设计模块、事件设计模块和状态转移网络设计模块；
所述状态设计模块将多传感器信息的选择和算法的选择设计为多个状态，作为状态机组成部分的状态集，状态集包含了当前所处的状态和条件满足后要迁往的新状态，当一个条件满足后，将会触发网络状态的迁移，从而达到对外部事件进行响应；
所述事件设计模块是将自动驾驶功能模块同信号采集模块的输出进行矩阵运算，作为状态机组成部分的事件，能够触发状态机的状态转换；
所述状态转移网络设计模块根据状态、事件之间的关系建立逻辑运算模型，从而构建多传感器综合调配与管理状态机。
4.如权利要求3所述的无人驾驶操控系统的驾驶员意图理解模块，其特征在于，所述自动驾驶算法矩阵包括车道线检测算法、交叉路口识别算法、红绿灯识别算法、车辆检测算法、行人检测算法、交通标识检测识别算法；
所述车道线检测算法对车辆前方视野范围内的车道线进行检测，提取出车道线的位置、方向和类型信息；
所述交叉路口识别算法对车辆前方即将经过的交叉口进行位置和类型特征的提取；
所述红绿灯识别算法对交通信号灯的颜色和形状进行处理，提取当前交通信号状态；
所述车辆检测算法对自动驾驶车辆周围的其他车辆进行特征提取，检测出一定范围内的车辆；
所述行人检测算法提取自动驾驶车辆周围的行人特征，并对其进行方向和速度信息的提取；
所述交通标识检测识别算法是对自动驾驶车辆行驶环境中的交通标识进行特征提取，得到交通标识的语义特征信息。
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