CN111622142A - 一种道路辅助和驾驶辅助系统及道路指引和驾驶引导方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆定位领域，尤其是一种道路辅助和驾驶辅助系统及道路指引和驾驶引导方法。其中道路辅助系统包括：多个道钉，经配置以存储各自的位置和状态，其中道钉经配置发送其各自存储的位置和状态，该状态包括道路指示信息和/或道路行驶车辆信息。本发明的道钉可以构建道路辅助系统、驾驶辅助系统、道路指引方法和驾驶引导方法完成无人驾驶汽车在道路上安全行驶，本发明利用道钉对实际环境进行更新，提高自动无人驾驶汽车定位精度，及时更新地图数据，确保驾驶安全。

Description

一种道路辅助和驾驶辅助系统及道路指引和驾驶引导方法
技术领域
本发明涉及车辆定位领域，尤其是一种道路辅助和驾驶辅助系统及道路指引和驾驶引导方法。
背景技术
目前自动无人驾驶汽车制定行驶路线主要依靠雷达、摄像头以及激光探测与测量装置等光电仪器设备进行环境数据信息的收集，配合“高精度地图”或传统地图加ADAS(高级驾驶辅助系统)实现探测道路形状、坡度、曲率、高程、侧倾、道路标识(车道线、道路边界、路口信息)识别等功能，精度可以达到1m以内，并通过即时通讯V2X或云技术与外界通讯。但是在雨雪天或者雾天等恶劣环境下，光电探测仪器会受到水汽、雨滴、雪花等的影响，收集的数据(道路识别、标识识别等)会与实际情况有偏差，因此自动无人驾驶汽车尚不能在雨雪天或者雾天等恶劣环境下行驶。现有技术自动无人驾驶汽车主要依靠高精度地图，高精度地图数据不能及时根据实际环境进行更新其精准度虽然在1米之内，还需要进一步提升精度，从而达到无人驾驶汽车的安全。
因此，本领域需要一种道路辅助和驾驶辅助系统及道路指引和驾驶引导方法。既可以解决雨雪天或者雾天光电设备探测环境(道路信息、标志信息)困难导致自动无人驾驶汽车危险行驶的问题，也可以提高自动无人驾驶汽车定位精度，及时更新地图数据，确保驾驶安全。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种道路辅助系统，包括多个道钉，经配置以存储各自的位置和状态，其中所述道钉经配置发送其各自存储的位置和状态，所述状态包括道路指示信息和/或道路行驶车辆信息。
进一步的，多个所述道钉沿道路两侧设置，同侧相邻道钉的距离小于50米。
进一步的，多个所述道钉的位置包括经度和纬度坐标，所述经度坐标和纬度坐标的精确度为30-50厘米。
进一步的，多个所述道钉的位置包括高度坐标，其中高度坐标的精确度为30-50厘米。
进一步的，所述道路指示信息包括交通警示标志。
进一步的，所述道路指示信息包括道路坡度、曲率、高程、侧倾、车道线、路口信息中的一者或多者。
进一步的，所述道路行驶车辆信息包括确定预定范围内的道路存在行驶中的车辆。
进一步的，所述道路行驶车辆信息包括行驶中车辆的位置、方向、速度中的一者或多者。
进一步的，所述道路行驶车辆信息进一步包括行驶中车辆的型号、车牌、ID、驾驶人信息、通信方式中的一者或多者。
进一步的，多个所述道钉的发送方式包括向行驶中的车辆直接发送多个所述道钉各自存储的位置和状态。
进一步的，多个所述道钉的发送方式包括响应来自行驶中的车辆发送的多个所述道钉各自存储的位置和状态的请求。
本发明还公开了一种驾驶辅助系统，包括：通信接口，其经配置以接收来自多个道钉各自存储的位置和状态；以及处理器，其经配置以基于来自多个道钉各自存储的位置和状态，建立模拟道路模型，并基于所述模拟道路模型生成驾驶建议。
进一步的，所述模拟道路模型包括以下模型中一者或多者：
道路边界模型，其经配置以确定道路的边界；
道路指示模型，其经配置以确定道路的特征；
道路车辆模型，其经配置以确定道路上行使的车辆。
进一步的，道路的特征包括以下中的一者或多者：道路坡度、曲率、高程、侧倾、车道线、路口信息以及交通警示特征。
进一步的，还包括基于所述模拟道路模型生成驾驶路线。
进一步的，还包括：响应于所述模拟道路模型生成的驾驶路线与当前驾驶路线存在冲突，建议转向、加速、刹车中的一者或多者。
本发明还公开了一种驾驶引导方法，包括：接收来自多个道钉各自存储的位置和状态；以及基于来自所述多个道钉各自存储的位置和状态，建立模拟道路模型，并基于所述模拟道路模型生成驾驶指令。
本发明还公开了一种道路指引方法，包括：利用设置在道路两侧的多个道钉，以主动或被动地方式发送所述多个道钉各自存储的位置和状态；其中所述状态至少包括道路指示信息和/或道路行驶车辆信息。
进一步的，还包括：利用设置在道路两侧的所述多个道钉，确定在预定范围内的道路上存在行驶中的车辆。
进一步的，还包括：接收来自道路上行使车辆的请求，基于所述请求发送预定范围内所述多个道钉各自存储的位置和状态。
本发明的辅助系统可以利用道钉对实际环境进行更新，提高自动无人驾驶汽车定位精度，及时更新地图数据，确保驾驶安全。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的道钉俯视图；
图2为根据本发明一个实施例的道钉整体结构剖面图；
图3为根据本发明一个实施例的道钉结构示意图；
图4为根据本发明一个实施例的辅助驾驶系统流程图；以及
图5为根据本发明一个实施例的一种驾驶引导方法流程图。
附图标记：
1-道钉壳体； 2-反光栅； 3-柔性薄膜太阳能设备；
4-蓄电池； 5-密封胶； 6-钉体；
13-GPS定位器； 14-无线射频RFID模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
下面通过一个具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应当理解，以下的描述仅仅是为了方便对于本发明技术方案的理解，并不应当用来限制本发明的保护范围。
图1为根据本发明一个实施例的道钉俯视图，图2为根据本发明一个实施例的道钉整体结构剖面图。如图1和图2所示，道钉包括，道钉壳体1、反光栅2、柔性薄膜太阳能设备3、蓄电池4、密封胶5、钉体6、GPS定位器13、无线射频RFID模块14。使用主动式无线射频RFID装置发送标志信息和道路信息供自动无人驾驶汽车制定路线参考使用，避免自动无人驾驶汽车使用雷达、摄像头等光电探测仪器在雨雪天气、雾天等恶劣环境下由于环境数据信息收集错误造成意外事故。将定位点固定在道钉中，供附近来往车辆参考使用，使用近距离的固定定位信息传输，提高定位的精准度，避免传统GPS导航不准确使自动无人驾驶汽车出现意外事故。如图1所示，反光栅2位于道钉壳体1上方两侧。柔性薄膜太阳能设备3位于道钉壳体1上方，反光栅2中间。反光栅2和柔性薄膜太阳能设备3与道钉壳体1可采用粘合或者焊接方式连接，本领域技术人员也可以理解其他可替换的连接方式也可用于反光栅2和柔性薄膜太阳能设备3与道钉壳体1的连接。
如图2所示，GPS定位器13、无线射频RFID模块14、蓄电池4电连接，位于道钉壳体1内部，并由密封胶5密封。蓄电池4与柔性薄膜太阳能设备3电连接。钉体6位于道钉壳体1下方，用于固定道钉在路面上。钉体6与道钉壳体1可以采取焊接、粘接等连接方式，本领域技术人员也可以理解其他可替换的连接方式也可用于钉体6与道钉壳体1的连接。
图3为根据本发明一个实施例的道钉结构示意图。如图3所示，根据本发明的一个实施例，其中道钉包括柔性薄膜太阳能设备3、蓄电池4、无线射频RFID模块14、GPS定位器13。其中蓄电池4，为道钉本体供电；GPS定位器13可采用高精度GPS，经配置确定道钉所在位置以及无线射频RFID模块14，经配置识别道路边界、道路标志和道路车辆，GPS和主动式RFID与蓄电池电连接。其中柔性薄膜太阳能设备3与蓄电池4电连接，为蓄电池4提供电能，本领域技术人员也可以理解太阳能设备也可替换柔性薄膜太阳能设备3的选取，本发明优选柔性薄膜太阳能的材质。
如图1、2和3所示，根据本发明一个实施例，道钉用于存储各自的位置和状态，其中多个道钉以主动或被动地方式通过无线射频RFID模块14方式发送其各自存储的位置和状态，至少包括道路指示信息和/或道路行驶车辆信息。
多个道钉沿道路两侧设置，同侧相邻道钉的距离小于50米。根据本发明的一个实施例，如果在路面情况单一长直的公路，可以50米内设置一个道钉；根据本发明的另一个实施例，如果在路面情况复杂的有弯道，有标志、标识、路口处等，需要的数量相对较多，具体道钉投放的数量与间距根据道路情况而定。
无人驾驶汽车的基础是精准导航，不仅需要获取车辆与外界环境的相对位置关系，还需要通知车身状态感知确定车辆的绝对位置与方位。目前全球卫星导航系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗卫星导航系统。本发明道钉采用GPS定位器13存储地理坐标，多个道钉的位置包括经度和纬度坐标，其中坐标的精确度为30cm；其中多个道钉的位置还包括高度坐标，其中高度坐标的精确度为30cm。这个地理坐标是由高精度的GPS定位的，因此，坐标的精确度取决于现有GPS定位装置技术水平、实际需求、具体投资采用的高精度的GPS定位器13精确度而决定。本领域技术人员也可以理解其他高精度定位装置也可替换GPS定位器13的选取。
图4为根据本发明一个实施例的辅助驾驶系统流程图。如图4所示，道路辅助系统包括多个道钉，经配置以存储各自的位置和状态，其中所述道钉经配置发送其各自存储的位置和状态，所述状态包括道路指示信息和/或道路行驶车辆信息。
本发明的辅助驾驶系统设计，结合自动驾驶系统应用于自动无人驾驶。将道钉按照一定距离安装道路两旁，通过GPS定位器13进行坐标打点实现精准的坐标定位；通过无线射频RFID模块14实现道路识别、标志识别等功能。由此满足自动无人驾驶汽车在雨雪天和雾天的行驶安全。通过顶部柔性薄膜太阳能设备3和蓄电池4为道钉内部的GPS定位器13和无线射频RFID模块14进行供电，多余的电能存储在蓄电池4当中，为夜晚和连续雨雪天或雾天等情况供电。
还包括以下几个步骤：
步骤一，将道钉沿道路延伸的方向安装于道路两旁。通过高精度GPS对道钉所在位置进行打点，使该位置道钉拥有该位置点的精确坐标，并且只拥有该点坐标；判断该道钉所在位置是否有标志：道路形状、坡度、曲率、高程、侧倾、车道线、道路边界、路口信息、交通警示标志一者或多者等，如果有，建立道路标志模型，将该信息输入到道钉当中的无线射频RFID模块14内，该模块可以由内部供应电源，可选的使用蓄电池4。道钉主动向外发射包含有标志或道路标识信息的信号，否则无操作。
步骤二，通过接受来自于汽车的RFID信号判断道路行驶车辆信息，即半径1km内是否有自动驾驶无人汽车通过，道路行驶车辆信息进一步包括行驶中车辆的位置、方向、速度中的一者或多者。其中道路行驶车辆信息进一步包括行驶中车辆的型号、车牌、ID、驾驶人信息、通信方式中的一者或多者。如果有以上的道路行驶车辆信息，则发送该道钉坐在点的坐标点位置信号和包含标志的RFID信号，建立道路车辆模型。否则无操作。
步骤三，主动式发送包括向行驶中的车辆直接发送所述多个道钉各自存储的位置和状态；被动式发送包括响应于自行驶中的车辆的请求发送所述多个道钉各自存储的位置和状态。汽车接受来自道钉发送的坐标点位置信号和包含标志或者道路标识的RFID信号，建立由数个道钉坐标点构成的道路边界模型、道路标志模型、道路车辆模型，并由三者拟合成完整的高精度模拟道路的模型供自动驾驶无人汽车参考。自动无人驾驶汽车判断该模型与原计划路线是否有偏差，如果是再进行进一步判断，否则保持原状态前进。
本发明还提供一种驾驶辅助系统，包括：通信接口，其经配置以接收来自多个道钉各自存储的位置和状态；以及处理器，其经配置以基于来自多个道钉各自存储的位置和状态，建立模拟道路模型，并基于模拟道路模型生成驾驶指令。
该发明建立模拟道路模型包括建立以下模型中一者或多者：道路边界模型，用于确定道路的边界；道路指示模型，用于确定道路的特征；道路车辆模型，用于确定道路上行使的车辆。其中道路的特征包括以下中的一者或多者：道路坡度、曲率、高程、侧倾、车道线、路口信息以及交通警示特征。
如图4所示，根据本发明的一个实施例。模拟道路模型生成的驾驶路线与当前驾驶路线存在冲突，建议转向、加速、刹车中的一者或多者并生成驾驶路线。
当该模型与原计划有偏差时，判断是否有转向需求：由道路边界模型判断是否有弯道；由道路标志模型判断是否需要变道、环岛环绕等操作；由道路车辆模型判断是否变道让行。如果是，则通过控制汽车转向装置进行转向。
判断是否有加速需求：由道路边界模型判断是否脱离弯道、环岛等可以加速的位置；由道路标志模型判断是否有解除限速、最低时速等标志信息等；由道路车辆模型判断没有车辆占道。如果是则进行加速操作，否则保持原状态前进。
判断是否有刹车需求：由道路边界模型判断是否即将进入弯道、环岛等需要减速的位置；由道路标志模型判断是否前方有学校、路口、收费站等信息；由道路车辆模型判断有车辆占道。如果是则进行刹车操作，否则保持原状态前进。
车辆在可根据预测范围的设计提前做出模型预判，提前做出行驶的路径规划，确保车辆行驶途中的安全性，提高预测模型的可靠性。
图5为根据本发明一个实施例的一种驾驶引导方法流程图，如图5所示，本发明还提供一种驾驶引导方法。
在步骤210中，接收来自多个道钉各自存储的位置和状态。
在步骤220中，基于来自多个道钉各自存储的位置和状态，建立模拟道路模型，并基于所述模拟道路模型生成驾驶建议。
如前述步骤210和步骤220，车辆在行驶过程中实时对道钉主动或被动的发送存储的位置和状态进行模型建立，车辆根据模拟道路模型，因为道钉发送位置状态不受天气影响，所以不会受到雨雪天或者雾天的环境。提高自动无人驾驶汽车定位精度，及时更新模拟道路模型，以及道钉的地图数据，确保驾驶安全。
进一步地，本发明还提供一种道路指引方法，包括利用设置在道路两侧的多个道钉，以主动或被动地方式发送所述多个道钉各自存储的位置和状态；其中所述状态至少包括道路指示信息和/或道路行驶车辆信息。
利用设置在道路两侧的多个道钉，确定在预定范围内的道路上存在行驶中的车辆。接收来自道路上行使车辆的请求，基于所述请求发送预定范围内所述多个道钉各自存储的位置和状态。
本发明的辅助系统可以利用道钉对实际环境进行更新，提高自动无人驾驶汽车定位精度，及时更新地图数据，确保驾驶安全。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，相关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (20)

1.一种道路辅助系统，其特征在于，包括：
多个道钉，经配置以存储各自的位置和状态，其中所述道钉经配置发送其各自存储的位置和状态，所述状态包括道路指示信息和/或道路行驶车辆信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个所述道钉沿道路两侧设置，同侧相邻道钉的距离小于50米。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个所述道钉的位置包括经度坐标和纬度坐标，所述经度坐标和纬度坐标的精确度为30-50厘米。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个所述道钉的位置还包括高度坐标，所述高度坐标的精确度为30-50厘米。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述道路指示信息包括交通警示标志。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述道路指示信息包括道路坡度、曲率、高程、侧倾、车道线、路口信息中的一者或多者。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述道路行驶车辆信息包括确定预定范围内的道路存在行驶中的车辆。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述道路行驶车辆信息还包括行驶中车辆的位置、方向、速度中的一者或多者。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述道路行驶车辆信息进一步包括行驶中车辆的型号、车牌、ID、驾驶人信息、通信方式中的一者或多者。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个所述道钉的发送方式包括向行驶中的车辆直接发送多个所述道钉各自存储的位置和状态。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个所述道钉的发送方式包括响应来自行驶中的车辆发送的多个所述道钉各自存储的位置和状态的请求。
12.一种驾驶辅助系统，其特征在于，包括：
通信接口，其经配置以接收来自多个道钉各自存储的位置和状态；以及
处理器，其经配置以基于来自多个道钉各自存储的位置和状态，建立模拟道路模型，并基于所述模拟道路模型生成驾驶指令。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述模拟道路模型包括以下模型中一者或多者：
道路边界模型，其经配置以确定道路的边界；
道路指示模型，其经配置以确定道路的特征；
道路车辆模型，其经配置以确定道路上行使的车辆。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，道路的特征包括以下中的一者或多者：道路坡度、曲率、高程、侧倾、车道线、路口信息以及交通警示特征。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括基于所述模拟道路模型生成驾驶路线。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，还包括：响应于所述模拟道路模型生成的驾驶路线与当前驾驶路线存在冲突，建议转向、加速、刹车中的一者或多者。
17.一种驾驶引导方法，其特征在于，包括：
接收来自多个道钉各自存储的位置和状态；以及
基于来自所述多个道钉各自存储的位置和状态，建立模拟道路模型，并基于所述模拟道路模型生成驾驶指令。
18.一种道路指引方法，其特征在于，包括：
利用设置在道路两侧的多个道钉，以主动或被动地方式发送所述多个道钉各自存储的位置和状态；其中所述状态至少包括道路指示信息和/或道路行驶车辆信息。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：利用设置在道路两侧的所述多个道钉，确定在预定范围内的道路上存在行驶中的车辆。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：接收来自道路上行使车辆的请求，基于所述请求发送预定范围内所述多个道钉各自存储的位置和状态。
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