CN112172807A - 一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法 - Google Patents

一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、预设车辆避障条件以及避障执行操作；S2、获取信息，通过车载监控设备获取车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息；S3、判断障碍物是否存在影响；S4、障碍物预处理；S5、根据预设的车辆避障条件执行相对应的避障执行操作；S6、将步骤S1至S5中所有执行过的障碍物预处理以及避障执行操作发送至客户端，同时，在车辆行驶日志中进行备份。本发明通过光电式车速传感器以及超声波探测器对车辆和以车辆为中心10m区域范围内障碍信息进行实时采集，配合预设的车辆避障条件执行避障操作，实时性强，一定程度上提高了车辆的行驶安全。

Description

一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法
技术领域
本发明属于无人驾驶汽车避障领域，更具体地说，尤其涉及一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法。
背景技术
自动驾驶汽车可以实现解放驾驶员双手、双脚，即可以由系统控制车辆横向运动和纵向运动，其横向控制功能主要包括车道保持功能、自主换道功能等，而对自主换道功能是SAE L3以上等级自动驾驶的核心功能，自主换道的稳定性与平顺性直接影响驾驶员、乘客的安全与体验感。
目前对于自主换道控制方法基本采用：根据传感器采集环境信息，利用等速偏移换道轨迹、正弦函数换道轨迹等轨迹生成方法，规划局部换道轨迹，利用模型预测控制算法(MPC)、最优控制理论等进行轨迹跟踪，实现自主换道。
基于上述方法实现的自主换道功能，控制算法需进行多次迭代运算，计算量较大，将很大程度上降低系统实时性，对于车辆行驶而言，合理性较差，对行驶安全有一定影响，因此，我们提出一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，本避障判定方法通过光电式车速传感器以及超声波探测器对车辆和以车辆为中心10m区域范围内障碍信息进行实时采集，配合预设的车辆避障条件执行避障操作，实时性强，一定程度上提高了车辆的行驶安全。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，包括如下步骤：
S1、预设车辆避障条件以及避障执行操作，所述避障执行操作包括停车、变道和掉头；
S2、获取信息，通过车载监控设备获取车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息；
S3、判断障碍物是否存在影响，根据汽车预设的行驶路线，判断障碍物是否对汽车存在影响，若不存在影响，则重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S4、障碍物预处理，实时监控与障碍物之间的距离，并通过三次以下间歇性鸣笛的方式对障碍物进行警示，若障碍物移走，则缓慢通过以障碍物靠近车辆方向10m为起点的100m距离，通过后重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S5、根据预设的车辆避障条件执行相对应的避障执行操作，在执行后，重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S6、将步骤S1至S5中所有执行过的障碍物预处理以及避障执行操作发送至客户端，同时，在车辆行驶日志中进行备份。
优选的，步骤S1所述的车辆变道避障条件包括：
1)车辆前方障碍物的速度小于本车辆车速的1/2，且前方障碍物与本车辆的距离大于等于5m；
2)车辆右侧后方或左侧后方障碍物与本车后端的距离不小于5m且速度小于本车车速；
3)车辆右侧后方或左侧后方障碍物速度大于本车车速，且与本车后端的距离大于50m；
车辆行驶环境满足上述条件1并且同时满足2和3的任意一项即可进行变道避障，变道宽度为一个车道宽度。
优选的，步骤S1所述的车辆停车避障条件包括：
1)车辆前方障碍物处于静止状态，且前方障碍物与本车辆的距离小于等于5m；
2)车辆右侧后方或左侧后方均有障碍物，且障碍物均处于静止状态；
车辆行驶环境满足上述条件1或2中的任意一项，即可进行停车避障。
优选的，步骤S1所述的车辆掉头避障条件包括：
1)车辆前方障碍物处于静止状态，且前方障碍物与本车辆的距离小于等于5m；
2)车辆行驶车道的反向行车道无障碍物或障碍物与车辆之间的距离大于50m；
3)车辆后方无障碍物或者车辆后方障碍物与车辆之间的距离大于10m；
车辆行驶环境满足上述条件1-3所有条件，即可进行掉头避障。
优选的，步骤S2中所述的车辆自身信息具体为车速以及以车辆为中心10m区域范围内障碍信息。
优选的，所述车辆自身车速通过光电式车速传感器进行实时监控，所述光电式车速传感器包括转盘、两组光导体纤维、发光二极管和作为光传感器的光电三极管组成，所述光电式车速传感器以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，并且通过光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)，所述发光二极管透过转盘上的孔照到光电三极管上实现光的传递与接收，转盘上间断的孔可以开闭照射到光电三极管上的光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输出信号。
优选的，以车辆为中心10m区域范围内障碍信息通过超声波探测器进行实时监控，所述超声波探测器根据声波发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离，测距的公式表示为：L＝C×T，其中，L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差，具体为发射到接收时间数值的一半。
优选的，步骤S2中所述的获取信息还需通过红外摄像头对其四周进行远距离监控，当车辆周围有障碍物与车辆之间的距离小于10m时，激活超声波探测器进行高精度监控。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，与传统的避障判定方法想不，本发明通过光电式车速传感器以及超声波探测器对车辆和以车辆为中心10m区域范围内障碍信息进行实时采集，配合预设的车辆避障条件执行避障操作，实时性强，一定程度上提高了车辆的行驶安全，并且通过在根据预设的车辆避障条件执行相对应的避障执行操作前通过三次以下间歇性鸣笛的方式对障碍物进行警示的方式进行障碍物预处理，一定程度上降低了避障误判的情况。
附图说明
图1为本发明无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
本发明提供了如图1的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，包括如下步骤：
S1、预设车辆避障条件以及避障执行操作，避障执行操作包括停车、变道和掉头；
S2、获取信息，通过车载监控设备获取车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息；
S3、判断障碍物是否存在影响，根据汽车预设的行驶路线，判断障碍物是否对汽车存在影响，若不存在影响，则重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S4、障碍物预处理，实时监控与障碍物之间的距离，并通过三次以下间歇性鸣笛的方式对障碍物进行警示，若障碍物移走，则缓慢通过以障碍物靠近车辆方向10m为起点的100m距离，通过后重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S5、根据预设的车辆避障条件执行相对应的避障执行操作，在执行后，重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S6、将步骤S1至S5中所有执行过的障碍物预处理以及避障执行操作发送至客户端，同时，在车辆行驶日志中进行备份。
其中，步骤S1的车辆变道避障条件包括：
1)车辆前方障碍物的速度小于本车辆车速的1/2，且前方障碍物与本车辆的距离大于等于5m；
2)车辆右侧后方或左侧后方障碍物与本车后端的距离不小于5m且速度小于本车车速；
3)车辆右侧后方或左侧后方障碍物速度大于本车车速，且与本车后端的距离大于50m；
车辆行驶环境满足上述条件1并且同时满足2和3的任意一项即可进行变道避障，变道宽度为一个车道宽度。
其中，步骤S1的车辆停车避障条件包括：
1)车辆前方障碍物处于静止状态，且前方障碍物与本车辆的距离小于等于5m；
2)车辆右侧后方或左侧后方均有障碍物，且障碍物均处于静止状态；
车辆行驶环境满足上述条件1或2中的任意一项，即可进行停车避障。
其中，步骤S1的车辆掉头避障条件包括：
1)车辆前方障碍物处于静止状态，且前方障碍物与本车辆的距离小于等于5m；
2)车辆行驶车道的反向行车道无障碍物或障碍物与车辆之间的距离大于50m；
3)车辆后方无障碍物或者车辆后方障碍物与车辆之间的距离大于10m；
车辆行驶环境满足上述条件1-3所有条件，即可进行掉头避障。
其中，步骤S2中的车辆自身信息具体为车速以及以车辆为中心10m区域范围内障碍信息。
其中，车辆自身车速通过光电式车速传感器进行实时监控，光电式车速传感器包括转盘、两组光导体纤维、发光二极管和作为光传感器的光电三极管组成，光电式车速传感器以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，并且通过光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)，发光二极管透过转盘上的孔照到光电三极管上实现光的传递与接收，转盘上间断的孔可以开闭照射到光电三极管上的光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输出信号。
其中，以车辆为中心10m区域范围内障碍信息通过超声波探测器进行实时监控，超声波探测器根据声波发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离，测距的公式表示为：L＝C×T，其中，L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差，具体为发射到接收时间数值的一半。
其中，步骤S2中的获取信息还需通过红外摄像头对其四周进行远距离监控，当车辆周围有障碍物与车辆之间的距离小于10m时，激活超声波探测器进行高精度监控。
综上所述：本发明通过光电式车速传感器以及超声波探测器对车辆和以车辆为中心10m区域范围内障碍信息进行实时采集，配合预设的车辆避障条件执行避障操作，实时性强，一定程度上提高了车辆的行驶安全，并且通过在根据预设的车辆避障条件执行相对应的避障执行操作前通过三次以下间歇性鸣笛的方式对障碍物进行警示的方式进行障碍物预处理，一定程度上降低了避障误判的情况。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (8)

1.一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、预设车辆避障条件以及避障执行操作，所述避障执行操作包括停车、变道和掉头；
S2、获取信息，通过车载监控设备获取车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息；
S3、判断障碍物是否存在影响，根据汽车预设的行驶路线，判断障碍物是否对汽车存在影响，若不存在影响，则重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S4、障碍物预处理，实时监控与障碍物之间的距离，并通过三次以下间歇性鸣笛的方式对障碍物进行警示，若障碍物移走，则缓慢通过以障碍物靠近车辆方向10m为起点的100m距离，通过后重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S5、根据预设的车辆避障条件执行相对应的避障执行操作，在执行后，重复步骤S1持续对车辆自身信息以及车辆行驶环境周围障碍物位置信息进行监控；
S6、将步骤S1至S5中所有执行过的障碍物预处理以及避障执行操作发送至客户端，同时，在车辆行驶日志中进行备份。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：步骤S1所述的车辆变道避障条件包括：
1)车辆前方障碍物的速度小于本车辆车速的1/2，且前方障碍物与本车辆的距离大于等于5m；
2)车辆右侧后方或左侧后方障碍物与本车后端的距离不小于5m且速度小于本车车速；
3)车辆右侧后方或左侧后方障碍物速度大于本车车速，且与本车后端的距离大于50m；
车辆行驶环境满足上述条件1并且同时满足2和3的任意一项即可进行变道避障，变道宽度为一个车道宽度。
3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：步骤S1所述的车辆停车避障条件包括：
1)车辆前方障碍物处于静止状态，且前方障碍物与本车辆的距离小于等于5m；
2)车辆右侧后方或左侧后方均有障碍物，且障碍物均处于静止状态；
车辆行驶环境满足上述条件1或2中的任意一项，即可进行停车避障。
4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：步骤S1所述的车辆掉头避障条件包括：
1)车辆前方障碍物处于静止状态，且前方障碍物与本车辆的距离小于等于5m；
2)车辆行驶车道的反向行车道无障碍物或障碍物与车辆之间的距离大于50m；
3)车辆后方无障碍物或者车辆后方障碍物与车辆之间的距离大于10m；
车辆行驶环境满足上述条件1-3所有条件，即可进行掉头避障。
5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：步骤S2中所述的车辆自身信息具体为车速以及以车辆为中心10m区域范围内障碍信息。
6.根据权利要求5所述的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：所述车辆自身车速通过光电式车速传感器进行实时监控，所述光电式车速传感器包括转盘、两组光导体纤维、发光二极管和作为光传感器的光电三极管组成，所述光电式车速传感器以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，并且通过光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)，所述发光二极管透过转盘上的孔照到光电三极管上实现光的传递与接收，转盘上间断的孔可以开闭照射到光电三极管上的光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输出信号。
7.根据权利要求5所述的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：以车辆为中心10m区域范围内障碍信息通过超声波探测器进行实时监控，所述超声波探测器根据声波发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离，测距的公式表示为：L＝C×T，其中，L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差，具体为发射到接收时间数值的一半。
8.根据权利要求7所述的一种无人驾驶汽车避障系统的避障判定方法，其特征在于：步骤S2中所述的获取信息还需通过红外摄像头对其四周进行远距离监控，当车辆周围有障碍物与车辆之间的距离小于10m时，激活超声波探测器进行高精度监控。
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