CN112419773A - 一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，包括路测感知设备、无人驾驶车辆和云控平台。本发明通过云控平台综合路测感知设备信息和无人驾驶车辆感知信息，进行全局的优化调度，提升了多车协同条件下全局的运营效率，更加适合封闭、半封闭区域的多车无人驾驶系统。方案对单体车的感知和决策能力要求降低，降低了单车的感知和计算成本，在无人驾驶车辆数量增加时，系统总体成本更低。

Description

一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统
技术领域
本发明属于无人驾驶和智能交通技术领域，具体涉及一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统。
背景技术
随着无人驾驶汽车技术的不断进步和产品的不断推陈出新，在公封闭、半封闭的特定场景下的无人驾驶汽车的应用越来越多，但是基于单车智能方案的无人驾驶依旧存在车辆视野范围有限、多车协同效率低下等问题，阻碍了无人驾驶在特定场景下的应用推广。
公布号为CN 111547053A的中国发明专利公开了基于车路协同的自动驾驶控制方法及系统，但却存在无人驾驶车辆增多后，多车协同情况下效率达不到全局最优化的问题，且未考虑交通信号对无人驾驶的影响。公布号为CN 110428619A的中国发明专利，公开了一种基于车路协同系统的智能驾驶方法，也未解决无人驾驶车辆增多后的效率问题。
因此,现阶段需设计一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统,来解决以上问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：交通信号对无人驾驶的影响；无人驾驶车辆增多后的效率问题等。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，包括路测感知设备、无人驾驶车辆和云控平台；
所述路测感知设备用于将感知到的交通参与者信息以及交通信号信息发送到云控平台和道路范围内的无人驾驶车辆；
所述云控平台用于接收所述路测感知设备和无人驾驶车辆回传的交通参与者信息以及交通信号信息，将不同路测感知设备和无人驾驶车辆回传的信息进行融合，排除重复和虚假的目标，再将所有信息汇总，对接入的无人驾驶车辆进行实时的全局路径优化，最后将优化后的全局路径信息和其他控制指令发送到对应的无人驾驶车辆；
所述无人驾驶车辆用于实时接收云控平台传输的全局路径信息和其他控制指令，并完成无人驾驶的任务；实时接收路测感知设备回传的交通信号信息，在完成无人驾驶任务过程中，按照交通信号信息控制无人驾驶车辆的安全行驶；探测到行驶路径上有障碍物的时候，重新规划后得到局部路径信息，在全局路径信息的前提下按照局部路径信息的避障和绕行。
进一步的，所述路测感知设备包括传感器模块、路测计算模块、交通信号模块和第一通信模块；
所述传感器模块用于感知道路范围内的交通参与者目标，并将交通参与者目标发送至所述路测计算模块；
所述路测计算模块用于根据所述交通参与者目标识别和测量得到交通参与者信息，并将所述交通参与者信息发送至所述第一通信模块；
所述交通信号模块用于获取道路范围内的交通信号信息，并将所述交通信号信息发送至所述第一通信模块。
进一步的，所述传感器模块包括风向风速传感器、光照传感器、雨雪传感器、雾霾传感器、摄像头、毫米波雷达以及激光雷达中的一种或多种。
进一步的，所述交通参与者目标包括道路范围内的人、车和其他障碍物；所述交通参与者信息包括交通参与者目标的类型、位置、尺寸、速度；所述交通信号信息包括红绿灯信息、交通引导信息。
进一步的，所述无人驾驶车辆包括感知模块、定位模块、无人驾驶控制模块、局部路径规划模块、车辆底盘控制模块和第二通信模块；
所述感知模块用于获取道路范围内的障碍物信息，并将所述障碍物信息发送至所述局部路径规划模块；
所述定位模块用于获取无人驾驶车辆的实际位置信息，并将所述实际位置信息发送至所述局部路径规划模块和所述无人驾驶控制模块；
所述局部路径规划模块用于根据所述障碍物信息和所述无人驾驶车辆的实际位置信息来重新规划后得到局部路径信息；
所述无人驾驶控制模块用于根据全局路径信息和局部路径信息来控制所述车辆底盘控制模块；
所述车辆底盘控制模块用于控制无人驾驶车辆的实际行驶状态。
进一步的，所述云控平台包括数据融合模块、全局优化模块、任务调度模块、第三通信模块；
所述第二通信模块用于接收所述第三通信模块发送来的全局路径信息，还用于向所述第三通信模块发送所述障碍物信息和所述无人驾驶车辆的实际位置信息；
所述数据融合模块用于将所述交通参与者信息、交通信号信息、障碍物信息和无人驾驶车辆的实际位置信息融合得到目标融合信息，并将所述目标融合信息发送至所述全局优化模块；
所述全局优化模块用于根据所述目标融合信息对无人驾驶车辆进行实时的全局路径优化，得到全局路径信息，并将所述全局路径信息发送至所述任务调度模块；
所述任务调度模块用于将所述全局路径信息通过所述第三通信模块下发至所述第二通信模块。
进一步的，所述第一通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi；第二通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi；第三通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi。
进一步的，所述其他控制指令包括但不限于无人驾驶车辆的紧急停车、加速、减速、转向、鸣笛控制信号。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本方案的一个创新点在于，通过云控平台综合路测感知设备信息和无人驾驶车辆感知信息，进行全局的优化调度，提升了多车协同条件下全局的运营效率，更加适合封闭、半封闭区域的多车无人驾驶系统。方案对单体车的感知和决策能力要求降低，降低了单车的感知和计算成本，在无人驾驶车辆数量增加时，系统总体成本更低。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的系统结构示意图。
图2是本发明具体实施方式的系统结构拓扑示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-2，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
现有的无人驾驶技术没有考虑交通信号对无人驾驶的影响及无人驾驶车辆增多后的效率问题等。
如图1和图2所示，因此提出一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，包括路测感知设备、无人驾驶车辆和云控平台；
所述路测感知设备用于将感知到的交通参与者信息以及交通信号信息发送到云控平台和道路范围内的无人驾驶车辆；
所述云控平台用于接收所述路测感知设备和无人驾驶车辆回传的交通参与者信息以及交通信号信息，将不同路测感知设备和无人驾驶车辆回传的信息进行融合，排除重复和虚假的目标，再将所有信息汇总，对接入的无人驾驶车辆进行实时的全局路径优化，最后将优化后的全局路径信息和其他控制指令发送到对应的无人驾驶车辆；
所述无人驾驶车辆用于实时接收云控平台传输的全局路径信息和其他控制指令，并完成无人驾驶的任务；实时接收路测感知设备回传的交通信号信息，在完成无人驾驶任务过程中，按照交通信号信息控制无人驾驶车辆的安全行驶；探测到行驶路径上有障碍物的时候，重新规划后得到局部路径信息，在全局路径信息的前提下按照局部路径信息的避障和绕行。
上述方案中，通过云控平台综合路测感知设备信息和无人驾驶车辆感知信息，进行全局的优化调度，提升了多车协同条件下全局的运营效率，更加适合封闭、半封闭区域的多车无人驾驶系统。方案对单体车的感知和决策能力要求降低，降低了单车的感知和计算成本，在无人驾驶车辆数量增加时，系统总体成本更低。
进一步的，所述路测感知设备包括传感器模块、路测计算模块、交通信号模块和第一通信模块；
所述传感器模块用于感知道路范围内的交通参与者目标，并将交通参与者目标发送至所述路测计算模块；
所述路测计算模块用于根据所述交通参与者目标识别和测量得到交通参与者信息，并将所述交通参与者信息发送至所述第一通信模块；
所述交通信号模块用于获取道路范围内的交通信号信息，并将所述交通信号信息发送至所述第一通信模块。
进一步的，所述传感器模块包括风向风速传感器、光照传感器、雨雪传感器、雾霾传感器、摄像头、毫米波雷达以及激光雷达中的一种或多种。
进一步的，所述交通参与者目标包括道路范围内的人、车和其他障碍物；所述交通参与者信息包括交通参与者目标的类型、位置、尺寸、速度；所述交通信号信息包括红绿灯信息、交通引导信息。
进一步的，所述无人驾驶车辆包括感知模块、定位模块、无人驾驶控制模块、局部路径规划模块、车辆底盘控制模块和第二通信模块；
所述感知模块用于获取道路范围内的障碍物信息，并将所述障碍物信息发送至所述局部路径规划模块；
所述定位模块用于获取无人驾驶车辆的实际位置信息，并将所述实际位置信息发送至所述局部路径规划模块和所述无人驾驶控制模块；
所述局部路径规划模块用于根据所述障碍物信息和所述无人驾驶车辆的实际位置信息来重新规划后得到局部路径信息；
所述无人驾驶控制模块用于根据全局路径信息和局部路径信息来控制所述车辆底盘控制模块；
所述车辆底盘控制模块用于控制无人驾驶车辆的实际行驶状态。
进一步的，所述云控平台包括数据融合模块、全局优化模块、任务调度模块、第三通信模块；
所述第二通信模块用于接收所述第三通信模块发送来的全局路径信息，还用于向所述第三通信模块发送所述障碍物信息和所述无人驾驶车辆的实际位置信息；
所述数据融合模块用于将所述交通参与者信息、交通信号信息、障碍物信息和无人驾驶车辆的实际位置信息融合得到目标融合信息，并将所述目标融合信息发送至所述全局优化模块；
所述全局优化模块用于根据所述目标融合信息对无人驾驶车辆进行实时的全局路径优化，得到全局路径信息，并将所述全局路径信息发送至所述任务调度模块；
所述任务调度模块用于将所述全局路径信息通过所述第三通信模块下发至所述第二通信模块。
进一步的，所述第一通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi；第二通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi；第三通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi。
进一步的，所述其他控制指令包括但不限于无人驾驶车辆的紧急停车、加速、减速、转向、鸣笛控制信号。
进一步的，所述传感器模块向所述路测计算模块发送交通参与者目标时，先对所述交通参与者目标进行分类识别，可提高路测计算模块的计算效率；分类识别具体如下：
将交通参与者目标与预设人目标进行识别判断，若交通参与者目标与预设人目标匹配，则将交通参与者目标分类到交通参与者人目标；若交通参与者目标与预设人目标不匹配，继续将交通参与者目标与预设车目标进行识别判断，若交通参与者目标与预设车目标匹配，则将交通参与者目标分类到交通参与者车目标；若交通参与者目标与预设车目标不匹配，继续将交通参与者目标与预设其他障碍物目标进行识别判断，若交通参与者目标与预设其他障碍物目标匹配，则将交通参与者目标分类到交通参与者其他障碍物目标；若交通参与者目标与预设其他障碍物目标不匹配，则将交通参与者目标发送至无人驾驶远程监控中心的工作人员进行远程人工识别。
为了进一步提供数据传输效率，提供三条传感器模块向路测计算模块进行数据传输的通道；分别供交通参与者人目标、交通参与者车目标、交通参与者其他障碍物目标进行数据传输；
传感器模块对交通参与者人目标按照第一设定格式进行数据封装，得到第一设定格式目标；
传感器模块对交通参与者车目标按照第二设定格式进行数据封装，得到第二设定格式目标；
传感器模块对交通参与者其他障碍物目标按照第三设定格式进行数据封装，得到第三设定格式目标；
传感器模块在发送实时交通参与者目标数据时，先经过格式判断操作，格式判断具体如下：
S1、识别实时交通参与者目标数据的实时数据格式，将实时数据格式与第一设定格式进行匹配判断，若实时数据格式与第一设定格式匹配，则判断实时交通参与者目标数据为第一设定格式目标，将其发送至第一条数据传输通道；
S2、若实时数据格式与第一设定格式不匹配，将实时数据格式与第二设定格式进行匹配判断，若实时数据格式与第二设定格式匹配，则判断实时交通参与者目标数据为第二设定格式目标，将其发送至第二条数据传输通道；
S3、若实时数据格式与第二设定格式不匹配，将实时数据格式与第三设定格式进行匹配判断，若实时数据格式与第三设定格式匹配，则判断实时交通参与者目标数据为第三设定格式目标，将其发送至第二条数据传输通道；
若实时数据格式与第三设定格式仍不匹配，则该实时交通参与者目标数据重复进行S1-S3的步骤；
若重复S1-S3的步骤后，仍为实时数据格式与第三设定格式仍不匹配；则传感器模块发出实时交通参与者目标数据的封装异常提示。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，其特征在于，包括路测感知设备、无人驾驶车辆和云控平台；
所述路测感知设备用于将感知到的交通参与者信息以及交通信号信息发送到云控平台和道路范围内的无人驾驶车辆；
所述云控平台用于接收所述路测感知设备和无人驾驶车辆回传的交通参与者信息以及交通信号信息，将不同路测感知设备和无人驾驶车辆回传的信息进行融合，排除重复和虚假的目标，再将所有信息汇总，对接入的无人驾驶车辆进行实时的全局路径优化，最后将优化后的全局路径信息和其他控制指令发送到对应的无人驾驶车辆；
所述无人驾驶车辆用于实时接收云控平台传输的全局路径信息和其他控制指令，并完成无人驾驶的任务；实时接收路测感知设备回传的交通信号信息，在完成无人驾驶任务过程中，按照交通信号信息控制无人驾驶车辆的安全行驶；探测到行驶路径上有障碍物的时候，重新规划后得到局部路径信息，在全局路径信息的前提下按照局部路径信息的避障和绕行。
2.如权利要求1所述的一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，其特征在于，所述路测感知设备包括传感器模块、路测计算模块、交通信号模块和第一通信模块；
所述传感器模块用于感知道路范围内的交通参与者目标，并将交通参与者目标发送至所述路测计算模块；
所述路测计算模块用于根据所述交通参与者目标识别和测量得到交通参与者信息，并将所述交通参与者信息发送至所述第一通信模块；
所述交通信号模块用于获取道路范围内的交通信号信息，并将所述交通信号信息发送至所述第一通信模块。
3.如权利要求2所述的一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，其特征在于，所述传感器模块包括风向风速传感器、光照传感器、雨雪传感器、雾霾传感器、摄像头、毫米波雷达以及激光雷达中的一种或多种。
4.如权利要求2所述的一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，其特征在于，所述交通参与者目标包括道路范围内的人、车和其他障碍物；所述交通参与者信息包括交通参与者目标的类型、位置、尺寸、速度；所述交通信号信息包括红绿灯信息、交通引导信息。
5.如权利要求2-4任一项所述的一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，其特征在于，所述无人驾驶车辆包括感知模块、定位模块、无人驾驶控制模块、局部路径规划模块、车辆底盘控制模块和第二通信模块；
所述感知模块用于获取道路范围内的障碍物信息，并将所述障碍物信息发送至所述局部路径规划模块；
所述定位模块用于获取无人驾驶车辆的实际位置信息，并将所述实际位置信息发送至所述局部路径规划模块和所述无人驾驶控制模块；
所述局部路径规划模块用于根据所述障碍物信息和所述无人驾驶车辆的实际位置信息来重新规划后得到局部路径信息；
所述无人驾驶控制模块用于根据全局路径信息和局部路径信息来控制所述车辆底盘控制模块；
所述车辆底盘控制模块用于控制无人驾驶车辆的实际行驶状态。
6.如权利要求5所述的一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，其特征在于，所述云控平台包括数据融合模块、全局优化模块、任务调度模块、第三通信模块；
所述第二通信模块用于接收所述第三通信模块发送来的全局路径信息，还用于向所述第三通信模块发送所述障碍物信息和所述无人驾驶车辆的实际位置信息；
所述数据融合模块用于将所述交通参与者信息、交通信号信息、障碍物信息和无人驾驶车辆的实际位置信息融合得到目标融合信息，并将所述目标融合信息发送至所述全局优化模块；
所述全局优化模块用于根据所述目标融合信息对无人驾驶车辆进行实时的全局路径优化，得到全局路径信息，并将所述全局路径信息发送至所述任务调度模块；
所述任务调度模块用于将所述全局路径信息通过所述第三通信模块下发至所述第二通信模块。
7.如权利要求6所述的一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，其特征在于，所述第一通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi；第二通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi；第三通信模块为V2X模块、4G、5G或工业wifi。
8.如权利要求1所述的一种基于云控平台的车路协同无人驾驶控制系统，其特征在于，所述其他控制指令包括但不限于无人驾驶车辆的紧急停车、加速、减速、转向、鸣笛控制信号。
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