CN113031623B - 一种自动驾驶轨迹测算系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动驾驶轨迹测算系统，本发明可设置多个目的地，并对多个目的地进行分析对比，计算出最佳驾驶轨迹，进而预设出最佳驾驶轨迹，本发明在沿着预设驾驶轨迹的驾驶过程中会自动识别避让轨迹上的障碍物，并在障碍物绕行前，会重新预设路线，并将新预设的路线与备选路线进行对比，确定出最短驾驶轨迹，提高系统的自动化程度，降低驾驶行程，提高自动驾驶的效率，本发明可对轨迹路线以及轨迹运行时的车辆状态进行记录并存储，大大方便后续人员查看，本发明可在车辆出现状态异常以及车辆行驶过程发生异常情况时，进行提醒，同时本发明在行驶时能够通过远程端口对行驶的车辆走过的行程以及将要行驶的路线进行远程实时监控。

Description

一种自动驾驶轨迹测算系统

技术领域

本发明涉及自动驾驶运行系统技术领域，具体为一种自动驾驶轨迹测算系统。

背景技术

随着科技和社会的发展，自动驾驶车辆渐渐进入大家的视野，自动驾驶车辆，又称无人驾驶车辆、电脑驾驶车辆、或轮式移动机器人，是一种通过计算机系统实现无人驾驶的智能车辆，在使用自动驾驶车辆时，需要输入目的地，进而生成行驶路线，并按照生成的行驶路线行驶。现有的自动驾驶汽车的行驶路线是一成不变的，而其行驶的道路情况则较为复杂，进而导致自动驾驶汽车在沿着预设路线行驶时无法及时的避开拥堵路段，导致行程变长，大大降低出行效率。

为解决该问题，一专利号为CN108873905A的发明公开了一种自动驾驶车辆控制方法,包括:从区块链中读取拥堵信息,并根据所述拥堵信息确定本车的目的地行驶路线是否途经拥堵路段；若本车的目的地行驶路线途经拥堵路段，则确定本车的当前位置与拥堵路段之间的路程是否低于预设路程；若本车的当前位置与拥堵路段之间的路程低于预设路程,则重新规划本车的目的地行驶路线,并控制自动驾驶车辆按照重新规划的目的地行驶路线行驶,其中,重新规划的目的地行驶路线不途经拥堵路段.本发明还提供一种自动驾驶车辆及可读存储介质.本发明能够在确定目的地行驶路线途经拥堵路段时,重新规划一条不途经拥堵路段的行驶路线,使得自动驾驶车辆避开拥堵路段,有效的降低拥堵和提高车辆资源利用率。

而上述技术方案只能利用导航地图，在预设路线时，导航地图上出行拥堵路段时，才能重新规划路线，当其路线预设完毕后，在沿着预设路线行驶时，出行突发状况导致交通拥堵时，则无法进行绕行，进而依旧无法解决自动驾驶汽车沿着预设路线行驶时无法及时的避开拥堵路段，导致行程变长的技术问题，同时现有的自动驾驶汽车在预设轨迹中出现障碍时，大多是采用自动绕行，来跳过障碍物，当预设的轨迹中存在多个障碍时，频繁的绕行，依旧大大提高行驶的路程，进而大大降低出行舒适度，同时现有的自动驾驶汽车在进行路程规划时，无法有效的对多个目的地进行联合规划，进而导致，在车辆需要经过多个目的地时，其路程大多为杂乱无章，且路程极长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动驾驶轨迹测算系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动驾驶轨迹测算系统，由数据采集模块、数据处理模块、提醒模块、响应模块、数据保存模块、数据反馈模块、云端模块以及远程客户端模块，所述数据采集模块与数据处理模块单向连接，所述数据处理模块与提醒模块以及响应模块单向连接，所述数据处理模块与数据保存模块单向连接，所述数据保存模块与数据反馈模块单向连接，所述数据反馈模块与云端模块单向连接，所述云端模块与远程客户端模块单向连接；

所述数据采集模块包括：定位模块、摄像头模块、红外测距仪模块以及串口模块，所述定位模块用于获取车辆的当前位置，同时获取车辆的初始地址与目的地址，所述摄像头模块设于车辆前后侧，且用于获取车辆外侧图像数据，所述红外测距仪模块设于车辆前后左右侧，且用于检测车辆周围是否存在障碍物，并获取车辆与障碍物之间的距离，所述串口模块用于与车辆数据端进行连接，进而获取车辆运行数据；

所述数据处理模块用于根据数据材料模块获取的数据，进行处理分析，从而测算出驾驶轨迹；

所述响应模块用于根据数据处理模块测算出的驾驶轨迹控制车辆移动；

所述提醒模块用于提醒人员车辆当前状态；

所述数据保存模块用于保存车辆运行轨迹数据以及车辆运行状态数据；

所述数据反馈模块用于将数据保存模块保存的数据传输至云端服务器中；

所述云端模块用于保存数据反馈模块传输的数据；

所述远程客户端模块用于远程获取云端模块中的数据；

所述一种自动驾驶轨迹测算系统具体工作步骤如下：

(1)通过定位模块设置车辆初始地以及目的地，同时获取车辆当前位置；

(2)摄像头模块获取车辆外侧图像数据，红外测距仪模块识别车辆外侧障碍物，以及车辆距离障碍物距离，串口模块实时获取车辆数据；

(3)数据处理模块根据车辆初始地以及目的地自动创建初始移动路线，同时根据车辆当前位置实时变更行驶轨迹，使行驶轨迹始终由车辆当前位置与目的地连接；

(4)当行驶轨迹上出现障碍物时，轨迹进行自适应变更；

(5)车辆根据轨迹进行移动，当车辆到达目的地、停止或者出现故障时，提醒模块进行提醒；

(6)数据保存模块对运行的轨迹进行保存，并保存车辆在该轨迹运行时的状态；

(7)数据反馈模块将数据保存模块保存的数据传输至云端服务器中；

(8)云端模块将数据反馈模块传输的数据进行保存；

(9)通过远程客户端模块远程获取云端模块中的数据。

进一步地，所述数据采集模块具体工作步骤如下：

(1)车辆初始地记为C，车辆当前位置记为D，将车辆目的地记为Mn，n取1-∞：第一个目的地记为M1,第二个目的地记为M2，第n个目的地记为Mn，n取1-∞；

(2)将摄像头拍摄的数据记为S；

(3)红外测距仪模块获取障碍物距离数据记为Hn：第一个障碍物记为H1，第二个障碍物记为H2，第n个障碍物记为Hn；

(4)串口模块获取车辆数据，并记为L；

(5)将数据C、D、Mn、S、Hn以及L传输至数据处理模块中。

进一步地，所述数据处理模块工作步骤具体如下：

(1)将M1、M2以及Mn集合为一个整体集合Z，对比C以及Z中的各个子集,获得Z中与C最近的子集Mz，将该子集Mz记为F；

(2)在集合Z中，以F对应的子集Mz为初始子集，将Z中剩下的子集皆与Mz进行对比，选出与Mz最近的子集Mjx，x取1-∞：第一个最近的子集记为Mj1，第二个最近的子集记为Mj2，第n个最近的子集记为Mjn；

(3)分别将Mj1、Mj2以及Mjn与集合Z中的各个子集,分别获取Z中与Mj1、Mj2以及Mjn最近的子集Mzjy，y取1-∞；

(4)分别统计与Mj1、Mj2以及Mjn最近的子集Mzjy的数量，由Mj1、Mj2以及Mjn中选出子集数最多的一个作为第二目的地，记为Mt；

(5)将C、Mz以及Mt依次连接，并将Mt以及Z中剩下的子集依次连接，并由连接线路中选择n个短线路，n取2-7，同时避开拥堵路段，将最短路线记为预设驾驶轨迹，将多个短路线记为辅助驾驶轨迹，将预设驾驶轨迹作为主驾驶轨迹控制响应模块控制移动；

(6)当在驾驶轨迹上遇到障碍物时，计算绕行驾驶轨迹，当计算出的驾驶轨迹长于辅助驾驶轨迹，则将最短的辅助驾驶轨迹作为主驾驶轨迹；

(7)当驾驶到达终点，则发送提醒信号至提醒模块中；

(8)将接受到的车辆状态数据与正常车辆初始设置的数据进行对比，当车辆数据与正常车辆初始设置的数据产生偏差时，则发送提醒信号至提醒模块中；

(9)将车辆运行轨迹、车辆运行过程中的状态数据以及视频数据发送至数据保存模块中。

进一步地，所述数据保存模块工作步骤具体如下：

1)车辆运行轨迹记为Gn，n取1-∞：第一个运行轨迹记为G1，第二个运行轨迹记为G2，第y个运行轨迹记为Gy；

2)将车辆在Gn轨迹中的运行过程中的状态数据记为Zn：G1轨迹中的运行过程中的状态数据记为Z1，G2轨迹中的运行过程中的状态数据记为Z2，Gy轨迹中的运行过程中的状态数据记为Zy；

3)将车辆在Gn轨迹中的运行过程中的视频数据记为Sn：G1轨迹中的运行过程中的视频数据记为S1，G2轨迹中的运行过程中的视频数据记为S2，Gy轨迹中的运行过程中的视频数据记为Sy；

4)将数据Gn、Zn以及Sn进行打包，并记为Bn，n取1-∞：数据G1、Z1以及S1的打包数据记为B1，数据G2、Z2以及S2的打包数据记为B2，数据Gy、Zy以及Sy的打包数据记为By。

进一步地，所述数据反馈模块具体步骤如下：

1)接收数据Bn；

2)将数据Bn发送至云端模块中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够设置多个目的地，并在设置有多个目的地的情况下，对多个目的地进行分析对比，计算出最佳驾驶轨迹，从而进行最佳的驾驶轨迹预设，本发明在沿着预设驾驶轨迹的驾驶过程中会自动识别避让轨迹上的障碍物，并在对障碍物绕行前，系统会重新进行路线预设，将新预设的路线与这前的备选路线进行对比，从而确定出最短驾驶轨迹，大大提高系统的自动化程度，降低驾驶行程，提高自动驾驶的效率，本发明可对轨迹路线以及轨迹运行时的车辆状态进行记录并存储，大大方便后续人员查看，本发明可在车辆出现状态异常以及车辆行驶过程发生异常情况时，进行提醒，同时本发明在行驶时能够通过远程端口对行驶的车辆走过的行程以及将要行驶的路线进行远程实时监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统模块图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种自动驾驶轨迹测算系统，由数据采集模块、数据处理模块、提醒模块、响应模块、数据保存模块、数据反馈模块、云端模块以及远程客户端模块，数据采集模块与数据处理模块单向连接，数据处理模块与提醒模块以及响应模块单向连接，数据处理模块与数据保存模块单向连接，数据保存模块与数据反馈模块单向连接，数据反馈模块与云端模块单向连接，云端模块与远程客户端模块单向连接。

数据采集模块包括：定位模块、摄像头模块、红外测距仪模块以及串口模块，定位模块用于获取车辆的当前位置，同时获取车辆的初始地址与目的地址，摄像头模块设于车辆前后侧，且用于获取车辆外侧图像数据，红外测距仪模块设于车辆前后左右侧，且用于检测车辆周围是否存在障碍物，并获取车辆与障碍物之间的距离，串口模块用于与车辆数据端进行连接，进而获取车辆运行数据。

数据处理模块用于根据数据材料模块获取的数据，进行处理分析，从而测算出驾驶轨迹。

响应模块用于根据数据处理模块测算出的驾驶轨迹控制车辆移动。

提醒模块用于提醒人员车辆当前状态。

数据保存模块用于保存车辆运行轨迹数据以及车辆运行状态数据。

数据反馈模块用于将数据保存模块保存的数据传输至云端服务器中。

云端模块用于保存数据反馈模块传输的数据。

远程客户端模块用于远程获取云端模块中的数据。

一种自动驾驶轨迹测算系统具体工作步骤如下：

(1)通过定位模块设置车辆初始地以及目的地，同时获取车辆当前位置；

(2)摄像头模块获取车辆外侧图像数据，红外测距仪模块识别车辆外侧障碍物，以及车辆距离障碍物距离，串口模块实时获取车辆数据；

(3)数据处理模块根据车辆初始地以及目的地自动创建初始移动路线，同时根据车辆当前位置实时变更行驶轨迹，使行驶轨迹始终由车辆当前位置与目的地连接；

(4)当行驶轨迹上出现障碍物时，轨迹进行自适应变更；

(5)车辆根据轨迹进行移动，当车辆到达目的地、停止或者出现故障时，提醒模块进行提醒；

(6)数据保存模块对运行的轨迹进行保存，并保存车辆在该轨迹运行时的状态；

(7)数据反馈模块将数据保存模块保存的数据传输至云端服务器中；

(8)云端模块将数据反馈模块传输的数据进行保存；

(9)通过远程客户端模块远程获取云端模块中的数据。

数据采集模块具体工作步骤如下：

(6)车辆初始地记为C，车辆当前位置记为D，将车辆目的地记为Mn，n取1-∞：第一个目的地记为M1,第二个目的地记为M2，第n个目的地记为Mn，n取1-∞；

(7)将摄像头拍摄的数据记为S；

(8)红外测距仪模块获取障碍物距离数据记为Hn：第一个障碍物记为H1，第二个障碍物记为H2，第n个障碍物记为Hn；

(9)串口模块获取车辆数据，并记为L；

(10)将数据C、D、Mn、S、Hn以及L传输至数据处理模块中。

数据处理模块工作步骤具体如下：

(1)将M1、M2以及Mn集合为一个整体集合Z，对比C以及Z中的各个子集,获得Z中与C最近的子集Mz，将该子集Mz记为F；

(2)在集合Z中，以F对应的子集Mz为初始子集，将Z中剩下的子集皆与Mz进行对比，选出与Mz最近的子集Mjx，x取1-∞：第一个最近的子集记为Mj1，第二个最近的子集记为Mj2，第n个最近的子集记为Mjn；

(3)分别将Mj1、Mj2以及Mjn与集合Z中的各个子集,分别获取Z中与Mj1、Mj2以及Mjn最近的子集Mzjy，y取1-∞；

(4)分别统计与Mj1、Mj2以及Mjn最近的子集Mzjy的数量，由Mj1、Mj2以及Mjn中选出子集数最多的一个作为第二目的地，记为Mt；

(5)将C、Mz以及Mt依次连接，并将Mt以及Z中剩下的子集依次连接，并由连接线路中选择n个短线路，n取2-7，同时避开拥堵路段，将最短路线记为预设驾驶轨迹，将多个短路线记为辅助驾驶轨迹，将预设驾驶轨迹作为主驾驶轨迹控制响应模块控制移动；

(6)当在驾驶轨迹上遇到障碍物时，计算绕行驾驶轨迹，当计算出的驾驶轨迹长于辅助驾驶轨迹，则将最短的辅助驾驶轨迹作为主驾驶轨迹；

(7)当驾驶到达终点，则发送提醒信号至提醒模块中；

(8)将接受到的车辆状态数据与正常车辆初始设置的数据进行对比，当车辆数据与正常车辆初始设置的数据产生偏差时，则发送提醒信号至提醒模块中；

(9)将车辆运行轨迹、车辆运行过程中的状态数据以及视频数据发送至数据保存模块中。

数据保存模块工作步骤具体如下：

1)车辆运行轨迹记为Gn，n取1-∞：第一个运行轨迹记为G1，第二个运行轨迹记为G2，第y个运行轨迹记为Gy；

2)将车辆在Gn轨迹中的运行过程中的状态数据记为Zn：G1轨迹中的运行过程中的状态数据记为Z1，G2轨迹中的运行过程中的状态数据记为Z2，Gy轨迹中的运行过程中的状态数据记为Zy；

3)将车辆在Gn轨迹中的运行过程中的视频数据记为Sn：G1轨迹中的运行过程中的视频数据记为S1，G2轨迹中的运行过程中的视频数据记为S2，Gy轨迹中的运行过程中的视频数据记为Sy；

4)将数据Gn、Zn以及Sn进行打包，并记为Bn，n取1-∞：数据G1、Z1以及S1的打包数据记为B1，数据G2、Z2以及S2的打包数据记为B2，数据Gy、Zy以及Sy的打包数据记为By。

数据反馈模块具体步骤如下：

1)接收数据Bn；

2)将数据Bn发送至云端模块中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.一种自动驾驶轨迹测算系统，其特征在于，由数据采集模块、数据处理模块、提醒模块、响应模块、数据保存模块、数据反馈模块、云端模块以及远程客户端模块，所述数据采集模块与数据处理模块单向连接，所述数据处理模块与提醒模块以及响应模块单向连接，所述数据处理模块与数据保存模块单向连接，所述数据保存模块与数据反馈模块单向连接，所述数据反馈模块与云端模块单向连接，所述云端模块与远程客户端模块单向连接；

所述数据采集模块包括：定位模块、摄像头模块、红外测距仪模块以及串口模块，所述定位模块用于获取车辆的当前位置，同时获取车辆的初始地址与目的地址，所述摄像头模块设于车辆前后侧，且用于获取车辆外侧图像数据，所述红外测距仪模块设于车辆前后左右侧，且用于检测车辆周围是否存在障碍物，并获取车辆与障碍物之间的距离，所述串口模块用于与车辆数据端进行连接，进而获取车辆运行数据；

所述数据处理模块用于根据数据材料模块获取的数据，进行处理分析，从而测算出驾驶轨迹；所述响应模块用于根据数据处理模块测算出的驾驶轨迹控制车辆移动；所述提醒模块用于提醒人员车辆当前状态；所述数据保存模块用于保存车辆运行轨迹数据以及车辆运行状态数据：所述数据反馈模块用于将数据保存模块保存的数据传输至云端服务器中，所述云端模块用于保存数据反馈模块传输的数据：所述远程客户端模块用于远程获取云端模块中的数据；所述一种自动驾驶轨迹测算系统具体工作步骤如下；

(1)通过定位模块设置车辆初始地以及目的地，同时获取车辆当前位置；

(2)摄像头模块获取车辆外侧图像数据，红外测距仪模块识别车辆外侧障碍物，以及车辆距离障碍物距离，串日模块实时获取车辆数据；

(3)数据处理模块根据车辆初始地以及目的地自动创建初始移动路线，同时根据车辆当前位置实时变更行驶轨迹，使行驶轨迹始终由车辆当前位置与目的地连接；(4)当行驶轨迹上出现障碍物时，轨迹进行自适应变更；

(5)车辆根据轨迹进行移动，当车辆到达目的地、停止或者出现故障时，提醒模块进行提醒；

(6)数据保存模块对运行的轨迹进行保存，并保存车辆在该轨迹运行时的状态(7)数据反馈模块将数据保存模块保存的数据传输至云端服务器中；

(8)云端模块将数据反馈模块传输的数据进行保存；

(9)通过远程客户端模块远程获取云端模块中的数据。

所述数据采集模块具体工作步骤如下：

(1)车辆初始地记为C，车辆当前位置记为D，将车辆目的地记为Mn，n取1-：第一个目的地记为M1，第二个目的地记为M2，第n个目的地记为Mn，n取1-；

(2)将摄像头拍摄的数据记为S；

(3)红外测距仪模块获取障碍物距离数据记为Hn：第一个障碍物记为H1，第二个障碍物记为H2，第n个障碍物记为Hn；

(4)串口模块获取车辆数据，并记为L；

(5)将数据C、D、Mn、S、Hn以及L传输至数据处理模块中。

所述数据处理模块工作步骤具体如下：

(1)将M1、M2以及Mn集合为一个整体集合Z，对比C以及Z中的各个子集，获得Z中与C最近的子集Mz，将该子集Mz记为F；

(2)在集合2中，以F对应的子集M为初始子集，将Z中剩下的子集皆与Mz进行对比，选出与Mz最近的子集Mjx，x取1-o：第一个最近的子集记为Mj1，第二个最近的子集记为Mj2，第n个最近的子集记为Mjn；(3)分别将Mj1、Mj2以及Mjn与集合Z中的各个子集,分别获取Z中与Mj1、Mj2以及Mjn最近的子集Mzjy，y取1-∞；

(4)分别统计与Mj1、Mj2以及Mjn最近的子集Mzjy的数量，由Mj1、Mj2以及Mjn中选出子集数最多的一个作为第二目的地，记为Mt；

(5)将C、Mz以及Mt依次连接，并将Mt以及Z中剩下的子集依次连接，并由连接线路中选择n个短线路，n取2-7，同时避开拥堵路段，将最短路线记为预设驾驶轨迹，将多个短路线记为辅助驾驶轨迹，将预设驾驶轨迹作为主驾驶轨迹控制响应模块控制移动；

(6)当在驾驶轨迹上遇到障碍物时，计算绕行驾驶轨迹，当计算出的驾驶轨迹长于辅助驾驶轨迹，则将最短的辅助驾驶轨迹作为主驾驶轨迹；

(7)当驾驶到达终点，则发送提醒信号至提醒模块中；

(8)将接受到的车辆状态数据与正常车辆初始设置的数据进行对比，当车辆数据与正常车辆初始设置的数据产生偏差时，则发送提醒信号至提醒模块中；

(9)将车辆运行轨迹、车辆运行过程中的状态数据以及视频数据发送至数据保存模块中。