CN115431974B - 自动驾驶车辆的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了自动驾驶车辆的控制方法及系统，包括采集单元、分析单元和控制单元，采集单元获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数和需要刹车时的制动压力以及制动距离，分析单元当遇到制动危险信号时，首先采集关于轮胎老化的参数，判断是否轮胎因为老化，导致自动驾驶车辆性能下降，并给予对轮胎是否更换给予信号；控制单元若得到轮胎不更换信号时，结合该区域环境，获取维修点的信息，给予自动驾驶车辆的行驶路线，控制其自动驾驶车辆按照标准速度行驶，本发明的自动驾驶车辆的控制系统，以自动驾驶车辆的轮胎为分析对象，对制动故障进行研究判断，从而控制自动驾驶车辆可以安全行驶，提高自动驾驶车辆行驶的安全性。

Description

自动驾驶车辆的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及自动驾驶车辆的控制方法及系统。
背景技术
中国专利CN111845749A公开了一种自动驾驶车辆的控制方法及系统，属于自动驾驶领域。在车辆驾驶过程中判断驾驶员的身份合法且驾驶员的姿态信息满足第一设定姿态时，控制车辆由自动驾驶模式切换到人工驾驶模式；在人工驾驶模式下，实时检测驾驶员的手势信息，根据驾驶员的手势信息确定驾驶员的控制意图；根据车身周围情况和车辆运行参数判断驾驶员控制意图是否正确，若不正确，则按照自动驾驶控制逻辑进行车辆控制，若正确，则结合驾驶员的控制意图进行车辆控制。由于只有驾驶员的身份合法且其姿态信息满足第一设定姿态，才切换到人工驾驶模式；且在人工驾驶模式下，车辆的控制是车辆周围情况、车辆运行参数及驾驶员控制意图综合作用下的结果，行车安全得以提高；
现有技术中，自动驾驶车辆的控制方法，通常以摄像采集模块为基础，对车辆周边的障碍物或行人进行采集，并分析判断，控制车辆的行驶状态，而在面对自动驾驶车辆因轮胎老化的问题，导致行车存在危险，此时行车速度等还将按照之前速度进行行驶，其老化问题也是需要人为进行识别，从而其影响着自动驾驶车辆安全行驶。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出自动驾驶车辆的控制方法及系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
自动驾驶车辆的控制系统，包括采集单元、分析单元和控制单元，
采集单元获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数和需要刹车时的制动压力，以及制动距离，再对获取到的数据进行分析，生成制动安全信号和制动危险信号；
分析单元，接收采集单元的制动安全信号和制动危险信号，当遇到制动危险信号时，首先采集关于轮胎老化的参数，判断是否轮胎因为老化，导致自动驾驶车辆性能下降，并给予对轮胎是否更换给予信号；
控制单元，接收分析单元发送的轮胎更换信号和轮胎不更换信号，若得到轮胎不更换信号时，结合该区域环境，获取维修点的信息，给予自动驾驶车辆的行驶路线，控制其自动驾驶车辆按照标准速度行驶。
作为本发明进一步的方案：该采集单元工作过程如下：
步骤1：采集单元获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数和需要刹车时的制动压力，并分别将路面摩擦系数、制动压力标记为Xf、Pz；
步骤2：通过公式
Figure DEST_PATH_IMAGE001
计算其自动驾驶车辆在行驶过程中的制动 系数X1；
步骤3：获取历史时间内的自动驾驶车辆实际制动距离Hz，并将得到的自动驾驶车辆在行驶过程中的制动系数X1，代入到以制动系数X1为X轴，制动距离Hz为Y轴的直角坐标系中，构建制动距离与制动系数的曲线；
步骤4：将得到制动距离与制动系数的曲线与标准曲线进行比较，提取位于标准曲线上的实际制动距离，并进行求和，得到制动距离超值标记为Hzc；
步骤5：将制动距离超值Hzc与制动距离超值阈值进行比较。
作为本发明进一步的方案：若制动距离超值Hzc大于制动距离超值阈值时，则判定制动系数出现故障，生成制动危险信号，若制动距离超值Hzc小于制动距离超值阈值时，则判定制动系数正常，生成制动安全信号。
作为本发明进一步的方案：分析单元具体工作过程如下：
步骤1：获取到汽车行驶的公里数和刹车的频率，并分别标记为S和P；通过公式
Figure 594475DEST_PATH_IMAGE002
计算得到该车辆轮胎自身系数Xz；
步骤2：获取到汽车在历史时间的温度平均值Tp和光照平均值Gp；将得到的温度平均值Tp和光照平均值Gp，代入到公式Xh=exp（A*Tp*Gp）中，计算得到该车辆轮胎环境系数Xh；
步骤3：将上述得到的车辆轮胎自身系数Xz和车辆轮胎环境系数Xh，代入到公式Xl=（ln0.38）/（c1*Xz+c2*Xh），计算得到该车辆轮胎的状态系数Xl，其中，c1和c2为比例系数，c1取值为0.721，c2取值为0.962；
步骤4：将得到的车辆轮胎的状态系数Xl与车辆轮胎的状态系数阈值进行比较。
作为本发明进一步的方案：温度平均值Tp的统计过程如下：
将统计时间按照月份划分为n个时间节点，获取各个时间节点内每天的温度并记为Tn，构建实时温度集合{T1，T2，……，Tn}，将实时温度集合内所有子集与预设值依次进行差值计算，并将差值标记为TCi同时构建温度差值集合{TC1，TC2，……，TCn}；通过公式TP=（TC1+TC2+……+TCn）/n，计算得到汽车在历史时间的温度平均值Tp。
作为本发明进一步的方案：光照平均值Gp的统计过程如下：
将统计时间按照月份划分为n个时间节点，获取各个时间节点内每天的光照时间并记为Gn，构建实时光照时间集合{G1，G2，……，Gn}，将实时光照时间集合内所有子集与预设值依次进行差值计算，并将差值标记为GCi同时构建温度差值集合{GC1，GC2，……，GCn}；通过公式Gp=（GC1+GC2+……+GCn）/n，计算得到汽车在历史时间的光照平均值Gp。
作为本发明进一步的方案：若车辆轮胎的状态系数Xl大于车辆轮胎的状态系数阈值，则表明该车辆轮胎老化程度大，影响自动驾驶车辆的安全，生成轮胎更换信号；
若车辆轮胎的状态系数Xl小于车辆轮胎的状态系数阈值，则表明该车辆轮胎老化程度小，不影响自动驾驶车辆的安全，生成轮胎不更换信号。
作为本发明进一步的方案：分析单元具体工作过程如下：
步骤1：以自动驾驶车辆当前位置为圆心，获取当前最近的汽车维修点，并计算其距离，标记为Ls；
步骤2：采集自动驾驶车辆剩余电量、到达汽车维修点处的拥挤度和红绿灯数量， 并分别标记为Dl、Dy和Sh；将其代入到公式
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，计算得到该 车辆行驶系数Xs；
步骤3：将得到的与汽车维修点的距离Ls和车辆行驶系数Xs，代入到以车辆行驶系数为X轴，行驶距离为Y轴的直角坐标系中，构建车辆行驶系数与行驶距离的曲线；
将汽车维修点的距离Ls与车辆行驶系数Xs对应的坐标点和与标准曲线进行比较，若坐标点位于标准曲线的下方，则控制车辆熄火，等待救援；
若坐标点位于标准曲线的上方，则将得到的车辆轮胎的状态系数Xl和车辆行驶系 数Xs，代入到公式
Figure 480654DEST_PATH_IMAGE004
中，计算得到驾驶车辆行驶到维修点处的安全速度 Vz，使得自动驾驶车辆按照该安全速度Vz行驶到维修点进行维修更换。
自动驾驶车辆的控制系统的工作方法,包括以下步骤：
步骤1：获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数和需要刹车时的制动压力，以及制动距离Hz，再对获取到的数据进行分析，生成制动安全信号和制动危险信号；
步骤2：接收采集单元的制动安全信号和制动危险信号，当遇到制动危险信号时，首先采集关于轮胎老化的参数，判断是否轮胎因为老化，导致自动驾驶车辆性能下降，并给予对轮胎是否更换给予信号；
步骤3：接收分析单元发送的轮胎更换信号和轮胎不更换信号，若得到轮胎不更换信号时，结合该区域环境，获取维修点的信息，给予自动驾驶车辆的行驶路线，控制其自动驾驶车辆按照标准速度行驶。
作为本发明进一步的方案：
本发明的有益效果：
本发明通过采集单元，判断自动驾驶车辆是否存在故障系数，若存在，则通过分析单元，进行分析判断是否因长时间使用，导致轮胎老化所引起的，若是，通过控制单元，对其行驶速度进行控制，保证以安全的速度寻找维修点；所以，本发明的自动驾驶车辆的控制系统，以自动驾驶车辆的轮胎为分析对象，对制动故障进行研究判断，从而控制自动驾驶车辆可以安全行驶，提高自动驾驶车辆行驶的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的系统框图。
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。
实施例1
请参阅图1所示，本发明为自动驾驶车辆的控制系统，包括采集单元、分析单元和控制单元，
采集单元获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数和需要刹车时的制动压力，以及制动距离，再对获取到的数据进行分析，生成制动安全信号和制动危险信号；
该采集单元工作过程如下：
步骤1：采集单元获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数和需要刹车时的制动压力，并分别将路面摩擦系数、制动压力标记为Xf、Pz；
步骤2：通过公式
Figure DEST_PATH_IMAGE005
计算其自动驾驶车辆在行驶过程中的制动 系数X1；其中，a1、a2均为预设比例系数，a1取值为1.65，a2取值为1.86；
步骤3：获取历史时间内的自动驾驶车辆实际制动距离Hz，并将得到的自动驾驶车辆在行驶过程中的制动系数X1，代入到以制动系数X1为X轴，制动距离Hz为Y轴的直角坐标系中，构建制动距离与制动系数的曲线；
步骤4：将得到制动距离与制动系数的曲线与标准曲线进行比较，提取位于标准曲线上的实际制动距离，并进行求和，得到制动距离超值标记为Hzc；
步骤5：将制动距离超值Hzc与制动距离超值阈值进行比较；
若制动距离超值Hzc大于制动距离超值阈值时，则判定制动系数出现故障，生成制动危险信号，若制动距离超值Hzc小于制动距离超值阈值时，则判定制动系数正常，生成制动安全信号；
分析单元，接收采集单元的制动安全信号和制动危险信号，当遇到制动危险信号时，首先采集关于轮胎老化的参数，判断是否轮胎因为老化，导致自动驾驶车辆性能下降，并给予轮胎是否更换信号；
该分析单元具体工作过程如下：
步骤1：获取到汽车行驶的公里数和刹车的频率，并分别标记为S和P；通过公式
Figure 684102DEST_PATH_IMAGE006
计算得到该车辆轮胎自身系数Xz；其中，b1、b2均为预设比例系数，b1 取值为0.36，b2取值为0.84；
步骤2：获取到汽车在历史时间的温度平均值Tp和光照平均值Gp；将得到的温度平均值Tp和光照平均值Gp，代入到公式Xh=exp（A*Tp*Gp）中，计算得到该车辆轮胎环境系数Xh；其中,A为比例系数，取值为3.12；
其中，温度平均值Tp和光照平均值Gp是通过车载天气app获取自动驾驶车辆行驶区域时当地的温度和光照；
温度平均值Tp的统计过程如下：
将统计时间按照月份划分为n个时间节点，获取各个时间节点内每天的温度并记为Tn，构建实时温度集合{T1，T2，……，Tn}，将实时温度集合内所有子集与预设值依次进行差值计算，并将差值标记为TCi同时构建温度差值集合{TC1，TC2，……，TCn}；通过公式TP=（TC1+TC2+……+TCn）/n，计算得到汽车在历史时间的温度平均值Tp；
光照平均值Gp的统计过程如下：
将统计时间按照月份划分为n个时间节点，获取各个时间节点内每天的光照时间并记为Gn，构建实时光照时间集合{G1，G2，……，Gn}，将实时光照时间集合内所有子集与预设值依次进行差值计算，并将差值标记为GCi同时构建温度差值集合{GC1，GC2，……，GCn}；通过公式Gp=（GC1+GC2+……+GCn）/n，计算得到汽车在历史时间的光照平均值Gp；
步骤3：将上述得到的车辆轮胎自身系数Xz和车辆轮胎环境系数Xh，代入到公式Xl=（ln0.38）/（c1*Xz+c2*Xh），计算得到该车辆轮胎的状态系数Xl，其中，c1和c2为比例系数，c1取值为0.721，c2取值为0.962；
步骤4：将得到的车辆轮胎的状态系数Xl与车辆轮胎的状态系数阈值进行比较；
若车辆轮胎的状态系数Xl大于车辆轮胎的状态系数阈值，则表明该车辆轮胎老化程度大，影响自动驾驶车辆的安全，生成轮胎更换信号；
若车辆轮胎的状态系数Xl小于车辆轮胎的状态系数阈值，则表明该车辆轮胎老化程度小，不影响自动驾驶车辆的安全，生成轮胎不更换信号；
控制单元，接收分析单元发送的轮胎更换信号和轮胎不更换信号，若得到轮胎不更换信号时，结合该区域环境，获取维修点的信息，给予自动驾驶车辆的行驶路线，控制其自动驾驶车辆按照标准速度行驶；
分析单元具体工作过程如下：
步骤1：以自动驾驶车辆当前位置为圆心，获取当前最近的汽车维修点，并计算其距离，标记为Ls；
步骤2：采集自动驾驶车辆剩余电量、到达汽车维修点处的拥挤度和红绿灯数量， 并分别标记为Dl、Dy和Sh；将其代入到公式
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，计算得 到该车辆行驶系数Xs；其中，d1、d2和d3为比例系数，d1取值为0.64，d2取值为1.62，d3取值 为1.54；
步骤3：将得到的与汽车维修点的距离Ls和车辆行驶系数Xs，代入到以车辆行驶系数为X轴，行驶距离为Y轴的直角坐标系中，构建车辆行驶系数与行驶距离的曲线；
将汽车维修点的距离Ls与车辆行驶系数Xs对应的坐标点和与标准曲线进行比较，若坐标点位于标准曲线的下方，则控制车辆熄火，等待救援；
若坐标点位于标准曲线的上方，则将得到的车辆轮胎的状态系数Xl和车辆行驶系 数Xs，代入到公式
Figure 808178DEST_PATH_IMAGE008
中，计算得到驾驶车辆行驶到维修点处的安全速度 Vz，使得自动驾驶车辆按照该安全速度Vz行驶到维修点进行维修更换，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为比例系 数，取值为0.853，Vb为标准行驶速度，取值为40-100Km/h。
实施例2
基于上述实施例1，本发明的自动驾驶车辆的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数和需要刹车时的制动压力，以及制动距离Hz，再对获取到的数据进行分析，生成制动安全信号和制动危险信号；
步骤2：接收采集单元的制动安全信号和制动危险信号，当遇到制动危险信号时，首先采集关于轮胎老化的参数，判断是否轮胎因为老化，导致自动驾驶车辆性能下降，并给予轮胎是否更换信号；
步骤3：接收分析单元发送的轮胎更换信号和轮胎不更换信号，若得到轮胎不更换信号时，结合该区域环境，获取维修点的信息，给予自动驾驶车辆的行驶路线，控制其自动驾驶车辆按照标准速度行驶。
本发明的工作原理：本发明通过采集单元，判断自动驾驶车辆是否存在故障系数，若存在，则通过分析单元，进行分析判断是否因长时间使用，导致轮胎老化所引起的，若是，通过控制单元，对其行驶速度进行控制，保证以安全的速度寻找维修点；所以，本发明的自动驾驶车辆的控制系统，以自动驾驶车辆的轮胎为分析对象，对制动故障进行研究判断，从而控制自动驾驶车辆可以安全行驶，提高自动驾驶车辆行驶的安全性。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.自动驾驶车辆的控制系统，其特征在于，包括采集单元、分析单元和控制单元，
采集单元获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数、需要刹车时的制动压力以及制动距离，再对获取到的数据进行分析，生成制动安全信号和制动危险信号；
分析单元接收采集单元的制动安全信号和制动危险信号，当遇到制动危险信号时，首先采集关于轮胎老化的参数，判断轮胎是否老化，并给予是否更换信号；
控制单元接收分析单元发送的轮胎更换信号和轮胎不更换信号，若得到轮胎不更换信号时，结合区域环境，获取维修点的信息，给予自动驾驶车辆的行驶路线，控制自动驾驶车辆按照标准速度行驶；标准速度取值为40-100Km/h；
该采集单元工作过程如下：
步骤1：采集单元获取自动驾驶车辆行驶过程中的路面摩擦系数和需要刹车时的制动压力，并分别将路面摩擦系数、制动压力标记为Xf、Pz；
步骤2：通过公式
Figure 872152DEST_PATH_IMAGE001
计算其自动驾驶车辆在行驶过程中的制动 系数X1；其中，a1、a2均为预设比例系数；
步骤3：获取历史时间内的自动驾驶车辆实际制动距离Hz，并将得到的自动驾驶车辆在行驶过程中的制动系数X1，代入到以制动系数X1为X轴，制动距离Hz为Y轴的直角坐标系中，构建制动距离与制动系数的曲线；
步骤4：将得到制动距离与制动系数的曲线与标准曲线进行比较，提取位于标准曲线上的实际制动距离，并进行求和，得到制动距离超值标记为Hzc；
步骤5：将制动距离超值Hzc与制动距离超值阈值进行比较。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的控制系统,其特征在于，若制动距离超值Hzc大于制动距离超值阈值时，则判定制动系数出现故障，生成制动危险信号，若制动距离超值Hzc小于制动距离超值阈值时，则判定制动系数正常，生成制动安全信号。
3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的控制系统,其特征在于，分析单元具体工作过程如下：
步骤1：获取到汽车行驶的公里数和刹车的频率，并分别标记为S和P；通过公式
Figure 985470DEST_PATH_IMAGE002
计算得到该车辆轮胎自身系数Xz；其中，b1、b2均为预设比例系 数；
步骤2：获取到汽车在历史时间的温度平均值Tp和光照平均值Gp；将得到的温度平均值Tp和光照平均值Gp，代入到公式Xh=exp（A*Tp*Gp）中，计算得到该车辆轮胎环境系数Xh；其中,A为比例系数；
步骤3：将上述得到的车辆轮胎自身系数Xz和车辆轮胎环境系数Xh，代入到公式Xl=（ln0.38）/（c1*Xz+c2*Xh），计算得到该车辆轮胎的状态系数Xl；其中，c1和c2为比例系数；
步骤4：将得到的车辆轮胎的状态系数Xl与车辆轮胎的状态系数阈值进行比较。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆的控制系统,其特征在于，温度平均值Tp的统计过程如下：
将统计时间按照月份划分为n个时间节点，获取各个时间节点内每天的温度并记为Tn，构建实时温度集合{T1，T2，……，Tn}，将实时温度集合内所有子集与预设值依次进行差值计算，并将差值标记为TCi同时构建温度差值集合{TC1，TC2，……，TCn}；通过公式TP=（TC1+TC2+……+TCn）/n，计算得到汽车在历史时间的温度平均值Tp。
5.根据权利要求4所述的自动驾驶车辆的控制系统,其特征在于，光照平均值Gp的统计过程如下：
将统计时间按照月份划分为n个时间节点，获取各个时间节点内每天的光照时间并记为Gn，构建实时光照时间集合{G1，G2，……，Gn}，将实时光照时间集合内所有子集与预设值依次进行差值计算，并将差值标记为GCi同时构建温度差值集合{GC1，GC2，……，GCn}；通过公式Gp=（GC1+GC2+……+GCn）/n，计算得到汽车在历史时间的光照平均值Gp。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆的控制系统,其特征在于，若车辆轮胎的状态系数Xl大于车辆轮胎的状态系数阈值，则表明该车辆轮胎老化程度大，影响自动驾驶车辆的安全，生成轮胎更换信号；
若车辆轮胎的状态系数Xl小于车辆轮胎的状态系数阈值，则表明该车辆轮胎老化程度小，不影响自动驾驶车辆的安全，生成轮胎不更换信号。
7.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的控制系统,其特征在于，分析单元具体工作过程如下：
步骤1：以自动驾驶车辆当前位置为圆心，获取当前最近的汽车维修点，并计算其距离，标记为Ls；
步骤2：采集自动驾驶车辆剩余电量、到达汽车维修点处的拥挤度和红绿灯数量，并分 别标记为Dl、Dy和Sh；将其代入到公式
Figure 3105DEST_PATH_IMAGE003
，计算得到该车 辆行驶系数Xs；其中，d1、d2和d3为比例系数；
步骤3：将得到的与汽车维修点的距离Ls和车辆行驶系数Xs，代入到以车辆行驶系数为X轴，行驶距离为Y轴的直角坐标系中，构建车辆行驶系数与行驶距离的曲线；
将汽车维修点的距离Ls与车辆行驶系数Xs对应的坐标点和与标准曲线进行比较，若坐标点位于标准曲线的下方，则控制车辆熄火，等待救援；
若坐标点位于标准曲线的上方，则将得到的车辆轮胎的状态系数Xl和车辆行驶系数 Xs，代入到公式
Figure 294409DEST_PATH_IMAGE004
中，计算得到驾驶车辆行驶到维修点处的安全速 度Vz，使得自动驾驶车辆按照该安全速度Vz行驶到维修点进行维修更换；其中，
Figure 515437DEST_PATH_IMAGE005
为比例系 数，Vb为标准行驶速度。
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