基于現有地圖的自動駕駛系統及其駕駛方法
【專利摘要】基于現有地圖的自動駕駛系統及其駕駛方法,其中，所述系統包括：行進狀態檢測單元、障礙物信息檢測單元、障礙物信息處理單元、圖像采集單元、圖像處理單元、地圖數據庫、主控單元和執行單元，所述的行進狀態檢測單元、障礙物信息處理單元、圖像處理單元、地圖數據庫均與主控單元相連，所述障礙物信息處理單元還與障礙物信息檢測單元相連，所述圖像處理單元還與圖像采集單元和障礙物信息處理單元相連。本發明具有可移植性強、障礙物的誤判率低、車輛所在車道判斷準確、規劃的路徑更合理、自動駕駛更安全等優點。
【專利說明】
基于現有地圖的自動駕駛系統及其駕駛方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于車輛自動控制技術領域，具體說是一種基于現有地圖的自動駕駛系統及其駕駛方法。
【背景技術】
[0002]自動駕駛技術一直是業內研究的熱點技術之一，與完全的駕駛員控制方式相比，自動駕駛具有極大的優勢，主要體現在降低交通事故發生率、減少用戶在駕駛上消耗的精力、降低駕駛者的門檻等方面。
[0003]但是，現有自動駕駛系統存在以下問題:
[0004]1、現有的自動駕駛系統均在車輛出廠時就已經集成于車輛上，無法移植；
[0005]2、現有的自動駕駛系統的地圖數據庫中存儲的路線信息均通過人工專門測量獲得，耗費大量的人力財力；
[0006]3、現有的自動駕駛系統對障礙物的檢測不夠準確，使得規劃的局部路徑不合理；
[0007]4、現有的自動駕駛系統使用的定位設備定位精度不高，檢測到的車輛的位置不夠準確，導致根據檢測到的位置信息查找地圖數據庫獲得的車輛所在車道的車道信息與車輛實際所在車道的車道信息不一致，對車輛的路徑規劃產生嚴重的影響。
【發明內容】
[0008]針對現有技術存在的上述缺點或者不足，本發明提供了一種基于現有地圖的自動駕駛系統及其駕駛方法，該系統可移植性強、車輛周圍障礙物的誤判率低、車輛所在車道判斷準確、規劃的路徑更合理、自動駕駛更安全等優點。
[0009]為實現上述目的，本發明的技術方案是，基于現有地圖的自動駕駛系統，包括:
[0010]行進狀態檢測單元，用于檢測車輛的位置、速度和姿態信息，并將檢測到的信息發送到主控單元；
[0011]障礙物信息檢測單元，用于檢測車輛周圍的障礙物信息，并將檢測到的障礙物信息發送到障礙物信息處理單元；
[0012]障礙物信息處理單元，對接收到的障礙物信息進行處理，將處理后的障礙物信息發送到圖像處理單元;該單元還用于接收圖像處理單元反饋的障礙物確認信息，并生成包含所有已得到確認的障礙物的障礙物柵格圖，并將所述障礙物柵格圖信息發送至主控單元；
[0013]圖像采集單元，用于采集車輛周圍的圖像信息，并將所述圖像信息發送至圖像處理單元；
[0014]圖像處理單元，根據接收到的圖像信息識別車輛周圍的環境信息，所述環境信息包括交通標識信息和動態環境信息;將識別出的動態環境信息與障礙物信息處理單元發送來的障礙物信息進行融合，得到障礙物確認信息，并將所述障礙物確認信息發送至障礙物信息處理單元;將識別出的交通標識信息發送至主控單元；
[0015]地圖數據庫，預存車輛待行駛路線的詳細地圖信息；
[0016]主控單元，根據接收到的交通標識信息確定車輛所在車道;查找地圖數據庫獲得車輛所在車道及附近車道的車道信息和限速信息并根據車輛所在車道對應的位置信息校正車輛的位置信息，所述交通標識信息、車道信息和限速信息共同組成車輛周圍的靜態環境信息;根據障礙物柵格圖信息、靜態環境信息和校正后的車輛位置信息，生成車輛的局部規劃路徑，并根據車輛的速度和姿態信息向執行單元發送與生成的局部規劃路徑相對應的控制指令；
[0017]執行單元，用于調整車輛的速度及轉向角；
[0018]所述的行進狀態檢測單元、障礙物信息處理單元、圖像處理單元、地圖數據庫均與主控單元相連，所述障礙物信息處理單元還與障礙物信息檢測單元相連，所述圖像處理單元還分別與圖像采集單元和障礙物信息處理單元相連。
[0019]進一步的，該系統還包括與主控單元無線連接的遙控單元，用于向主控單元發送控制指令，以調整車輛的速度及轉向角。
[0020]進一步的，該系統還包括與主控單元連接的模式選擇單元，用于接收外界的模式選擇信息，并將接收到的模式選擇信息發送至主控單元，主控單元根據接收到的模式選擇信息，確定是否放棄對執行單元的控制。
[0021 ]進一步的，該系統還包括人工介入檢測單元，當車輛處于自動駕駛模式時，如果檢測到人工介入駕駛，人工介入檢測單元向主控單元發送信號，主控單元接收到該信號后，放棄對執行單元的控制，車輛的速度及轉向角完全由人工控制。
[0022]更進一步的，障礙物信息檢測單元，包括激光雷達、毫米波雷達和超聲波雷達，其中，車輛前端設置有激光雷達和77G毫米波雷達，車輛前端的兩側及車輛后端的兩側均設置有24G毫米波雷達，車輛兩側及車輛后端均設置有超聲波雷達。
[0023]本發明還提供了一種基于現有地圖的自動駕駛方法，包括如下步驟:
[0024]S1:檢測車輛的行進狀態信息和車輛周圍的障礙物信息，采集車輛周圍的圖像信息，其中，所述行進狀態信息包括車輛的位置、速度和姿態信息；
[0025]S2:對行進狀態信息、障礙物信息和圖像信息進行處理，生成車輛的局部規劃路徑，
[0026]其中，所述處理包括:
[0027]根據圖像信息識別車輛周圍的環境信息，所述環境信息包括交通標識信息和動態環境信息；
[0028]將識別出來的動態環境信息與檢測到的障礙物信息融合，對車輛周圍的障礙物進行二次確認，并生成障礙物信息柵格圖；
[0029]根據識別出來的交通標識信息確定車輛所在車道；
[0030]根據檢測到的車輛位置信息查找地圖數據庫，獲得車輛所在車道及附近車道的車道信息和限速信息，同時，根據車輛所在車道對應的位置信息校正車輛的位置信息，所述車道信息、限速信息和交通標識信息共同組成車輛周圍的靜態環境信息；
[0031]根據障礙物柵格圖信息、靜態環境信息和校正后的車輛位置信息生成車輛的局部規劃路徑；
[0032]S3:向執行單元發出與生成的局部規劃路徑相對應的控制指令，以控制車輛的速度及轉向角。
[0033]進一步的，該方法還包括接收遙控指令，并根據所述指令調整車輛速度及轉向角的步驟。
[0034]更進一步的，該方法還包括接收外界的模式選擇信息，并根據接收到的模式選擇信息，確定是否放棄對執行單元的控制的步驟。
[0035]更進一步的，該方法還包括車輛在自動駕駛過程中，判斷是否有人工介入駕駛的步驟，當檢測到有人工介入駕駛，車輛由自動駕駛模式轉換成人工駕駛模式。
[0036]更進一步的，所述障礙物信息通過雷達檢測，其中，車輛前端設置有激光雷達和77G毫米波雷達，車輛前端的兩側及車輛后端的兩側均設置有24G毫米波雷達，車輛兩側及車輛后端均設置有超聲波雷達。
[0037]本發明由于采用以上技術方案，能夠取得如下的技術效果:該基于現有地圖的自動駕駛系統可后裝于車輛上，可移植性強;通過融合圖像信息與障礙物信息檢測單元檢測到的障礙物信息，實現了障礙物的雙重確認，降低了障礙物的誤判率;通過從圖像中識別出來的交通標識信息可以準確確定車輛所在車道，通過查找地圖數據庫可以獲得該車道及附近車道的車道信息和限速信息，同時，根據從地圖數據庫中獲得的車輛所在車道對應的位置信息還可以校正車輛的位置信息，主控單元根據上述障礙物信息、交通標識信息、車道信息、限速信息和校正后的車輛位置信息，根據預設的規則可以合理規劃路徑，提高了駕駛的安全性。
【附圖說明】
[0038]本發明共有附圖2幅:
[0039]圖1為基于現有地圖的自動駕駛系統的結構框圖；
[0040]圖2為基于現有地圖的自動駕駛方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0041]下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。
[0042]如圖1所示，本發明提供了一種基于現有地圖的自動駕駛系統，包括:行進狀態檢測單元、障礙物信息檢測單元、障礙物信息處理單元、圖像采集單元、圖像處理單元、地圖數據庫、主控單元和執行單元，所述的行進狀態檢測單元、障礙物信息處理單元、圖像處理單元、地圖數據庫均與主控單元相連，所述障礙物信息處理單元還與障礙物信息檢測單元相連，所述圖像處理單元還分別與圖像采集單元和障礙物信息處理單元相連。
[0043]行進狀態檢測單元，用于檢測車輛的位置、速度和姿態信息，并將檢測到的信息發送到主控單元，其中，所述行進狀態檢測單元包括定位設備、陀螺儀、加速度計和羅盤，所述定位設備可以為GPS;
[0044]障礙物信息檢測單元，用于檢測車輛周圍的障礙物信息，并將檢測到的障礙物信息發送到障礙物信息處理單元，其中，所述障礙物信息包括障礙物相對車輛的位置、速度、以及障礙物特性等，所述障礙物信息檢測單元可以為雷達，優選，車輛前端設置有激光雷達和77G毫米波雷達，車輛前端的兩側及車輛后端的兩側均設置有24G毫米波雷達，車輛的兩側及車輛后端均設置有超聲波雷達；
[0045]障礙物信息處理單元，用于接收障礙物信息檢測單元發送來的障礙物信息并對所述障礙物信息進行處理，之后，將處理后的障礙物信息發送到圖像處理單元，所述障礙物信息處理單元還用于接收圖像處理單元反饋的障礙物確認信息，并生成包含所有已得到確認的障礙物的障礙物柵格圖，同時，將所述障礙物柵格圖信息發送至主控單元；
[0046]圖像采集單元，用于采集車輛周圍的圖像信息，并將所述圖像信息發送至圖像處理單元，其中，圖像采集單元可以為攝像頭；
[0047]圖像處理單元，用于接收圖像采集單元發送來的圖像信息并根據所述圖像信息識別車輛周圍的環境信息，所述環境信息包括交通標識信息和動態環境信息，其中，所述交通標識信息包括車道線信息、停止線信息、斑馬線信息、紅綠燈狀態信息，動態環境信息包括前方車輛信息、行人信息等，圖像處理單元將識別出的交通標識信息發送至主控單元，將識別出的動態環境信息與障礙物信息處理單元發送來的障礙物信息進行融合，得到障礙物確認信息，并將所述障礙物確認信息發送至障礙物信息處理單元；
[0048]地圖數據庫中預存車輛待行駛路線的詳細地圖信息，其中，所述地圖信息至少包括位置信息、該位置所屬車道及附近車道的車道信息和限速信息，其中，所述車道信息包括:該車道是第幾條車道、該車道是左轉向車道、右轉向車道或直行車道中的哪種、該車道兩側的車道線的虛實及黃白信息等，上述地圖信息可從現有地圖數據庫中直接獲得。
[0049]主控單元，根據接收到的交通標識信息中的車道線信息確定車輛位于第幾條車道，根據行進狀態檢測單元發送來的位置信息查找地圖數據庫獲得該位置周圍的車道信息和限速信息，綜合圖像信息與地圖數據庫信息，獲得車輛所在車道及附近車道的車道信息，同時，根據車輛所在車道對應的位置信息校正車輛的位置信息，其中，所述交通標識信息(車道線信息、停止線信息、斑馬線信息、紅綠燈狀態信息)、車道信息和限速信息共同組成車輛周圍的靜態環境信息，主控單元根據障礙物柵格圖信息、靜態環境信息和校正后的車輛位置信息，按照預先設定的規則，生成車輛的局部規劃路徑，并根據車輛的實時速度和姿態信息向執行單元發送與生成的局部規劃路徑相對應的控制指令。
[0050]執行單元，包括油門控制器、制動控制器、檔位控制器和轉向控制器，用于控制車輛的速度及轉向角。
[0051]該系統中，車輛待行駛路線的車道信息和限速信息從現有地圖數據庫獲得，降低了成本;車輛周圍的障礙物得到了二次確認，降低了障礙物的誤判率;從圖像中識別出來的車道線信息可以準確確定車輛所在車道，還可以由此獲得車輛在該車道上的偏移情況，根據檢測到的車輛位置查找地圖數據庫可以獲得車輛所在車道及附近車道的車道信息和限速信息，同時，根據從地圖數據庫中獲得的車輛所在車道對應的位置信息還可以校正車輛的位置信息，以提高定位出來的車輛位置的準確度，主控單元根據上述障礙物信息、交通標識信息、車道信息、限速信息和校正后的車輛位置信息，根據預設的規則可以合理規劃路徑，提高了駕駛的安全性。
[0052]為了實現對車輛的遠程控制，作為技術方案的改進，該系統還包括與主控單元無線連接的遙控單元，用于向主控單元發送控制指令，以調整車輛的速度及轉向角。
[0053]為了實現人工駕駛與自動駕駛的切換，作為技術方案的改進，該系統還包括與主控單元連接的模式選擇單元，用于接收外界的模式選擇信息，并將接收到的模式選擇信息發送至主控單元，主控單元根據接收到的模式選擇信息，確定是否放棄對執行單元的控制，其中，可選擇的模式包括自動駕駛模式和人工駕駛模式，當選擇自動駕駛模式時，主控單元控制執行單元，以實現對車輛速度及轉向角的控制，當車輛處于人工駕駛模式時，主控單元放棄對執行單元的控制，車輛的速度及轉向角完全由人工控制，與正常的人工駕駛無異。
[0054]作為技術方案的改進，該系統還包括人工介入檢測單元，當車輛處于自動駕駛模式時，如果檢測到人工介入駕駛，人工介入檢測單元向主控單元發送信號，主控單元接收到該信號后，放棄對執行單元的控制，車輛的速度及轉向角完全由人工控制，與正常的人工駕駛無異。
[0055]如圖2所示，本發明提供了一種基于現有地圖的自動駕駛方法，可在上述系統中實現，包括如下步驟:
[0056]S1:檢測車輛的行進狀態信息和車輛周圍的障礙物信息，采集車輛周圍的圖像信息，其中，行進狀態信息包括車輛位置、速度及姿態信息，車輛周圍的障礙物信息包括障礙物相對車輛的位置、速度、以及障礙物特性等，優選，障礙物信息通過雷達檢測，其中，車輛前端設置有激光雷達和77G毫米波雷達，車輛前端的兩側及車輛后端的兩側均設置有24G毫米波雷達，車輛兩側及車輛后端均設置有超聲波雷達，車輛周圍的圖像信息通過攝像頭采集，車輛周圍的圖像信息通過攝像頭采集；
[0057]S2:對行進狀態信息、障礙物信息和圖像信息進行處理，生成車輛的局部規劃路徑，
[0058]其中，所述處理包括:
[0059]根據圖像信息識別車輛周圍的環境信息，所述環境信息包括交通標識信息和動態環境信息，其中，交通標識信息包括車道線信息、停止線信息、斑馬線信息、紅綠燈狀態信息，動態環境信息包括前方車輛信息、行人信息等；
[0060]將識別出來的動態環境信息與檢測到的障礙物信息融合，對車輛周圍的障礙物進行二次確認，并生成障礙物信息柵格圖；
[0061]根據識別出來的交通標識信息確定車輛所在車道，具體地，根據識別出來的車道線信息確定車輛所在車道；
[0062]根據檢測到的車輛位置信息查找地圖數據庫，獲得車輛所在車道及附近車道的車道信息和限速信息，同時，根據車輛所在車道對應的位置信息校正車輛的位置信息，所述車道信息包括:該車道是第幾條車道、該車道是左轉向車道、右轉向車道或直行車道中的哪種、該車道兩側的車道線的虛實及黃白信息等，所述車道信息、限速信息和交通標識信息共同組成車輛周圍的靜態環境信息；
[0063]根據障礙物柵格圖信息、靜態環境信息和校正后的車輛位置信息生成車輛的局部規劃路徑；
[0064]S3:向執行單元發送與生成的局部規劃路徑相對應的控制指令，以控制車輛的速度及轉向角。
[0065]該方法中，車輛待行駛路線的車道信息和限速信息從現有地圖數據庫獲得，降低了成本;對車輛周圍的障礙物進行了二次確認，降低障礙物的誤判率;從圖像中識別出來的車道線信息可以準確確定車輛所在車道，還可以由此獲得車輛在該車道上的偏移情況，根據檢測到的車輛位置查找地圖數據庫可以獲得車輛所在車道及附近車道的車道信息和限速信息，同時，根據從地圖數據庫中獲得的車輛所在車道對應的位置信息可以校正車輛的位置信息，主控單元根據上述障礙物信息、交通標識信息、車道信息、限速信息和校正后的車輛位置信息，根據預設的規則可以合理規劃路徑，提高了駕駛的安全性。
[0066]為了實現對車輛的遠程控制，作為技術方案的改進，該方法還包括接收遙控指令，并根據所述指令通過執行單元調整車輛速度及轉向角的步驟。
[0067]為了實現人工駕駛與自動駕駛的切換，作為技術方案的改進，該方法還包括接收外界的模式選擇信息，并根據接收到的模式選擇信息，確定是否放棄對執行單元的控制的步驟，其中，可選擇的模式包括自動駕駛模式和人工駕駛模式，當選擇自動駕駛模式時，主控單元控制執行單元，以實現對車輛速度及轉向角的控制，當車輛處于人工駕駛模式時，主控單元放棄對執行單元的控制，車輛的速度及轉向角完全由人工控制，與正常的人工駕駛無異。
[0068]作為技術方案的改進，該方法還包括車輛在自動駕駛過程中，判斷是否有人工介入駕駛的步驟，當檢測到有人工介入駕駛，車輛由自動駕駛模式轉換成人工駕駛模式。
[0069]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.基于現有地圖的自動駕駛系統，其特征在于，包括: 行進狀態檢測單元，用于檢測車輛的位置、速度和姿態信息，并將檢測到的信息發送到主控單元； 障礙物信息檢測單元，用于檢測車輛周圍的障礙物信息，并將檢測到的障礙物信息發送到障礙物信息處理單元； 障礙物信息處理單元，對接收到的障礙物信息進行處理，將處理后的障礙物信息發送到圖像處理單元;該單元還用于接收圖像處理單元反饋的障礙物確認信息，并生成包含所有已得到確認的障礙物的障礙物柵格圖，并將所述障礙物柵格圖信息發送至主控單元； 圖像采集單元，用于采集車輛周圍的圖像信息，并將所述圖像信息發送至圖像處理單元； 圖像處理單元，根據接收到的圖像信息識別車輛周圍的環境信息，所述環境信息包括交通標識信息和動態環境信息;將識別出的動態環境信息與障礙物信息處理單元發送來的障礙物信息進行融合，得到障礙物確認信息，并將所述障礙物確認信息發送至障礙物信息處理單元;將識別出的交通標識信息發送至主控單元； 地圖數據庫，預存車輛待行駛路線的詳細地圖信息； 主控單元，根據接收到的交通標識信息確定車輛所在車道;查找地圖數據庫獲得車輛所在車道及附近車道的車道信息和限速信息并根據車輛所在車道對應的位置信息校正車輛的位置信息，所述交通標識信息、車道信息和限速信息共同組成車輛周圍的靜態環境信息;根據障礙物柵格圖信息、靜態環境信息和校正后的車輛位置信息，生成車輛的局部規劃路徑，并根據車輛的速度和姿態信息向執行單元發送與生成的局部規劃路徑相對應的控制指令； 執行單元，用于調整車輛的速度及轉向角； 所述的行進狀態檢測單元、障礙物信息處理單元、圖像處理單元、地圖數據庫均與主控單元相連，所述障礙物信息處理單元還與障礙物信息檢測單元相連，所述圖像處理單元還分別與圖像采集單元和障礙物信息處理單元相連。2.根據權利要求1所述的基于現有地圖的自動駕駛系統，其特征在于，該系統還包括與主控單元無線連接的遙控單元，用于向主控單元發送控制指令，以調整車輛的速度及轉向角。3.根據權利要求1所述的基于現有地圖的自動駕駛系統，其特征在于，該系統還包括與主控單元連接的模式選擇單元，用于接收外界的模式選擇信息，并將接收到的模式選擇信息發送至主控單元，主控單元根據接收到的模式選擇信息，確定是否放棄對執行單元的控制。4.根據權利要求1所述的基于現有地圖的自動駕駛系統，其特征在于，該系統還包括人工介入檢測單元，當車輛處于自動駕駛模式時，如果檢測到人工介入駕駛，人工介入檢測單元向主控單元發送信號，主控單元接收到該信號后，放棄對執行單元的控制，車輛的速度及轉向角完全由人工控制。5.根據權利要求1所述的基于現有地圖的自動駕駛系統，其特征在于，障礙物信息檢測單元，包括激光雷達、毫米波雷達和超聲波雷達，其中，車輛前端設置有激光雷達和77G毫米波雷達，車輛前端的兩側及車輛后端的兩側均設置有24G毫米波雷達，車輛兩側及車輛后端均設置有超聲波雷達。6.基于現有地圖的自動駕駛方法，其特征在于，包括如下步驟: S1:檢測車輛的行進狀態信息和車輛周圍的障礙物信息，采集車輛周圍的圖像信息，其中，所述行進狀態信息包括車輛的位置、速度和姿態信息； S2:對行進狀態信息、障礙物信息和圖像信息進行處理，生成車輛的局部規劃路徑， 其中，所述處理包括: 根據圖像信息識別車輛周圍的環境信息，所述環境信息包括交通標識信息和動態環境信息； 將識別出來的動態環境信息與檢測到的障礙物信息融合，對車輛周圍的障礙物進行二次確認，并生成障礙物信息柵格圖； 根據識別出來的交通標識信息確定車輛所在車道； 根據檢測到的車輛位置信息查找地圖數據庫，獲得車輛所在車道及附近車道的車道信息和限速信息，同時，根據車輛所在車道對應的位置信息校正車輛的位置信息，所述車道信息、限速信息和交通標識信息共同組成車輛周圍的靜態環境信息； 根據障礙物柵格圖信息、靜態環境信息和校正后的車輛位置信息生成車輛的局部規劃路徑； S3:向執行單元發出與生成的局部規劃路徑相對應的控制指令，以控制車輛的速度及轉向角。7.根據權利要求6所述的基于現有地圖的自動駕駛方法，其特征在于，還包括接收遙控指令，并根據所述指令調整車輛速度及轉向角的步驟。8.根據權利要求6所述的基于現有地圖的自動駕駛方法，其特征在于，還包括接收外界的模式選擇信息，并根據接收到的模式選擇信息，確定是否放棄對執行單元的控制的步驟。9.根據權利要求6所述的基于現有地圖的自動駕駛方法，其特征在于，還包括車輛在自動駕駛過程中，判斷是否有人工介入駕駛的步驟，當檢測到有人工介入駕駛，車輛由自動駕駛模式轉換成人工駕駛模式。10.根據權利要求6所述的基于現有地圖的自動駕駛方法，其特征在于，所述障礙物信息通過雷達檢測，其中，車輛前端設置有激光雷達和77G毫米波雷達，車輛前端的兩側及車輛后端的兩側均設置有24G毫米波雷達，車輛兩側及車輛后端均設置有超聲波雷達。
【文檔編號】G05D1/02GK105929823SQ201610287277
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】田雨農, 周秀田, 李丹
【申請人】大連樓蘭科技股份有限公司