一種智能駕駛系統及其控制方法
2023-08-06 06:26:11 1
一種智能駕駛系統及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能駕駛系統及其控制方法，系統包括路況感知單元、控制單元、執行單元和自動駕駛開關，路況感知單元包括GPS導航儀、攝像頭、雷達，控制單元包括接收模塊、評估模塊和執行模塊，執行單元包括加速踏板、剎車踏板、檔位、方向盤。控制單元的接收模塊接收路況感知系統的信息，評估模塊根據接收到的信息對當前路況進行評估，如果適宜自動駕駛則計算出可以保證安全的自動駕駛速度值，執行單元根據評估結果控制執行部件執行相應操作。本發明加快了自動駕駛技術的實用化進程，減輕了駕駛員的工作量和人工駕駛誤操作的可能性，提高了行車安全性。
【專利說明】一種智能駕駛系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於車輛自動駕駛【技術領域】，具體涉及一種智能駕駛系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展和人們生活水平的提高，家用汽車數量正呈現井噴式的增長，據統計2013年中國汽車數量已達到1.8億，大量的城市存在嚴重的交通擁堵，嚴重影響經濟和社會的發展。
[0003]目前交通調度主要依賴交通信號，駕駛由駕駛員完成。在擁堵路段每個交通車輛都是一個獨立的單元，車輛間協調主要靠駕駛員的經驗來實現，一旦駕駛員存在經驗不足、不遵守交通信號等情況，極易造成交通肇事，對本來已經擁堵不堪的交通無疑是雪上加霜。
[0004]自動駕駛技術(即無人駕駛)是指依靠人工智慧、視覺計算、雷達、監控裝置和全球定位系統協同合作，讓計算機在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作機動車輛。
[0005]當前自動駕駛技術仍然處於試驗階段，之所以無法儘早進入實用階段是因為行車環境過於複雜，當前的人工智慧水平還無法達到人類感知複雜環境的水平。以Google公司的自動駕駛汽車為例，它包含的主要關鍵部件有GPS晶片、攝像頭、雷達、高性能處理器等。其中GPS用於提供精確的地圖信息，目前通過人工先行駕駛獲取；攝像頭和雷達相當於人的眼睛，用於感知汽車周圍的環境，包括識別車道線、信號燈、周圍障礙物等；高性能處理器用於處理GPS、攝像頭、雷達等採集的信息並向油門、剎車、方向盤等執行部件發出指令。這種自動駕駛系統成本高，需要建立強大、精確的地圖數據，目前仍存在著無法在雪地行駛、地圖無法及時收錄建築物和道路改造、遇到施工和事故無法做出判斷以及無法識別交警手勢和語言等困難。機器所擅長的是簡單的、確定的、重複的工作，不善於處理複雜的、不確定的、多變的工作。短期內機器無法達到人類所具有的感知和判斷能力，無法獨立應對駕駛過程中遇到的所有特殊情況。
[0006]另一方面，目前已在中高檔汽車上實現的是類似定速巡航的裝置，這種裝置根據道路狀況和汽車的行駛阻力調整供油量，使汽車始終保持在所設定的車速行駛，駕駛員無需操縱油門。這種裝置一定程度上減少了駕駛員的工作量，減少了不必要的車速變化，節省了能源。但是這些裝置的智能化水平並不高，駕駛員仍然需要集中注意力操作方向盤、剎車等部件。在導航信息準確、天氣良好、車道線清晰、周圍沒有太多障礙物的情況下，當前的自動駕駛技術完全可以勝任駕駛工作，機器並沒有充分承擔起它可以勝任的工作。
【發明內容】
[0007]針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種智能駕駛系統及其控制方法，加快了自動駕駛技術的實用化進程，減輕了駕駛員的工作量和人工駕駛誤操作的可能性。
[0008]一種智能駕駛系統，包括:
[0009]路況感知單元，用於獲取車輛位置、路徑規劃、車道線和交通標誌的圖像以及周圍障礙物的信息；
[0010]控制單元，用於接收路況感知單元獲取得到的信息，並對這些信息進行處理進而對當前路況進行評估，從而根據評估結果確定車輛採用自動駕駛模式或人工駕駛模式，進而根據確定的行車模式對車輛進行駕駛控制；
[0011]執行單元，用於根據控制單元的控制指令，執行相應的操作。
[0012]所述的路況感知單元包括GPS導航儀、攝像頭和雷達；所述的GPS導航儀用於車輛定位和路徑規劃；所述的攝像頭用於採集車道線和交通標誌的圖像；所述的雷達用於檢測周圍障礙物信息，包括前車車距、後車車距、兩邊行人以及車輛的距離。
[0013]所述的控制單元包括:
[0014]接收處理模塊，用於接收路況感知單元獲取得到的信息，並對這些信息進行處理；
[0015]評估模塊，用於根據處理後的信息對當前路況進行評估；
[0016]控制模塊，用於根據評估結果確定車輛採用自動駕駛模式或人工駕駛模式，進而根據確定的行車模式對車輛進行駕駛控制，以向執行單元輸出相應的控制指令。
[0017]所述的執行單元包括加速踏板、剎車踏板、檔位和方向盤；所述的加速踏板用於控制油門開度或電機轉速；所述的剎車踏板用於汽車減速和制動；所述的檔位用於控制汽車前進後退以及行駛速度；所述的方向盤用於汽車轉向。
[0018]優選地，系統還包括與控制單元連接的自動駕駛開關，用戶可通過該開關手動啟動或關閉自動駕駛模式。
[0019]優選地，所述的執行單元的各部件上安裝有感應裝置，當車輛處於人工駕駛模式時，若感應裝置檢測到駕駛員在一段時間內沒有操作執行單元的部件，則系統打開自動駕駛開關，進而接管車輛進行自動駕駛並通過聲光警示駕駛員；當車輛處於自動駕駛模式時，如果感應裝置檢測到駕駛員開始操作執行單元的部件，則系統關閉自動駕駛開關，將駕駛權交還給駕駛員。
[0020]上述智能駕駛系統的控制方法，包括如下步驟:
[0021](I)接收路況感知單元獲取得到的信息，並對這些信息進行處理；
[0022](2)根據處理後的信息對當前路況進行評估；
[0023](3)根據評估結果確定車輛採用自動駕駛模式或人工駕駛模式，進而根據確定的行車模式對車輛進行駕駛控制，以向執行單元輸出相應的控制指令。
[0024]所述的步驟(2)中對當前路況進行評估的標準如下:
[0025]根據信息判斷出若存在攝像頭失靈、雷達失靈、道路中斷、前方有人突然闖入的意外情況，則評估結果為危險；根據信息判斷若GPS導航信號不穩定、車道線模糊不清、周圍環境複雜，則評估結果為不宜自動駕駛，此時智能駕駛系統不能保證行車安全；根據信息判斷若GPS導航信號穩定、車道線清晰、周圍沒有過多障礙物，則評估結果為適宜自動駕駛，並根據信息計算出保證安全駕駛的速度值，智能駕駛系統可以在一定速度下保證車輛安全行駛。
[0026]所述的步驟(3)中，若評估結果為危險，當前車輛處於自動駕駛模式且車速不為零，智能駕駛系統警告駕駛員出現意外情況，則系統控制剎車踏板緊急制動；若評估結果為不宜自動駕駛，智能駕駛系統提示駕駛員當前路況不佳，當前車輛處於自動駕駛模式且車速不為零，則系統控制剎車踏板制動；若評估結果為適宜自動駕駛，當前車輛已處於自動駕駛模式，則系統控制車輛以保證安全駕駛的速度值繼續進行自動駕駛；若評估結果為適宜自動駕駛，當前車輛處於人工駕駛模式，則系統提示駕駛員當前路況可以切換為自動駕駛模式，並由駕駛員自主選擇。
[0027]在滿足現有自動駕駛技術所需路況條件下使用本發明智能駕駛系統，系統計算當前路況條件下所能保證行車安全的速度值並在該速度值下進行自動駕駛，保證自動駕駛的安全性。在雨雪、大霧、道路臨時更改等特殊情況下，無法保證行車安全，智能駕駛系統控制車輛減速或制動並把駕駛權交還駕駛員。人工駕駛和自動駕駛之間可以非常方便地相互切換。本發明減少了駕駛員工作量，降低了人工駕駛誤操作的可能性，提高了行車安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明駕駛系統的結構示意圖。
[0029]圖2為本發明控制方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為了更為具體地描述本發明，下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0031]如圖1所示，本發明智能駕駛系統，包括路況感知單元、控制單元和執行單元以及自動駕駛開關；其中:
[0032]路況感知單元用於獲取車輛位置、路徑規劃、車道線和交通標誌的圖像以及周圍障礙物的信息。本實施方式路況感知單元包括GPS導航儀、攝像頭和雷達，其中GPS導航儀用於車輛定位和路徑規劃；攝像頭用於檢測車道線、交通標誌等；雷達用於檢測周圍障礙物信息，包括前車車距、後車車距、兩邊的行人和車輛等。
[0033]控制單元用於接收路況感知單元獲取得到的信息，並對這些信息進行處理進而對當前路況進行評估，從而根據評估結果確定車輛採用自動駕駛模式或人工駕駛模式，進而根據確定的行車模式對車輛進行駕駛控制。本實施方式控制單元包括接收處理模塊、評估模塊和控制模塊，其中接收處理模塊用於接收路況感知單元檢測到的路況信息；評估模塊根據接收模塊接收到的路況信息對當前路況進行評估；控制模塊根據評估模塊評估的結果執行相應的操作。
[0034]執行單元用於根據控制單元的控制指令，執行相應的操作。本實施方式執行單元包括加速踏板、剎車踏板、檔位和方向盤，其中加速踏板用於控制油門開度或電機轉速，剎車踏板用於汽車減速和制動，檔位用於控制汽車前進後退以及行駛速度，方向盤用於汽車轉向。本實施方式執行單元的各部件上安裝有感應裝置，當車輛處於人工駕駛模式時，若感應裝置檢測到駕駛員在一段時間內沒有操作執行單元的部件，則系統打開自動駕駛開關，進而接管車輛進行自動駕駛並通過聲光警示駕駛員；當車輛處於自動駕駛模式時，如果感應裝置檢測到駕駛員開始操作執行單元的部件，則系統關閉自動駕駛開關，將駕駛權交還給駕駛員。
[0035]自動駕駛開關用於駕駛員手動打開或關閉自動駕駛模式。
[0036]本實施方式智能駕駛系統的控制方法流程如圖2所示:
[0037]首先，控制單元的接收處理模塊接收路況感知系統信息。
[0038]然後，控制單元的評估模塊根據接收到的路況信息對當前路況進行評估，主要評估標準包括:各檢測裝置是否正常工作，GPS導航儀信號是否穩定，路徑規劃是否完成，車道線是否規則清晰，道路標示是否能夠識別，周圍障礙物數量如何等。如果GPS導航儀信號缺失，攝像頭信號缺失，雷達信號缺失，前方道路中斷，突然有障礙物闖入等緊急情況，評估模塊評估結果為危險；如果GPS導航儀信號不穩定，車道線不清晰，道路標示不清晰，周圍障礙物較多，智能駕駛系統不能保證行車安全，評估結果為不宜自動駕駛；如果GPS導航儀信號穩定，車道線清晰，道路標示清晰，周圍障礙物較少，智能駕駛系統可以在一定速度值下安全地進行自動駕駛，評估結果為適宜自動駕駛，並計算可以安全自動駕駛的速度值。
[0039]最後，控制單元的執行模塊根據評估結果執行相應操作。如果評估結果為危險，若當前處於自動駕駛模式且車速不為零，執行模塊控制剎車踏板進行緊急制動；如果評估結果為不宜自動駕駛，若當前處於自動駕駛模式且車速不為零，執行模塊控制剎車踏板減速和制動；如果評估結果為適宜自動駕駛，若當前處於自動駕駛模式，則根據評估模塊計算的安全自動駕駛速度值繼續進行自動駕駛，若當前處於人工駕駛模式，則提示駕駛員當前路況可以進行自動駕駛，駕駛員打開自動駕駛開關後車輛進入自動駕駛模式。
[0040]本實施方式在執行單元部件上裝有感應元件，可以檢測到駕駛員是否在駕駛汽車，例如方向盤上安裝壓力傳感器，踏板上安裝紅外傳感器等。
[0041]車輛處於人工駕駛模式，例如駕駛員關閉自動駕駛開關，駕駛員手工操控車輛等。如果檢測到一段時間駕駛員沒有操控執行部件，系統打開自動駕駛開關，智能駕駛系統接管車輛，進入自動駕駛模式並提醒駕駛員。例如駕駛員的手離開方向盤的時間超過3秒，這時駕駛員可能疏忽、疲勞或者出現其他意外，為了保證行車安全，智能駕駛系統接管車輛進行自動駕駛。
[0042]車輛處於自動駕駛模式，例如駕駛員打開自動駕駛開關，駕駛員長時間沒有操控車輛自動進入自動駕駛模式等。如果檢測到駕駛員開始操控執行部件，系統關閉自動駕駛開關，車輛進入人工駕駛模式。例如自動駕駛過程中駕駛員想要接管車輛，手放回方向盤或者腳放回踏板，那麼系統關閉自動駕駛開關，進行人工駕駛。
[0043]以上實施例提供的技術方案可以通過軟體編程實現。以上方案僅為本發明的較佳實施例，路況感知系統除了 GPS導航儀、攝像頭、雷達外還可以有其它組合形式，執行部件除了方向盤、檔位、加速踏板、剎車踏板外還可以有其它組合形式，例如將加速踏板和剎車踏板整合成一個控制踏板等。本發明的智能駕駛系統和控制方法不僅適用於傳統汽車，同樣適用於電動汽車。凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，都應該包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種智能駕駛系統，其特徵在於，包括: 路況感知單元，用於獲取車輛位置、路徑規劃、車道線和交通標誌的圖像以及周圍障礙物的信息； 控制單元，用於接收路況感知單元獲取得到的信息，並對這些信息進行處理進而對當前路況進行評估，從而根據評估結果確定車輛採用自動駕駛模式或人工駕駛模式，進而根據確定的行車模式對車輛進行駕駛控制； 執行單元，用於根據控制單元的控制指令，執行相應的操作。
2.根據權利要求1所述的智能駕駛系統，其特徵在於:所述的路況感知單元包括GPS導航儀、攝像頭和雷達；所述的GPS導航儀用於車輛定位和路徑規劃；所述的攝像頭用於採集車道線和交通標誌的圖像；所述的雷達用於檢測周圍障礙物信息，包括前車車距、後車車距、兩邊行人以及車輛的距離。
3.根據權利要求1所述的智能駕駛系統，其特徵在於:所述的控制單元包括: 接收處理模塊，用於接收路況感知單元獲取得到的信息，並對這些信息進行處理； 評估模塊，用於根據處理後的信息對當前路況進行評估； 控制模塊，用於根據評估結果確定車輛採用自動駕駛模式或人工駕駛模式，進而根據確定的行車模式對車輛進行駕駛控制，以向執行單元輸出相應的控制指令。
4.根據權利要求1所述的智能駕駛系統，其特徵在於:所述的執行單元包括加速踏板、剎車踏板、檔位和方向盤；所述的加速踏板用於控制油門開度或電機轉速；所述的剎車踏板用於汽車減速和制動；所述的檔位用於控制汽車前進後退以及行駛速度；所述的方向盤用於汽車轉向。
5.根據權利要求1所述的智能駕駛系統，其特徵在於:還包括與控制單元連接的自動駕駛開關。
6.根據權利要求5所述的智能駕駛系統，其特徵在於:所述的執行單元的各部件上安裝有感應裝置，當車輛處於人工駕駛模式時，若感應裝置檢測到駕駛員在一段時間內沒有操作執行單元的部件，則系統打開自動駕駛開關，進而接管車輛進行自動駕駛並通過聲光警示駕駛員；當車輛處於自動駕駛模式時，如果感應裝置檢測到駕駛員開始操作執行單元的部件，則系統關閉自動駕駛開關，將駕駛權交還給駕駛員。
7.—種如權利要求1?6任一權利要求所述的智能駕駛系統的控制方法，包括如下步驟: (1)接收路況感知單元獲取得到的信息，並對這些信息進行處理； (2)根據處理後的信息對當前路況進行評估； (3)根據評估結果確定車輛採用自動駕駛模式或人工駕駛模式，進而根據確定的行車模式對車輛進行駕駛控制，以向執行單元輸出相應的控制指令。
8.根據權利要求7所述的控制方法，其特徵在於:所述的步驟(2)中對當前路況進行評估的標準如下: 根據信息判斷出若存在攝像頭失靈、雷達失靈、道路中斷、前方有人突然闖入的意外情況，則評估結果為危險；SGPS導航信號不穩定、車道線模糊不清、周圍環境複雜，則評估結果為不宜自動駕駛；若GPS導航信號穩定、車道線清晰、周圍沒有過多障礙物，則評估結果為適宜自動駕駛，並根據信息計算出保證安全駕駛的速度值。
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特徵在於:所述的步驟(3)中，若評估結果為危險，當前車輛處於自動駕駛模式且車速不為零，則系統控制剎車踏板緊急制動；若評估結果為不宜自動駕駛，當前車輛處於自動駕駛模式且車速不為零，則系統控制剎車踏板制動；若評估結果為適宜自動駕駛，當前車輛已處於自動駕駛模式，則系統控制車輛以保證安全駕駛的速度值繼續進行自動駕駛；若評估結果為適宜自動駕駛，當前車輛處於人工駕駛模式，則系統提示駕駛員當前路況可以切換為自動駕駛模式，並由駕駛員自主選擇。
【文檔編號】B60W30/14GK104477167SQ201410692945
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】李紅, 楊國青, 張正鋒, 楊增輝, 吳朝暉 申請人:浙江大學, 江蘇蘿蔔交通科技有限公司