一種自動繞障系統及方法、智能汽車與流程

2023-04-25 12:52:41

本發明涉及汽車領域，特別涉及一種自動繞障系統及方法、智能汽車。

背景技術：

隨著科學技術的發展和人民生活水平的提高，汽車已成為人類出行必不可少的交通工具，同時，人們對汽車行駛過程中的舒適性的要求也越來越高。

目前的智能汽車在行駛過程中注重車道保持，在行車過程中遇到井蓋等障礙物時容易發生顛簸，乘員舒適感較差。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的智能汽車在行駛過程中注重車道保持，在行車過程中遇到井蓋等障礙物時容易發生顛簸，乘員舒適感較差的問題，本發明實施例提供了一種自動繞障系統及方法、智能汽車。所述技術方案如下：

第一方面，提供了一種自動繞障系統，所述系統包括：

障礙物信息採集模塊，設置在智能汽車前部，用於獲取智能汽車所在車道內且位於智能汽車前方預設範圍內的障礙物信息，所述障礙物包括在垂直或近似垂直於所述智能汽車所在車道的車道線方向上的寬度小於所述智能汽車的兩個前輪之間的距離的井蓋、凹坑、土堆或沙堆，所述障礙物信息包括所述障礙物的位置和幾何形狀；

自動駕駛控制模塊，與所述障礙物信息採集模塊連接，用於根據所述障礙物信息，判斷所述智能汽車是否能在所述車道內由所述障礙物的旁邊通過；

若判斷所述智能汽車能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過，則控制所述智能汽車向所述車道內能夠通過所述障礙物的一側行駛；

若判斷所述智能汽車不能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過，則控制所述智能汽車由所述障礙物上方通過，並使所述智能汽車由所述障礙物上方通過時，所述智能汽車的兩個前輪和兩個後輪均位於所述障礙物外側。

進一步地，所述系統還包括：

車道線信息採集模塊，與所述自動駕駛控制模塊連接，用於獲取所述智能汽車所在車道的兩條車道線的位置信息。

具體地，所述車道線信息採集模塊包括：

第一攝像頭，設置在所述智能汽車的前部，用於拍攝包含所述智能汽車所在車道的兩條車道線的圖像；

第一圖像處理單元，與所述第一攝像頭連接，用於對包含所述兩條車道線的圖像進行處理，獲取所述智能汽車與所述車道線的相對位置信息。

具體地，所述障礙物信息採集模塊包括：

第二攝像頭，設置在所述智能汽車前部，用於拍攝包含所述障礙物的圖像；

第二圖像處理單元，分別與所述第二攝像頭和所述第一圖像處理單元連接，用於對所述障礙物的圖像進行處理，並結合所述智能汽車與所述車道線的相對位置信息，獲取所述障礙物的幾何形狀信息和所述障礙物與所述智能汽車及所述車道線的相對位置信息。

具體地，所述第一攝像頭和所述第二攝像頭均設置在所述智能汽車的前擋風玻璃上。

第二方面，本發明實施例提供了一種自動繞障方法，應用於所述自動繞障系統，其特徵在於，所述方法包括：

獲取智能汽車所在車道內且位於智能汽車前方預設範圍內的障礙物信息，所述障礙物包括在垂直或近似垂直於所述智能汽車所在車道的車道線方向上的寬度小於所述智能汽車的兩個前輪之間的距離的井蓋、凹坑、土堆或沙堆，所述障礙物信息包括所述障礙物的位置和幾何形狀；

根據所述障礙物信息，判斷所述智能汽車是否能在所述車道內由所述障礙物的旁邊通過；

若判斷所述智能汽車能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過，則控制所述智能汽車向所述車道內能夠通過所述障礙物的一側行駛；

若判斷所述智能汽車不能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過，則控制所述智能汽車由所述障礙物上方通過，並使所述智能汽車由所述障礙物上方通過時，所述智能汽車的兩個前輪和兩個後輪均位於所述障礙物外側。

具體地，所述根據所述障礙物信息，判斷所述智能汽車是否能在所述車道內由所述障礙物的旁邊通過，包括：

獲取所述障礙物與所述車道線的相對位置信息；

根據所述障礙物與所述車道線的相對位置信息，並結合所述障礙物的幾何形狀信息，比較所述障礙物的邊緣到所述車道的兩條車道線之間的距離與所述智能汽車的兩個前輪之間的距離的大小，若所述障礙物的邊緣到所述車道的至少一條車道線之間的距離大於所述智能汽車的兩個前輪之間的距離，則判斷所述智能汽車能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過，若所述障礙物的邊緣到所述車道的兩條車道線之間的距離均小於所述智能汽車的兩個前輪之間的距離，則判斷所述智能汽車不能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過。

進一步地，所述方法還包括：

針對不同駕駛場景設定不同的增強信號算法，根據所述智能汽車駕駛過程中的實際參數計算增強信號，並計算每個增強信號與目標增強信號的差值的絕對值，按照增強信號與目標增強信號的差值的絕對值減小的方向優化駕駛策略

第三方面，提供了一種智能汽車，所述智能汽車包括所述自動繞障系統。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

本發明通過在智能汽車前部設置障礙物信息採集模塊，以獲取智能汽車所在車道內且位置智能汽車前方預設範圍內的障礙物信息，通過自動駕駛控制模塊根據障礙物信息判斷智能汽車是否能由障礙物的旁邊通過，並在判斷智能汽車不能夠從障礙物的旁邊通過時，控制智能汽車由障礙物上方通過，並使智能汽車由障礙物上方通過時，智能汽車的兩個前輪和兩個後輪均位於障礙物外側，從而避免智能汽車在行駛過程中因遇到障礙物而發生顛簸，保證乘員的舒適感。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明一實施例提供的自動繞障系統的結構框圖；

圖2是本發明又一實施例提供的智能汽車遇障時的狀態示意圖；

圖3是本發明又一實施例提供的智能汽車繞障時的狀態示意圖；

圖4是本發明又一實施例提供的自動繞障方法的流程圖。

其中：

1障礙物信息採集模塊，11第二攝像頭，12第二圖像處理單元；

2自動駕駛控制模塊；

3車道線信息採集模塊，31第一攝像頭，32第一圖像處理單元；

10智能汽車，

20障礙物，

30車道線，

40車道中心線。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例一

如圖1所示，本發明實施例提供了一種自動繞障系統，所述系統包括：

障礙物信息採集模塊1，設置在智能汽車10前部，用於獲取智能汽車10所在車道內且位於智能汽車10前方預設範圍內的障礙物20信息，所述障礙物20包括在垂直於所述智能汽車10所在車道的車道線30方向上的寬度小於所述智能汽車10的兩個前輪之間的距離的井蓋、凹坑、土堆或沙堆，所述障礙物20信息包括所述障礙物20的位置和幾何形狀；

自動駕駛控制模塊2，與所述障礙物信息採集模塊1連接，用於根據所述障礙物20信息，判斷所述智能汽車10是否能在所述車道內由所述障礙物20的旁邊通過；

若判斷所述智能汽車10能夠在所述車道內從所述障礙物20的旁邊通過，則控制所述智能汽車10向所述車道內能夠通過所述障礙物20的一側行駛；

若判斷所述智能汽車10不能夠在所述車道內從所述障礙物20的旁邊通過，則控制所述智能汽車10由所述障礙物20上方通過，並使所述智能汽車10由所述障礙物20上方通過時，所述智能汽車10的兩個前輪和兩個後輪均位於所述障礙物20外側。

在本發明實施例中，在障礙物信息採集模塊1未檢測到智能汽車10所在車道上預設範圍內存在井蓋、凹坑、土堆或沙堆等障礙物20時，自動駕駛控制模塊2控制智能汽車10沿車道中心線40行駛，當障礙物信息採集模塊1檢測到智能汽車10所在車道上的預設範圍內存在障礙物20時，自動駕駛控制模塊2根據障礙物20信息判斷智能汽車10是否能從障礙物20旁邊通過，而後根據具體判斷結果決定繞過障礙物20的駕駛策略。如圖2所示，當自動駕駛控制模塊2判斷智能汽車10能夠從障礙物20旁邊通過時，則控制智能汽車10向車道中能夠通過智能汽車10的一側行駛，如圖3所示，當自動駕駛控制模塊2判斷智能汽車10不能夠從障礙物20旁邊通過時，則控制智能汽車10由障礙物20上方通過，且使得智能汽車10通過障礙物20上方時，其兩個前輪和兩個後輪均位於障礙物20之外。

其中，本領域技術人員可以理解，當障礙物20為土堆或沙堆時，土堆或沙堆的最高高度低於智能汽車10底盤的高度。

本發明通過在智能汽車10前部設置障礙物信息採集模塊1，以獲取智能汽車10所在車道內且位置智能汽車10前方預設範圍內的障礙物20信息，通過自動駕駛控制模塊2根據障礙物20信息判斷智能汽車10是否能由障礙物20的旁邊通過，並在判斷智能汽車10不能夠從障礙物20的旁邊通過時，控制智能汽車10由障礙物20上方通過，並使智能汽車10由障礙物20上方通過時，智能汽車10的兩個前輪和兩個後輪均位於障礙物20外側，從而避免智能汽車10在行駛過程中因遇到障礙物20而發生顛簸，保證乘員的舒適感。

如圖1所示，在本發明實施例中，該自動繞障系統還包括：

車道線信息採集模塊3，與所述自動駕駛控制模塊2連接，用於獲取所述智能汽車10所在車道的兩條車道線30的位置信息。

在本發明實施例中，通過車道線30採集模塊獲取智能汽車10所在車道的兩條車道線30的位置信息，當障礙物信息採集模塊1檢測到智能汽車10所在車道內且位於智能汽車10前方預設範圍內存在障礙物20時，自動駕駛控制模塊2根據兩條車道線30的位置信息與智能汽車10信息判斷智能汽車10是否能在其所在車道內由障礙物20旁邊通過，且當障礙物信息採集模塊1未檢測到智能汽車10所在車道內且位於智能汽車10前方的預設範圍內存在障礙物20時，自動駕駛控制模塊2控制智能汽車10行駛過程中以智能汽車10的中軸線與兩條車道線30等距為原則。從而在車道保持的基礎上進行繞障，保證乘員的舒適感。

如圖1所示，在本發明實施例中，所述車道線信息採集模塊3包括：

第一攝像頭31，設置在所述智能汽車10的前部，用於拍攝包含所述智能汽車10所在車道的兩條車道線30的圖像；

第一圖像處理單元32，與所述第一攝像頭31連接，用於對包含所述兩條車道線30的圖像進行處理，獲取所述智能汽車10與所述車道線30的相對位置信息。

在本發明實施例中，第一攝像頭31設置在智能汽車10的前部，對智能汽車10前方的區域進行拍攝，第一圖像處理單元32根據第一攝像頭31拍攝到的畫面，利用圖像增強技術增強車道邊緣，並採用自適應二值化算法提取車道線30，然後根據車道線30特徵提取車道線30內側邊緣，再通過HOUGH變換擬合出直到線，最後採用車道線30跟蹤技術得到穩定的車道線30，根據攝像頭在智能汽車10上的安裝位置及攝像頭的攝像參數，計算出智能汽車10與車道的兩條車道線30的距離，得出智能汽車10與車道線30的相對位置信息。

如圖1所示，在本發明實施例中，所述障礙物信息採集模塊1包括：

第二攝像頭11，設置在所述智能汽車10前部，用於拍攝包含所述障礙物20的圖像；

第二圖像處理單元12，分別與所述第二攝像頭11和所述第一圖像處理單元32連接，用於對包含所述障礙物20的圖像進行處理，並結合所述智能汽車10與所述車道線30的相對位置信息，獲取所述障礙物20的幾何形狀信息和所述障礙物20與所述智能汽車10及所述車道線30的相對位置信息。

在本發明實施例中，第二攝像頭11設置在智能汽車10的前部，用於實時拍攝智能汽車10前方預設範圍內的畫面，第二圖像處理單元12根據第二攝像頭11拍攝到的畫面，對畫面進行處理，識別出畫面內的障礙物20，並根據攝像頭在智能汽車10上的設置位置及攝像頭的攝像參數計算出障礙物20的幾何形狀，且結合智能汽車10與車道線30的相對位置，得出障礙物20與智能汽車10及車道線30三者的相對位置，以便於自動駕駛控制模塊2進行分析判斷。

其中，第二圖像處理單元12識別障礙物20的方法可以為：預先採集大量障礙物20的圖片，形成樣本資料庫，對樣本資料庫中的樣本進行分析整合，得到可以描述各類障礙物20的數學模型。當第二攝像頭11拍攝的畫面中有符合某一數學模型的畫面存在時，即可通過第二圖像處理單元12獲知該障礙物20的信息。

如圖2所示，也可參見圖3，在本發明實施例中，第一攝像頭31和第二攝像頭11分別設置在智能汽車10的前擋風玻璃上，拍攝範圍較廣。

實施例二

如圖3所示，本發明實施例提供了一種自動繞障方法，該方法包括：

在步驟201中，獲取智能汽車所在車道內且位於智能汽車前方預設範圍內的障礙物信息，所述障礙物包括在垂直或近似垂直於所述智能汽車所在車道的車道線方向上的寬度小於所述智能汽車的兩個前輪之間的距離的井蓋、凹坑、土堆或沙堆，所述障礙物信息包括所述障礙物的位置和幾何形狀。

在本發明實施例中，障礙物信息通過設置在智能汽車前部的障礙物信息採集模塊採集，在智能汽車行駛至離障礙物100米左右時，即可通過障礙物信息採集模塊採集障礙物信息。

在步驟202中，根據所述障礙物信息，判斷所述智能汽車是否能在所述車道內由所述障礙物的旁邊通過；

若判斷所述智能汽車能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過，則進入步驟203，若判斷所述智能汽車不能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過，則進入步驟204。

在步驟203中，控制所述智能汽車向所述車道內能夠通過所述障礙物的一側行駛。

在本發明實施例中，當智能汽車的自動駕駛控制模塊判斷智能汽車能夠在所述車道內從障礙物的旁邊通過時，自動駕駛控制模塊控制智能汽車偏離車道中心線，可以智能汽車能夠在車道內通過障礙物的一側的車道線及障礙物的邊緣設置虛擬車道，該虛擬車道的中心線平行於車道中心線，自動駕駛控制模塊控制智能汽車沿該虛擬車道的中心線行駛。

在步驟204中，控制所述智能汽車由所述障礙物上方通過，並使所述智能汽車由所述障礙物上方通過時，所述智能汽車的兩個前輪和兩個後輪均位於所述障礙物外側。

在本發明實施例中，由於本發明實施例中所說的障礙物在垂直或近似垂直於車道線方向上的寬度小於智能汽車的兩個前輪之間的距離，則當智能汽車的自動駕駛控制模塊判斷智能汽車不能在所述車道內由障礙物旁邊通過時，智能汽車的自動駕駛控制模塊控制智能汽車由障礙物上方通過，此時，可以障礙物沿車道中心線方向的中心線設置虛擬車道，智能汽車的自動駕駛控制模塊控制智能汽車沿該虛擬車道的中心線行駛，使得智能汽車在通過障礙物上方時，智能汽車的兩個前輪和兩個後輪均位於障礙物外側，也即使智能汽車由障礙物上方架空駛過。

其中，所述根據所述障礙物信息，判斷所述智能汽車是否能在所述車道內由所述障礙物的旁邊通過，包括：

獲取所述障礙物與所述車道線的相對位置信息；

根據所述障礙物與所述車道線的相對位置信息，並結合所述障礙物的幾何形狀信息，比較所述障礙物的邊緣到所述車道的兩條車道線之間的距離與所述智能汽車的兩個前輪之間的距離的大小，若所述障礙物的邊緣到所述車道的至少一條車道線之間的距離大於所述智能汽車的兩個前輪之間的距離，則判斷所述智能汽車能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過，若所述障礙物的邊緣到所述車道的兩條車道線之間的距離均小於所述智能汽車的兩個前輪之間的距離，則判斷所述智能汽車不能夠在所述車道內從所述障礙物的旁邊通過。

在本發明實施例中，為了保持智能汽車始終在一個車道內行駛，故需通過障礙物與車道線的相對位置信息來判斷智能汽車是否能在車道內由障礙物旁邊通過，當障礙物的一側邊緣到車道線的距離大於智能汽車的兩個前輪或兩個後輪之間的距離時，則可判斷智能汽車可由障礙物的旁邊通過，當障礙物的任一側邊緣到車道線的距離均小於智能汽車的兩個前輪或兩個後輪之間的距離時，則可判斷智能汽車不能有障礙物的旁邊通過。

本發明通過在智能汽車前部設置障礙物信息採集模塊，以獲取智能汽車所在車道內且位置智能汽車前方預設範圍內的障礙物信息，通過自動駕駛控制模塊根據障礙物信息判斷智能汽車是否能在所述車道內由障礙物的旁邊通過，並在判斷智能汽車不能夠在所述車道內從障礙物的旁邊通過時，控制智能汽車由障礙物上方通過，並使智能汽車由障礙物上方通過時，智能汽車的兩個前輪和兩個後輪均位於障礙物外側，從而避免智能汽車在行駛過程中因遇到障礙物而發生顛簸，保證乘員的舒適感。

在本發明實施例中，為使智能汽車能夠安全行駛，所述方法還包括：

針對不同駕駛場景設定不同的增強信號算法，根據所述智能汽車駕駛過程中的實際參數計算增強信號，並計算每個增強信號與目標增強信號的差值的絕對值，按照增強信號與目標增強信號的差值的絕對值減小的方向優化駕駛策略如：

參見圖1，當智能汽車的障礙物信息採集模塊未採集到智能汽車所在車道的前方預設範圍內存在障礙物時，增強信號可按照如下公式(1)進行計算：

其中，r為增強信號，d1為智能汽車與一條車道線的距離，d2為智能汽車與另一條車道線的距離。

其中，目標增強信號的數值為0，r的數值越趨近於0，表明智能汽車行駛過程中的中軸線越靠近車道中心線，系統記錄駕駛過程中r最接近於0時的駕駛策略，在之後無需繞障的駕駛場景中對該駕駛策略進行進一步優化，以得到最優化的駕駛策略；

參見圖3，以障礙物為井蓋進行說明，當判斷智能汽車不能從井蓋旁邊通過，控制智能汽車由井蓋的上方通過時，增強信號可按照如下公式(2)進行計算：

其中，r為增強信號，d1為智能汽車與一條車道線的距離，d2為智能汽車與另一條車道線的距離，θ為智能汽車前進方向與井蓋方位的夾角。

在公式(2)中，對智能汽車行駛過程中的車道保持和繞障分別賦予了不同的權重，在智能汽車行駛過程中遇到障礙物時，為保持智能汽車行駛過程中的平穩性，繞障的比重大於車道保持的比重。其中，目標增強信號的數值為0，由公式(2)可知，θ值越小且智能汽車偏離車道中心線的位移越小，目標增強信號的數值越接近於0，系統記錄駕駛過程中r最接近於0時的駕駛策略，在之後繞障的駕駛場景中對該駕駛策略進行進一步優化，以得到最優化的駕駛策略。

實施例三

參見圖2和圖3，本發明實施例提供了一種智能汽車，該智能汽車應用實施例一中所述的自動繞障系統。

本發明通過在智能汽車前部設置障礙物信息採集模塊，以獲取智能汽車所在車道內且位置智能汽車前方預設範圍內的障礙物信息，通過自動駕駛控制模塊根據障礙物信息判斷智能汽車是否能由障礙物的旁邊通過，並在判斷智能汽車不能夠從障礙物的旁邊通過時，控制智能汽車由障礙物上方通過，並使智能汽車由障礙物上方通過時，智能汽車的兩個前輪和兩個後輪均位於障礙物外側，從而避免智能汽車在行駛過程中因遇到障礙物而發生顛簸，保證乘員的舒適感。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。