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一种基于路侧融合感知的自动驾驶可行域控制方法及系统

2021-02-01 17:24:23

一种基于路侧融合感知的自动驾驶可行域控制方法及系统

  技术领域

  本发明涉及自动驾驶及车路协同控制领域,具体涉及一种路侧融合感知技术的自动驾驶可行域控制方法及系统。

  背景技术

  自动驾驶汽车的理念几乎是伴随着汽车的发明而诞生的,在汽车问世不久之后,发明家们就开始研究自动驾驶汽车了。1925年,发明家Francis Houdina展示了一辆无线电控制的汽车,他的车在没有人控制方向盘的情况下在曼哈顿的街道上行驶。但受制于传感、计算、控制技术的发展,直到2009年谷歌公布其自动驾驶汽车研究计划开始,自动驾驶的研究与应用才开始真正驶向快车道。

  大家普遍认为,通过自动驾驶的应用一方面可以大大减少由于驾驶员粗心或疲劳驾驶导致的交通事故,同时还可以降低驾驶员劳动强度提升乘坐体验,更进一步还有希望通过协调控制提高道路通行效率。因此众多企业与科研机构在近10年来围绕自动驾驶技术开展了众多的研究和实验,一度还有众多厂商都公开宣布了其自动驾驶车辆的商用路线图。但随着研究与测试的深入,自动驾驶的“长尾效应”逐渐显现,即当前的自动驾驶技术已经可以应付90%的道路情况,但为解决剩下的10%可能需要多花费十倍甚至百倍的努力。因此即使一些比较激进的厂商如特斯拉也将曾经宣传的自动驾驶系统降级为辅助驾驶系统进行上市商用。从实际使用情况来说,特斯拉的辅助驾驶系统确实可以在很多情况下进行自动驾驶,但不幸的是虽然事故率已经相当低,但一些十分严重的致死事故也频频见诸报端。而通过事故分析也可以看出,大部分事故都是在一些非常规场景下,传感系统无法识别道路环境导致的。但自动驾驶要真正走向商用,传感器冗余带来的高成本与以视觉为主传感方案可能造成的识别失误暂时还是难以调和的矛盾。因此,在“自主式”自动驾驶遇到瓶颈的时候,研究人员也开始将目光投向了“车路协同”式自动驾驶的技术路线。尽管“车路协同”技术路线被许多研究人员看好的前景,但目前想直接介入车辆的自动控制系统,还仍然存在较大的技术难度,同时也存在后续责任难以界定的问题。

  因此,有必要提出一种在当前路侧传感、通信技术条件下通过路侧融合感知,判断当前路段是否对车辆辅助驾驶/自动驾驶系统风险较高,依托车路协同提醒或者限制车辆自动驾驶开启的系统架构与方法,让当前的辅助驾驶/自动驾驶车辆能更加安全的行驶。

  发明内容

  由于道路交通系统的复杂性与随机性,对于自动驾驶车辆来说,车辆自身传感器的感知范围有限,且容易受到气象环境、光照的影响,虽然自动驾驶/高级辅助驾驶功能都对其运行设计域(ODD)进行了界定,但由于传感失效以及操作不当等原因仍可能造成严重交通事故。

  为解决上述问题,本发明采用的技术方案是:一种基于路侧融合感知的自动驾驶可行域控制方法,包括如下步骤:

  步骤1、将长度为L的道路划分为n段,每段道路上安装有融合感知设备,覆盖全部n条路段,建立;

  步骤2、所述的融合感知设备识别道路上不利于车辆自动驾驶系统感知的交通事件;

  步骤3、根据所述交通事件的类别,对不同的具备自动驾驶/高级辅助驾驶功能车辆进行可行域判定,判断相关车辆在当前路段是否可开启自动驾驶/高级辅助驾驶功能;

  步骤4、通过车路通信技术向事件发生路段上游具备相关功能的车辆传达指令,对相关车辆自动驾驶或高级辅助驾驶系统进行预警或限制。

  进一步的,所述步骤1中,所述的融合感知设备包括:道路两侧布设的传感设备与边缘计算基站;路侧传感设备包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达、红外传感器。

  进一步的,所述步骤2中,所通路侧传感设备进行交通及路面情况的持续识别,判断当前路段的状态,包括:施工区、故障/事故车辆、抛洒物、极端气象条件;如果当前的状态为发生了不利于自动驾驶车辆识别的交通事件,则将上述交通事件上报到路段调度中心;若未监测到触发可行域限制规则的交通事件,则进一步判断当前路段可行域限制代码是否清除,若当前路段当前时刻未设置可行域限制代码,则不作任何动作,路侧感知设备持续进行事件监测;若当前路段当前时刻依然有可行域限制代码,则说明本路段之前发生的事件当前已清除,则向调度中心上报清除路段Ln可行域限制代码,路段调度中心根据路段Ln发送的清除限制代码请求,进一步向上游已经发送预警信息的车载终端与路侧可变情报板发送取消预警指令。

  进一步的,所述步骤3中,预先建立有自动驾驶可行域控制规则库,通过建立不同路况风险等级与自动驾驶智能程度的对应关系,实现对不同智慧程度与感知能力自动驾驶车辆的可行域控制;

  自动驾驶可行域规则库中的规则主要来源包括两种,一种途径来自于对相关事故的持续跟踪,另一种途径来自于当前路段监测中可识别的事件;

  在跟踪到发生相关新闻事件后,定位到引发事故的交通事件以及对应出事故的车型,判断当前事件是否已经出现在可行域规则库中,或收集当前传感系统可识别的事件列表,若当前事件尚未出现在可行域规则库中,则在规则库中创建该事件条目并在该条目下添加事故车型,若当前事件已出现在可行域规则库中,则判断当前事件条目下是否已有事故车型,若尚未出现当前事故车型,则在当前条目下添加当前事故车型。

  进一步的,所述步骤4中,路段调度中心主要接收各路段上传的道路事件并与可行域规则库中的事件列表进行比对,并根据规则通过通信子系统向事件路段上游相关车载终端以及路侧可变情报板发送相关预警信息;

  车载预警终端对路段调度中心发布的预警信息进行接收与响应,提示驾驶员前方出现风险的路段并在驶离该路段前关闭自动驾驶/高级辅助驾驶相关功能。

  根据本发明的一个方面,提出一种基于路侧融合感知的自动驾驶可行域控制系统,包括:

  融合感知设备,安装在道路上,用于识别道路上不利于车辆自动驾驶系统感知的交通事件;所述路侧融合感知子系统包括在道路两侧布设的传感设备与边缘计算基站;

  路段调度中心,包括有通信子系统,用于与融合感知设备进行通信,接收融合感知设备发送的路段状态信息,以及可行域控制规则库的存储服务器;

  车载预警终端,用于接收路段调度中心发送的可行域控制指令;

  路侧可变情报板,用于接收路段调度中心发送的道路状态信息并进行展示。

  进一步的,所述路侧传感设备包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达、红外传感器,所通路侧传感设备进行交通及路面情况的持续识别,判断当前路段的状态,包括:施工区、故障/事故车辆、抛洒物、极端气象条件;如果当前的状态为发生了不利于自动驾驶车辆识别的交通事件,则将上述交通事件上报到路段调度中心。

  进一步的,所述可行域控制规则库建立不同路况风险等级与自动驾驶智能程度的对应关系,从而实现对不同智慧程度与感知能力自动驾驶车辆的可行域控制。

  进一步的,路段调度中心主要接收各路段上传的道路事件并与可行域规则库中的事件列表进行比对,根据交通事件的类别,对不同的具备自动驾驶/高级辅助驾驶功能车辆进行可行域判定,并根据规则库中的规则,通过通信子系统向事件路段上游相关车载终端以及路侧可变情报板发送相关预警信息。

  进一步的,车载预警终端主要负责对路段调度中心发布的预警信息进行接收与响应,提示驾驶员前方出现风险的路段并在驶离该路段前关闭自动驾驶/高级辅助驾驶相关功能。

  本发明的有益效果为:

  (一)首次提出基于车路协同的自动驾驶/高级辅助驾驶系统可行域控制方法。

  (二)利用路侧传感更容易对道路上的道路状况进行识别,可以提前发现不利于自动驾驶/高级辅助驾驶系统处理的异常路况。

  (三)通过直接与车载终端通信或可变情报板、收费站卡点告知的方式,在不直接参与车辆自动控制的情况下,可对自动驾驶/高级辅助驾驶系统进行预警或限制其开启。

  (四)为道路或交通管理者提供自动驾驶/高级辅助驾驶的预警工具,降低因自动驾驶、协同控制技术不完备及驾驶员操作不当造成的交通事故。

  附图说明

  图1 基于路侧融合感知技术的自动驾驶可行域控制系统结构示意图;

  图2表示基于路侧融合感知技术的自动驾驶可行域控制方法流程图;

  图3自动驾驶可行域规则库建立与更新流程图。

  具体实施方式

  下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然所描述的实施例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做出创造性劳动的前提下所获的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。

  本发明实施例中提供了一种基于路侧融合感知技术的自动驾驶可行域控制方法及系统,包括:自动驾驶可行域控制规则库、路侧融合感知子系统、路段调度中心、通信子系统、车载预警终端以及可选的路侧可变情报板组成。

  如图1所示,将长度为L的道路划分为多段,L1,L2,……Ln……,每段道路上安装有融合传感设备S1、S2……Sn,覆盖全部多条路段,所述路侧传感设备包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达、红外传感器,所通路侧传感设备进行交通及路面情况的持续识别,判断当前路段的状态,包括:施工区、故障/事故车辆、抛洒物、极端气象条件;如果当前的状态为发生了不利于自动驾驶车辆识别的交通事件,则将上述交通事件上报到路段调度中心

  路段调度中心,包括有通信子系统,用于与融合感知设备进行通信,接收融合感知设备发送的路段状态信息,以及可行域控制规则库的存储服务器;

  所述道路上还设置有路侧可变情报板B1,B2,……Bn……,用于接收路段调度中心发送的道路状态信息并进行展示。

  如图2所示,基于路侧融合感知技术的自动驾驶可行域控制流程具体包括以下步骤:

  假设应用本系统的道路按照路侧感知设备的监控范围可以分成不同的路段Ln,在系统运行过程中路段Ln上安装的路侧传感设备Sn会持续对路段上的交通事件进行持续的监测。

  若监测到有交通事件发生,则判断是否触犯自动驾驶可行域规则,所述自动驾驶可行域是指独立于车辆运行设计域之外的,基于路侧传感判断“当前环境下自动驾驶功能可开启”的条件集合,若触发可行域限制规则,则向路段调度中心上报路段Ln发生的可行域限制事件代码。

  根据本发明的一个实施例,自动驾驶可行域限制事件代码是一个存储会触发运行设计域事件的数据库,事件代码即数据库中存储某一事件的编号。举例来说,数据库存储格式大致格式如下:

  0001 交通事故

  0002 路面落石

  0003 交通拥堵

  0004 行人闯入

  0005 车辆逆行

  …………

  若监测到Ln路段有交通事故,则向调度中心发送事件代码0001,调度中心收到代码0001即知道Ln有交通事故,同理若收到0004 则知道Ln有行人闯入;

  路段调度中心根据路段Ln上传的事件代码,向Ln上游各路段内安装有本系统对应车载终端的车辆下发可行域限制事件预警,并建议在路段Ln之前禁止开启自动驾驶/高级辅助驾驶相关功能。

  在路段Ln上布置的路侧传感Sn进行持续监测的过程中,若未监测到触发可行域限制规则的交通事件,则进一步判断当前路段可行域限制代码是否清除,若当前路段当前时刻未设置可行域限制代码,则不作任何动作,路侧感知设备持续进行事件监测。若当前路段当前时刻依然有可行域限制代码,则说明本路段之前发生的事件当前已清除(本发明此处的逻辑是,在持续监测的过程中,如果当前时刻没有监测到触发限制可行域的事件,而当前路段的限制代码不为0,说明之前出现过限制可行域的事件,而当前时刻事件已经不存在,所以事件限制代码可以清零,表示此路段恢复正常),则向调度中心上报清除路段Ln可行域限制代码,路段调度中心根据路段Ln发送的清除限制代码请求,进一步向上游已经发送预警信息的车载终端与路侧可变情报板发送取消预警指令。

  本实施例中,在路侧传感监测到交通事件发生后,在判断是否需要上报路段调度中心过程中,需要与已建立的自动驾驶可行域规则库进行比对。如图3所示,为本实施例中所提出的自动驾驶可行域规则库建立与更新流程。

  自动驾驶可行域规则库中的规则主要来源有两种,一种途径来自于对相关事故的持续跟踪,在跟踪到发生相关新闻事件后,定位到引发事故的交通事件以及对应出事故的车型,判断当前事件是否已经出现在可行域规则库中。若当前事件尚未出现在可行域规则库中,则在规则库中创建该事件条目并在该条目下添加事故车型,若当前事件已出现在可行域规则库中,则判断当前事件条目下是否已有事故车型,若尚未出现当前事故车型,则在当前条目下添加当前事故车型。

  另一种途径来自于当前路段监测中可识别的事件,通过收集当前传感系统可识别的事件列表,并与已公开的具备自动驾驶/高级辅助驾驶功能车型的运行设计域进行比对,当列表中的事件不满足相关车型的运行设计域时,则在规则库中创建该事件条目并在该条目下添加事故车型,若列表中的事件已出现在可行域规则库中,则判断当前事件条目下是否已有事故车型,若尚未出现当前事故车型,则在当前条目下添加当前事故车型。

  经上述流程,既可实现应用于本系统的自动驾驶可行域规则库的创建于更新。

  尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,且应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

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