一种自动驾驶控制装置及车辆的制作方法

1.本技术涉及自动驾驶、辅助驾驶技术领域，尤其涉及一种自动驾驶控制装置及车辆。


背景技术：

2.现有技术中，自动驾驶系统的工作流程通常是：通过各种类型传感器感知车身位置、车身周围环境、车身运行状态等作为控制器的输入信息，控制器运行自动驾驶算法，将输入信息代入自动驾驶算法计算出操控结果，然后利用操控结果驱动操控部件控制车身自动运行。然而，自动驾驶算法的实现需要已有的驾驶操控策略。由于生成驾驶操控策略的软硬件系统是单独的计算机系统，不属于自动驾驶系统，也不会部署在最终使用车辆上，所以现有的部署在最终车辆上的驾驶操控策略通常是预配置的，不能自行优化升级，仅可以在本地优化控制参数，但是不改变驾驶操控策略逻辑结构的模式。这导致了现有的驾驶操控策略对于新环境的适应能力较差，无法提供较好的自动驾驶体验。


技术实现要素：

3.本技术提供一种自动驾驶控制装置及车辆，用以提高自动驾驶算法对新环境的适应能力。
4.第一方面，本技术实施例提供一种自动驾驶控制装置，该装置包括主控单元、定位单元、时钟控制单元、多个状态感知单元、多个操控单元和每个操控单元对应的执行单元和操控感知单元和；其中：
5.所述主控单元，用于接收来自所述时钟控制单元的同步脉冲信号和时间信息，以及接收来自所述定位单元的位置信息和对应的时间戳、来自所述多个感知单元的多种状态信息和对应的时间戳、来自所述操控感知单元的操控动作信息，并根据设定时间段内的所述位置信息、所述多种状态信息和所述操控动作信息，利用自学习算法进行计算，生成或更新驾驶操控策略；
6.所述定位单元，用于实时接收来自卫星定位系统的定位数据，根据所述定位数据生成位置信息，并将所述位置信息和对应的时间戳发送给所述主控单元；
7.所述时钟控制单元，用于生成系统基准时钟，并向所述多个状态感知单元和所述操控感知单元发送所述系统基准时钟下的同步脉冲信号和时间信息；
8.所述状态感知单元，用于感知车辆的状态信息，在所述同步脉冲信号的控制下，将实时感知到的所述状态信息和对应的时间戳发送给所述主控单元；
9.所述操控单元，用于接收来自驾驶员或所述主控单元的操控动作信号，根据所述操控动作信号向对应的所述执行单元发送执行信号；
10.所述执行单元，用于接收来自对应的所述操控单元的所述执行信号，并执行所述执行信号所指示的操控动作；
11.所述操控感知单元，用于感知来自所述驾驶员或所述主控单元的操控动作信息，
并实时将感知到的所述操控动作信息和对应的时间戳发送给所述主控单元。
12.在一种可能的设计中，所述定位单元还用于，根据来自所述卫星定位系统的所述定位数据，向所述时钟控制单元输出pps秒脉冲信号和对应的时间信息；
13.所述时钟控制单元具体用于：接收来自所述定位单元的所述pps秒脉冲信号和对应的时间信息，通过对所述pps秒脉冲信号和对应的时间信息进行分频，生成所述系统基础时钟，其中，所述系统基础时钟下同步脉冲信号的频率高于所述pps秒脉冲信号的频率。
14.在一种可能的设计中，所述驾驶操控策略用于指示所述车辆的所述位置信息、所述多种状态信息和所述操控动作信息在多种维度上的相关关系。
15.在一种可能的设计中，所述多个状态感知单元包括环境感知单元、车身感知单元和执行感知单元；其中，
16.所述环境感知单元，用于感知车辆周围的环境状态信息；
17.所述车身感知单元，用于感知车辆的车身状态信息；
18.所述执行感知单元，用于感知车辆的工作状态信息。
19.在一种可能的设计中，所述环境状态信息包括下列信息中的一项或多项：物质环境状态信息，气象环境状态信息，地磁场状态信息。
20.在一种可能的设计中，所述车身状态信息包括下列信息中的一项或多项：车身姿态信息，四轮胎压信息，车体车轴、悬架的形变信息和应力信息。
21.在一种可能的设计中，所述工作状态信息包括下列信息中的一项或多项：转向器位置信息，油门大小信息，电机驱动器输出信息，离合器位置信息，变速箱档位信息，发动机扭矩信息，电动机扭矩信息，电池状态信息，油箱余量信，灯光工作状态信息，雨刷工作状态信息。
22.在一种可能的设计中，所述操控动作信息包括下列信息中的一项或多项：方向盘信号，加速踏板信号，制动踏板信号，离合器踏板信号，档位杆信号，灯光控制信号，雨刷控制信号。
23.在一种可能的设计中，所述主控单元还用于：将当前时间的所述位置信息和所述多种状态信息，以及当前时间之前的设定时间段内的所述位置信息、所述多种状态信息和所述操控动作信息，输入所述驾驶操控策略，得出下一步的操控动作信号，并将所述操控动作信号发送给所述操控单元。
24.第二方面，本技术实施例提供一种具有自动驾驶或辅助驾驶功能的车辆，所述车辆中设置有如第一方面的任一种可能的设计中所述的自动驾驶控制装置，所述车辆通过所述自动驾驶控制装置实现自动驾驶或辅助驾驶功能。
25.本技术提供的技术方案相比于现有技术的有益效果是：
26.本技术中的自动驾驶控制装置可以实时感知车辆驾驶过程中的位置、环境、车身、执行和操控等多方面的感知数据，并为感知税局加上相应的时间戳；通过利用设定时间段内的多种感知数据输入自学习算法，生成或更新驾驶操控策略，以便指导车辆在自动驾驶模式下的操控动作。该方法可以实现对驾驶员的驾驶技能的学习，通过不断的学习和分析提高自动驾驶系统对新路况环境的适应性，给不同驾驶风格的驾驶员带来良好的驾乘体验。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术实施例提供的一种自动驾驶控制装置的结构示意图；
29.图2为本技术实施例提供的一种具有自动驾驶或辅助驾驶功能的车辆的结构示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
31.在本技术实施例中，多个是指两个或两个以上。“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
32.图1示例性地示出了本技术实施例提供的一种自动驾驶控制装置，如图1所示，所述自动驾驶控制装置包括主控单元10、定位单元20、时钟控制单元30、多个状态感知单元(如图示中的环境感知单元40、车身感知单元50和执行感知单元90)、多个操控单元60、和每个操控单元对应的执行单元70和操控感知单元80。
33.其中，所述主控单元，用于接收来自时钟控制单元的同步脉冲信号和时间信息，以及接收来自定位单元的位置信息和对应的时间戳、来自多个状态感知单元的多种状态信息和对应的时间戳、来自操控感知单元的操控动作信息，并根据设定时间段内的位置信息、多种状态信息和操控动作信息，利用自学习算法进行计算，生成或更新驾驶操控策略。
34.所述定位单元，用于实时接收来自卫星定位系统的定位数据，根据所述定位数据生成位置信息，并将生成的位置信息和对应的时间戳发送给主控单元。其中，所述卫星定位系统可以是gps系统或北斗系统等多种卫星导航系统，本技术不作具体限定。所述定位数据可以是指卫星原始播放数据和基准站差分数据。本技术对定位单元根据接收到的定位数据，计算车辆的位置信息的过程不作具体限定。
35.可选的，所述定位单元还可用于根据接收到的来自卫星定位系统的定位数据，向时钟控制单元输出pps秒脉冲信号和对应的时间信息，以使所述时钟控制信元利用所述秒脉冲信号对整个装置中的各个单元进行时钟同步。所述秒脉冲信号对应的时间信息可以是指每个秒脉冲信号的上升沿所在的时刻。
36.所述时钟控制单元，用于根据从定位单元接收到的秒脉冲信号和对应的时间信息，生成系统基准时钟，并向多个状态感知单元和操控感知单元发送在系统基准时钟下的同步脉冲信号和对应的时间信息，以使所述多个状态感知单元和操控感知单元可在同步脉冲信号的作用下同步进行的各类感知数据的采集和传输。所述同步脉冲信号对应的时间信息可以是指每个同步脉冲信号的上升沿所在的时刻。所述各种状态信息和操控动作信息对应的时间戳也均是指在时钟控制单元生成系统基准时钟下的时间信息，即同步脉冲信号对
应的时间信息。
37.在一种可能的实施方式中，所述时钟控制单元可通过对接收到的秒脉冲信号和对应的时间信息进行分频，生成所述同步脉冲信号及其对应的时间信息，例如可以进行30分频或1000分频(khz级)。而且，分频得到的同步脉冲信号的频率高于原始的秒脉冲信号的频率，从而可提高驾驶操控策略的时间控制精度。
38.所述状态感知单元，用于感知车辆的状态信息，在同步脉冲信号的控制下，将实时感知到的状态信息和对应的时间戳发送给主控单元，以便主控单元利用这些信息生成或更新驾驶操控策略，或者决策下一步的自动操控动作。
39.如上文中所述，所述多个状态感知单元可包括环境感知单元、车身感知单元和执行感知单元；相应的，车辆的多种状态信息可包括环境状态信息、车身状态信息和工作状态信息。
40.具体的，所述环境感知单元用于车辆周围的环境状态信息，例如可以通过摄像机、激光雷达、毫米波雷达或超声波雷达等多种传感器感知车辆周围的物质环境状态信息，如光、雨、雪、温、湿、风、道路、周围车辆行人等；可以通过雨量传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器或风速传感器等多种传感器感知车辆周围的气象环境状态信息，如雨量、光照强度、温度、湿度、气压、风速等；还可以通过磁场传感器感知车辆周围的地磁场状态信息等。
41.所述车身感知单元，用于感知车辆的车身状态信息，例如可以通过加速度传感器、角速度传感器感知车身姿态信息，如加速度、角速度、俯仰角、横滚角等；可以通过胎压传感器感知四轮胎压信息；可以通过形变和应力传感器感知车体、车轴和悬架的形变信息和应力信息等。
42.所述执行感知单元，用于感知车辆的工作状态信息，例如可以通过各类传感器或数据采集器感知车辆的工作状态信息，所述工作状态信息可包括下列信息中的一项或多项：转向器位置信息、油门大小信息、电机驱动器输出信息、离合器位置信息、变速箱档位信息、发动机扭矩信息、电动机扭矩信息、电池状态信息、油箱余量信息、灯光工作状态信息和雨刷工作状态信息。
43.所述操控单元，用于接收来自驾驶员或主控单元的操控动作信号，根据所述操控动作信号向对应的执行单元发送执行信号。例如，所述操控单元可以包括方向盘、加速踏板、制动踏板、离合器踏板、档位杆、灯光控制器、雨刷控制器等。
44.所述执行单元，接收来自对应的操控单元的执行信号，并执行所述执行信号所指示的操控动作。例如，所述执行单元可包括转向器、油门、电机驱动器、离合器、变速箱、发动机、电动机、车灯、雨刷等。
45.所述操控感知单元，用于感知来自驾驶员或主控单元的操控动作信息，并实时将感知到的操控动作信息和对应的时间戳发送给主控单元。所述操控感知单元可以包括设置在各类操控单元中的传感器，以测量操控器的位移量、转动量、压力等多种参数。
46.本技术中，驾驶操控策略可指示车辆的位置信息、多种状态信息和操控动作信息等多种感知数据在多种维度上的相关关系，通过这些相关关系来指导车辆在特定的环境状态下自动驾驶系统应采取何种驾驶操控动作，以提高自动驾驶的安全性和准确性。
47.可选的，所述主控单元在生成或更新驾驶操控策略之后，还可用于根据生成或更
新的驾驶操控策略，生成下一步的操控动作信号，并将该操控动作信号发送给操控单元。
48.示例性地，所述主控单元可实时接收来自定位单元的位置信息、来自环境感知单元的环境状态信息、来自车身感知单元的车身状态信息、来自执行感知单元的工作状态信息、来自操控感知单元的操控动作信息等多种感知数据，并且每条感知数据都具有对应的时间戳，以便主控单元识别这些感知数据的生成时间。因此，所述主控单元可具体根据当前时间的位置信息、环境状态信息、车身状态信息、执行状态信息以及当前时间之前的设定时间段内的位置信息、环境状态信息、车身状态信息、执行状态信息和操控动作信息，输入已生成或更新好的驾驶操控策略，生成下一步的操控动作信号，并将该操控动作信号发送给操控单元。也就是说，在利用已生成或更新好的驾驶操控策略来指导后面的自动驾驶的操控动作时，可将当前时间的位置信息、环境状态信息、车身状态信息、执行状态信息以及当前时间之前的设定时间段内的位置信息、环境状态信息、车身状态信息、执行状态信息和操控动作信息等，作为驾驶操控策略的输入，进而得出对应的操控动作信号。
49.通过设置上述多种感知单元(如定位单元、环境感知单元、车身感知单元、执行感知单元和操控感知单元)，本技术中的自动驾驶装置可以实时获取到车辆的位置、环境、状态、操控和执行等多方面的感知数据，并利用这些感知数据计算驾驶操控策略，从而使得输入信息更加丰富和完善，计算出的驾驶操控策略也更加合理可行。
50.需要说明的是，本技术对上述多种感知单元采集数据的频率不作具体限定，可以根据实际需要进行具体设置。例如，在一种可能的实施方式中，变化快的状态量可以采用较高的采集频率，变化慢的状态量可以采用较低的采集频率，只要时间戳的频率大于或等于最大的状态采集频率即可。而且，上述多种感知单元可以同步发送采集到的感知数据，也可以异步发送采集到的感知数据，也不限定。此外，由于上述多种感知单元会持续地向主控单元发送采集到的感知数据，因此，也可以认为上述感知单元向主控单元发送的是采集到的感知数据流，其中的每一个感知数据都附有具体的采集时间，即时间戳。其中，位置信息、环境状态信息、车身状态信息、执行状态信息可以认为是驾驶操控策略的输入信息，操控动作信息可以认为是驾驶操控策略的输出信息。
51.进一步地，由于上述多种感知单元输出的感知数据均带有相应的时间戳，因此可使驾驶操控策略的输入信息与输出信息之间不只是某一时间点的相关关系，还能建立特定时间段的输入信息某维度与特定时间段的输入信息某维度间的相关关系，特定时间段的输入信息的某维度与特定时间段的输出信息的某维度间的相关关系，特定时间段的输出信息的某维度与特定时间段的输出信息的某维度间的相关关系等，而且特定输入信息的时间段与特定输出信息的时间段不一定是同一时间段及时间尺度也不一定相同。
52.所述驾驶操控策略可随着自学习算法的不断运行而变化。例如，当车辆行驶到新路段，由于各类感知单元可以不断感知到在新路段下的位置、环境、车身等输入信息以及驾驶员的操控动作、车辆的工作状态等输出信息，并输入自学习算法进行计算，优化驾驶操控策略，因此，可以更加丰富多种感知数据在多种维度上的相关关系，从而可为自动驾驶的操控决策提供更多指导。所述驾驶操控策略可能无法也无需用自然语言来描述，在具体实现中，所述驾驶操控策略可以是一组记载相关关系的查询表格，也可以是一组数学函数关系等，本技术不作具体限定。
53.所述自学习算法是通过采集输入信息流和输出信息流，建立的输入信息与输出信
息间的相关关系的数学描述，该数学描述会随着输入信息、输出信息的信息数量的增加而不断变化改进。本技术对具体采用何种自学习算法生成驾驶操控策略不作具体限定。
54.可选的，所述主控单元可包含多种类型的控制器件以执行不同的子功能，可以包括但不限于：通用cpu、gpu、arm、专用mcu、fpga等。
55.可选的，所述自动驾驶控制装置中还可包括通信单元100、人机交互单元110、存储单元120、电源单元130。
56.所述通信单元100，用于与外部的电子系统进行数据交互，所述外部的电子系统例如可以是远程服务器或驾乘人员的电子设备等。示例性地，所述通信单元可通过5g或4g或uwb或nb或lora等远距无线通信方式与远程服务器双向传输数据，例如上传或下载生成的驾驶操控策略等；也可通过wifi或蓝牙或nfc等近距无线通信方式与驾乘人员的电子设备双向传输数据，例如与其它自动驾驶控制装置(或其他车辆)交互驾驶操控策略等。
57.所述人机交互单元110，用于通过交互式设备与驾乘人员进行信息交互，并将交互信息传递至所述主控单元。所述交互式设备可以包括摄像头、话筒、触控显示屏、扬声器、按键或指示灯等，驾乘人员通过上述设备进行信息交互，然后将交互信息传递至所述主控单元10进行处理。
58.所述存储单元120，用于存储各感知单元输出的感知数据(例如位置单元输出的位置信息，多个状态感知单元输出的多种状态信息，操控感知单元输出的操控动作信息)，以及存储经主控单元计算后生成或更新的驾驶操控策略，存储各感知单元、操控单元和执行单元的配置参数，存储从外部接收到的驾驶操控策略，存储人机交互单元的交互信息。
59.所述电源单元130，用于为所述装置中的各单元提供可靠供电。
60.所述自动驾驶控制装置的其中一个应用如下：
61.用户购买含有本技术中所述的自动驾驶控制装置的自动驾驶汽车后，可选择直接选购厂家预置驾驶操控策略或自行训练生成或更新驾驶操控策略；用户自行驾驶车辆过程中，通过自学习算法采集位置、环境、车身、操控、执行等多种感知数据，并建立位置、环境、车身感知数据流与操控、执行感知数据流间的相关关系，形成并不断优化驾驶操控策略。用户还可将个人驾驶生成的驾驶操控策略通过无线网络上传到服务器，以供其它用户使用或参考。例如，当其他用户行驶到某些陌生复杂路段(如窄路、险坡、弯道、坑洼等)或某路段的复杂环境时段时(如雨、雪、雾、风等)可通过无线方式在线导入该陌生复杂路段的驾控策略，让车辆自动驾驶通过该路段，前提是该陌生复杂路段已由厂家或其他用户生成可靠的驾控策略。
62.综上，本技术可通过感知车辆驾驶过程中的各种输入及输出数据，利用自学习算法生成驾驶操控策略，而无需外部导入成型的驾驶操控策略，还可通过在线输出本装置和外部输入驾驶操控策略数据，使大量车辆快速拥有陌生状态路段的驾驶操控策略；无需通过专门的路测预先生成驾驶操控策略；通过持续自学习不断优化驾驶操控策略，给驾驶员定制化的驾乘体验；通过与其他互联车辆交换驾驶操控策略数据，使互联车辆快速拥有陌生状态路段的驾驶操控策略。
63.本技术实施例还提供一种具有自动驾驶或辅助驾驶功能的车辆，如图2所示，该车辆200中设置有上述自动驾驶控制装置210，该车辆可以通过所述自动驾驶控制装置实现自动驾驶或辅助驾驶功能，从而让驾驶员得到休息，提高用户体验。
64.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
65.本技术是参照根据本技术的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
66.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
67.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
68.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。