实现自动驾驶的方法、介质、车载计算机及控制系统与流程

1.本发明涉及自动驾驶，尤其是涉及在车辆行驶过程中的行驶走廊的确定。


背景技术：

2.目前随着通信技术、人工智能的发展，自动驾驶逐渐成为可能。自动驾驶要求系统可以完全接管整车控制，无需驾驶员对整车控制负全责，这就要求系统不仅能够处理正常理想状态下的行驶工况，也需要系统能够很好地处理在一些异常情况下的行驶工况，这里的异常工况包括行驶道路上的障碍、交通事故。这些异常工况在很多情况下需要系统提前根据可能预测到的工况定义可行驶走廊，从而避免异常情况导致危险。为此，为预测这些正常与异常工况，通常在车辆上安装有多种传感器，例如图像传感器、激光雷达或毫米波雷达等。通过利用图像传感器实时获取行驶道路上的车道(例如车道线或车道边沿)以及环境的视觉信息以及利用雷达扫描行驶道路及周围环境可以获取例如障碍物、隔离带等环境信息。车载计算机可根据来自这些传感器的信息建立行驶走廊，从而为车辆规划出安全的行驶路线，以便车辆在自动驾驶时沿着走廊行驶。对于可行驶走廊的探测与建立主要是通过传感器可自由探测到的可通行区域与预测到前方或侧前方车辆或障碍物的预期行驶轨迹进行融合，推测得到当前车辆的可行驶区域，即走廊，从而车辆沿着该走廊行驶实现跟车控制或跟线控制。例如在跟线控制时，若探测到本车道两侧车道线清晰，则优先根据车道线进行控制，并保持与前车一定的跟车距离。而在跟车控制时，根据车载传感器识别到的前车行驶状态预测作为本车预期行驶轨迹的参考，并在本车可行驶走廊内预测相应的行驶轨迹线，并根据该轨迹线实现本车行驶轨迹控制。图1示出了这样的行驶走廊的一个示例，如图所示，利用图像传感器或结合雷达扫描，建立了行驶走廊l，其中车辆被限制在由线aa限定的车道内安全行驶，且根据是否探测前方出现车辆、车速限制等实现自动驾驶。
3.然而可以看到，在车道的转弯处，例如图中w所示，对于车辆的图像传感器来说会存在盲区，图像传感器可能不到转弯处的车道信息，而雷达也可能由于障碍也不能很好地扫描到过弯处的环境信息，因此车辆不能建立有效、安全的行驶走廊。此外，对于像隧道、桥洞这样暗淡的环境，由于隧道内外光线的急剧变化，可能会导致图像传感器无法准确读取到车道信息，并且在进入隧道后也可能由于光线较暗而带来识别困难。


技术实现要素：

4.本发明提供一种改进的实现自动驾驶的方法，通过在车道转弯、隧道这样的特定位置设置一个或多个传感器，而为即将到来的车辆提供车道和/或车道环境信息，从而辅助车辆建立安全的行驶走廊。
5.按照本发明的一个方面，提供一种实现自动驾驶的方法，包括：从位于特定位置的固定设置的至少一个第一传感器获取第一信号，所述第一信号指示与车道有关的静态行驶信息；从车载传感器获取指示有关车辆行驶道路的动态行驶信息的第二信号；基于所述第一信号与所述第二信号中的至少一个信号，建立行驶路线走廊。
6.按照本发明的另一个方面，提供一种车载控制系统，包括：接收机，配置为从位于特定位置的固定设置的至少一个第一传感器获取第一信号，所述第一信号指示与当前车道有关的静态行驶信息；至少一个车载传感器，用于检测车辆的动态行驶信息并输出指示所述动态行驶信息的第二信号；车载计算机，基于所述第一信号与所述第二信号中的至少一个信号，建立行驶路线走廊。
7.此外，按照本发明的其它方面，还提供一种车载计算机及机器可读存储介质，其中车载计算机通过执行存储介质上的指令可实现本发明的方法。
附图说明
8.图1示意示出了常规地建立行驶走廊的示意图；
9.图2示意性示出按照本发明建立行驶走廊的示意图；
10.图3示出按照一个示例的实现自动驾驶的车载控制系统的示意图；
11.图4示出按照一个示例的实现自动驾驶的方法流程图；
12.图5示出按照另一个示例的实现自动驾驶的方法流程图。
具体实施方式
13.按照本发明的实施例，为了保证在像隧道这样的特定位置处为车辆提供稳定可靠的车道及车道环境信息，如图2所示，在隧道内以及转弯处分别提供至少一个传感器，用于检测车道及车道环境信息，例如这样的传感器可以是摄像头s或雷达r(图中仅示意性示出摄像头)，并且朝向隧道方向进行探测。由于在位于隧道这样的暗环境下，隧道内通常会有专用光源，同时摄像头也可配置有专用光源，用于补充隧道内光源的不足，为拍摄提供增强的光线亮度，因此可以清楚地
‘
看到’隧道内的路况，例如车道线，由此可以获取准确的车道信息(以下sig_lane表示)，这里车道信息包括但不限于例如道路边沿、车道线标记等。此外，通过在隧道以及转弯处提供激光雷达(图中未示出)，可以毫无障碍地检测到车道环境情况，例如隧道的墙壁，并形成墙壁位置信息(以下以sig_wall)。当然不难理解，在光线及拍摄角度合适情况下，也可以由安装在隧道处的摄像头的成像直接获取隧道墙壁的位置信息sig_wall。摄像头s和雷达r可以将经处理而产生的车道信息sig_lane、环境信息sig_wall不断广播出去，以供即将进入的车辆使用。这里将车道信息sig_lane以及墙壁等环境信息sig_wall统一称为路况信号sig。这里可以采用与传感器s或r集成或分立设置的无线发射器来实现路况信号sig的外发。这里的无线发射器可以采用现有技术中已知短程通信协议实现，例如蜂窝v2x，或者5g下新无线v2x协议，也可以采用其它物联网协议实现。
14.图3示出根据本发明一个实施例的实现自动驾驶的车载控制系统的示意图。如图所示，车载控制系统100包括收发信机101，车载传感器102以及车载计算机103。收发信机101用于实现车辆与外部设备通信，这样的外部设备例如可以是路侧单元rsu，以便从外部接收交通信息或上报自身信息等。按照本实施例，收发信机101还可以从位于特定位置例如隧道内固定设置的传感器例如摄像头s或雷达r接收路况信号sig。不难理解，由固定地设置于隧道内的传感器所采集的车道信息以及墙壁等环境信息是固定不变的，因此路况信号实际上指示与车道有关的静态行驶信息。当然，隧道传感器会提供隧道内正在行驶的其它车辆信息，并将这些车辆信息作为车道信息发送给收发信机，但本发明这里将由隧道传感器
采集的所有信息均视为静态行驶信息。
15.位于车辆上的车载传感器102可以实时地采集行驶过程中当前车辆周围的路况信息，例如，这样的车载传感器102可以是视觉摄像机和/或雷达等，用于捕获行驶车道信息以及车道周边环境信息，这样的车道信息例如是车道线分布、当前道路上车道数等；而车道环境信息例如是当前车道或相邻车道上其它车辆信息、车道隔离带、障碍物等。由于车辆行驶过程中车道及车道环境信息可能随时发生变化，因此这里将车载传感器102捕获的路况信息称为动态行驶信息dyn_sig。车载计算机103例如可以是车载mcu，利用车载传感器102采集的动态路况信息建立行驶走廊，从而实现安全地自动驾驶。这里车载计算机103可以采用现有技术中已有的走廊生成算法来基于车载传感器102采集的动态路况信息建立行驶走廊。
16.对于整个自动驾驶系统来说，仅仅依靠车身传感器信息进行捕捉数据很难达到全面、精确地环境信息探测，高精地图和定位作为一种被先行验证过的信息，可以弥补自动驾驶传感器功能缺陷，提供超视距的感知能力，比如，单纯依靠传感器无法准确输出弯道纵坡和横坡信息，当视线被遮挡，或曲率较小时，更需要高精地图提供的超视距信息，以便更有依据规划和控制车辆。因此作为一个示例，本发明还融合高精度地图进行环境预测，基于车载定位传感器(如图3中104所示)例如gps系统提供的高精度地图可以发出不同的道路环境信息给车载控制系统100进行车辆控制，例如，在发现前方道路施工信息，前方交通拥堵信息，距离收费站信息等情况时，将这些异常信息发送给车载控制端100，以根据前方特殊交通情况及时修订相应的可行驶走廊，且保证在一定安全停车距离下，该行驶走廊可用。
17.显然，当车辆由正常行驶路段进入例如隧道时，由于环境光线的突变，导致视觉传感器采集隧道内的车道信息发生困难甚至出现误判，便无法建立行驶走廊。因此，按照本发明，在车辆进入隧道时，利用隧道内传感器s或r提供的静态路况信号来独立或辅助车载计算机103完成行驶走廊的建立。按照本发明的一实施例，可以利用车载传感器检测到即将到来的隧道时，车载计算机103通过收发信机101从隧道传感器s或r接收静态路况信号sig。按照另一实施例，也可以利用车辆内设置的位置传感器104，来检测特定位置例如隧道的存在。当位置传感器104检测到即将进入隧道时，车载计算机103通过收发信机101从隧道传感器s或r接收静态路况信号sta_sig。按照本发明，为了区分来自收发信机101的信号是来自隧道传感器的路况信号sig或者是来自其它外部设备例如rsu的信号，可以设置路况信号sig为预定的格式，例如在信号报头中设置固定的标识符id。如此，车载计算机103在接收到由收发信机提供的信号时可基于标识符id来进行验证。
18.在车载计算机103确认收到来自隧道传感器的路况信号sig时，可以利用走廊生成算法，基于路况信号sta_sig或车载传感器的检测信号dyn_sig来建立行驶走廊。这里需要注意的是，在采用来自隧道传感器的路况信号sta_sig建立行驶走廊时，将隧道传感器的路况信号sta_sig视为车载传感器的信号dyn_sig，因此仍可采用车载计算机内预存储的走廊生成算法实现，而无需对该算法做任何改变。
19.图4示出根据本发明的一个示例的由车载控制系统建立行驶走廊的方法示意图，在本例中，仍以隧道作为特定位置的一个示例。在步骤401，行驶中的车辆上的车载控制系统100从车载传感器102获取指示车辆行驶道路的动态行驶信息的信号dyn_sig，这里的动态行驶信息可以是由车辆上安装的各种传感器检测到的与行驶相关的信息，例如由视觉传
感器检测到的当前行驶道路上不断变化的车道及车道行驶的其它车辆等信息，以及由车载雷达探测到的车道上周围辆信息以及车道环境信息，例如两侧的隔离带等。
20.在步骤403，在车辆行驶进入隧道的预定范围时，车载控制系统100通过收发信机101可以从位于隧道内固定设置的一个或多个传感器获取隧道内的静态路况信号sta_sig，包括当前行驶道路的车道情况和/或车道环境信息，例如隧道墙壁相对车道的位置信息。这里的预定范围可以是进入隧道前的预定距离以及整个隧道长度。
21.在步骤405，车载计算机103基于动态行驶信号dyn_sig与静态路况信号sta_sig中的至少一个信号，建立行驶路线走廊。按照一个示例，尽管车辆已经进入隧道前的预定距离，但仍可以仅基于来自车载传感器的动态行驶信号dyn_sig建立行驶走廊。而当车辆即将进入隧道时，可选择切换至利用来自隧道传感器的静态路况信号sta_sig代替动态行驶信号dyn_sig建立行驶走廊。按照另一实施例，由于雷达对环境光线无要求，因此车辆可组合静态路况信号sta_sig与动态行驶信号dyn_sig建立行驶走廊，例如可基于静态路况信号sta_sig中包含的车道信息以及动态行驶信号dyn_sig中由雷达检测到的墙壁位置信息建立行驶走廊，由此可以最优地利用最可靠的信号建立走廊。
22.图5示出根据本发明的另一实施例的建立行驶走廊的示意图，在本例中仍隧道为例予以说明。如图所示同，在步骤501，行驶中的车辆上的车载控制系统100从车载传感器102获取动态行驶信号dyn_sig，例如由视觉传感器检测到的当前行驶道路上不断变化的车道及车道行驶的其它车辆等信息，以及由车载雷达探测到的车道上周围辆信息以及车道环境信息，例如两侧的隔离带等。车载计算机103基于动态行驶信号dyn_sig建立行驶走廊，这里可以采用现有技术已知的技术来建立行驶走廊。
23.在步骤503，车载控制系统100探测车辆是否接近隧道。这里可以通过分析车载的视觉传感器102捕获的图像来判定是否有诸如隧道或桥洞的存在，也可以基于gps传感器104的定位信号来确认前方是否即将出现隧道或桥洞。
24.在步骤505，在车辆行驶进入隧道的预定范围时，指示收发信机101从位于隧道内固定设置的一个或多个传感器获取隧道内静态路况信号sta_sig，包括隧道内车道情况和/或例如隧道墙壁相对车道的位置信息。这里的预定范围可以是进入隧道前的预定距离。
25.在步骤507，车载控制系统对通过收发信机101接收到的静态路况信号sta_sig进行验证，包括信号质量检测，例如如果误码率过高则放弃当前信号并继续接收后续信号。在通过信号质量检测时则进一步确认信号来源，例如基于信号报头中的标识符id确定该信号是来自隧道传感器，可用于建立行驶走廊，而不是基它路侧单元等。
26.在步骤509，基于动态行驶信号dyn_sig与静态路况信号sta_sig中的至少一个信号，建立行驶路线走廊。按照一个示例，在车辆进入隧道前，保持采用车载传感器的动态行驶信号dyn_sig建立行驶走廊。而当车辆即将进入隧道时，切换至利用来自隧道传感器的静态路况信号sta_sig代替动态行驶信号dyn_sig建立行驶走廊。按照另一实施例，由于雷达对环境光线无要求，因此车辆可组合静态路况信号sta_sig与动态行驶信号dyn_sig建立行驶走廊，例如可基于静态路况信号sta_sig中包含的车道信息以及动态行驶信号dyn_sig中由雷达检测到的墙壁位置信息建立行驶走廊。
27.在步骤511，在车辆即将驶出隧道时，可转换回由车载传感器获取的动态信号dyn_sig建立行驶走廊，例如在无法继续收到来自隧道传感器的静态信号sta_sig时可启动这种
转换，也可以基于来自gps系统104的定位信号来启动转换。
28.以上结合特定实施例描述了本发明的车载控制系统及方法，但本发明并不限于上述实施例，例如本发明的方法可以通过车载计算机中的处理器执行存储于存储介质中的程序或指令来实现。本发明另一实施例提供的机器可读介质上存储有机器可读指令，该机器可读指令在被车载计算机执行时，使车载计算机执行前述的任一种方法。需要说明的是，本发明实施例中各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。
29.上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。