一种行驶控制方法与流程

本发明涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种行驶控制方法。

背景技术

随着经济的发展以及人工智能技术的崛起，自动驾驶汽车也越来越受市场的关注。自动驾驶汽车指的是依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。市场预测自动驾驶汽车的普及可以实现降低交通事故发生率、降低交通拥堵程度、降低投入交通基础设施的成本、以及减少对环境的污染等效果。

但目前，自动驾驶领域的相关技术还并不成熟，使得自动驾驶车无法在实际道路中行驶。尤其是车辆在自动驾驶模式下，如何有效并精准识别信号灯，并根据信号灯的变化实现车辆起停，称为当前自动驾驶领域继续解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种行驶控制方法，在自动驾驶模式下，通过交通设备信号进行监测感知车辆行驶道路前方是否存在信号灯，并确定信号灯的状态，用于车辆根据识别到的信号灯的状态以及当前车速确定是否需要停车等待信号灯，使得在自动驾驶模式下的车辆可以在存在信号灯的路况中安全、平稳的驾驶。并且，通过交通设备信号进行监测感知车辆行驶道路前方是否存在信号灯的方式，可以更精准的识别信号灯状态。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种行驶控制方法，包括：

车辆中的车辆控制单元接收自动驾驶转换指令，并根据所述自动驾驶转换指令工作；

所述车辆控制单元通过所述车辆中的交通设备通信单元对监测范围内的交通设备信号进行监测；所述交通设备信号包括交通设备状态信息和交通设备变化时间；

当所述交通设备通信单元接收到所述交通设备信号时，

所述车辆控制单元根据所述车辆速度数据和待通过距离得到预计车辆通过时间，并对比所述车辆通过交通设备时间和所述交通设备变化时间；

当所述车辆通过交通设备时间大于所述交通设备变化时间，且所述交通设备信号为第一交通设备信号时、或当所述车辆通过交通设备时间不大于所述交通设备变化时间，且所述交通设备信号为第三交通设备信号时、或当所述交通设备信号为第二交通设备信号时，所述车辆控制单元根据所述待通过距离生成所述虚拟障碍物数据；

根据所述虚拟障碍物数据和车辆速度数据生成制动指令，用以所述车辆根据所述制动指令工作。

优选的，在所述确定所述交通设备信号是否为第一交通设备信号之前，所述方法还包括：

所述车辆控制单元根据车辆行驶路线信息确定车辆行驶方向信息；

确定与所述车辆行驶方向信息相对应的所述交通设备信号。

优选的，在所述根据所述自动驾驶转换指令工作之后，所述方法还包括：

所述车辆控制单元通过所述感知单元获取车辆环境信息。

进一步优选的，所述确定所述交通设备信号是否为第一交通设备信号具体为：

所述车辆控制单元解析所述车辆环境信息，确定所述车辆环境信息中是否包括交通设备图像信息；

当所述车辆环境信息中包括交通设备图像信息，且所述交通设备通信单元接收到所述交通设备信号时，根据交通设备图像信息和所述交通设备状态信息所述确定所述交通设备信号是否为第一交通设备信号。

进一步优选的，在所述车辆控制单元解析所述车辆环境信息，确定所述车辆环境信息中是否包括交通设备图像信息之前，所述方法还包括：

所述车辆控制单元对所述车辆环境信息进行解析，确定所述车辆环境信息中是否包括第一障碍物信息；

当所述车辆环境信息中包括所述第一障碍物信息时，根据所述车辆环境信息确定车辆与第一障碍物的距离数据；

当所述车辆与第一障碍物的距离数据小于预设车距距离数据时，所述车辆控制单元生成减速指令，用以所述车辆根据所述减速指令工作。

进一步优选的，当所述车辆环境信息中包括所述第一障碍物信息时，所述方法还包括：

根据所述车辆环境信息确定车辆与第一障碍物的距离数据；

根据所述车辆与第一障碍物的距离数据和所述车辆速度数据和生成跟随指令，用以所述车辆根据所述跟随指令工作。

进一步优选的，所述车辆控制单元获取待通过距离具体为：

根据所述车辆环境信息确定所述待通过距离。

进一步优选的，在所述车辆根据所述制动指令工作之后，所述方法还包括：

对所述交通设备信号进行监测；

当所述交通设备信号由所述第三交通设备信号变为所述第一交通设备信号时，所述车辆控制单元生成启动指令，用以所述车辆根据所述启动指令工作；

或者所述车辆控制单元根据所述交通设备变化时间生成启动指令，用以所述车辆根据所述启动指令工作。

进一步优选的，在所述车辆控制单元根据所述交通设备变化时间生成启动指令之前，所述方法还包括：

所述车辆控制单元通过感知单元获取车辆环境信息；

所述车辆控制单元对所述车辆环境信息进行解析，确定所述车辆环境信息中是否包括第二障碍物信息；

当所述车辆环境信息中不包括所述第二障碍物信息时，所述车辆控制单元根据所述交通设备变化时间生成所述启动指令。

进一步优选的，所述制动指令、所述减速指令、所述跟随指令和所述启动指令中的纵向加速度数据，在预设加速度数据阈值内。

本发明实施例提供的行驶控制方法，在自动驾驶模式下，通过交通设备信号进行监测感知车辆行驶道路前方是否存在信号灯，并确定信号灯的状态，用于车辆根据识别到的信号灯的状态以及当前车速确定是否需要停车等待信号灯，使得在自动驾驶模式下的车辆可以在存在信号灯的路况中安全、平稳的驾驶。并且，通过交通设备信号进行监测感知车辆行驶道路前方是否存在信号灯的方式，可以更精准的识别信号灯状态。

附图说明

图1为本发明实施例提供的行驶控制方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例提供的行驶控制方法，实现于无人驾驶车辆中，用于自动识别并根据道路上的信号灯控制车辆起停，其方法流程图如图1所示，包括如下步骤：

步骤110，车辆控制单元接收自动驾驶转换指令，并根据自动驾驶转换指令工作；

具体的，无人驾驶车辆中包括车辆控制单元、交通设备通信单元和感知单元。其中，车辆控制单元可以理解为用于控制车辆行驶的控制模块。交通设备通信单元可以理解为专用于道路中基础交通设施进行通信的模块，交通设备通信单元可以根据通信协议获取在交通设备信号辐射范围内的交通设备信号。本实施例中主要涉及的道路中基础交通设施为交通信号灯。感知单元可以理解为对车辆周围环境进行感知的模块。感知单元包括激光雷达模块、超声波雷达模块和摄像模块。激光雷达模块和超声波雷达模块用于对车辆车身的附近物体进行探测。摄像模块用于对车辆周围360°的环境状况进行图像采集。

当车辆控制单元接收用户输入的自动驾驶转换指令时，无人驾驶车辆进入自动驾驶模式。自动驾驶转换指令可以是用户通过无人驾驶车辆中的显示屏输入的，也可以是通过服务器或其他遥控装置远程输入的。

需要说明的是，本发明实施例中的无人驾驶车辆不仅包括上述车辆控制单元、交通设备通信单元和感知单元，本实施例中只列举了与本技术方案相关的各个单元，本领域技术人员可以根据需要设置其他实现无人驾驶车辆行驶的相关装置或单元。

优选的，交通设备信号辐射范围为半径五百米。

步骤120，车辆控制单元通过交通设备通信单元对监测范围内的交通设备信号进行监测；

具体的，道路上的信号灯中具有可以向外辐射交通设备信号的装置，车辆控制单元可以通过交通设备通信单元对监测范围内的交通设备信号进行监测。当车辆驶入信号灯输出交通设备信号的辐射范围内时，交通设备通信单元可以接收到信号灯输出的交通设备信号。

进一步具体的，车辆控制单元先根据行驶任务获取车辆行驶路线信息，也就是获取车辆需要遵循的实行路线，然后在根据车辆行驶路线信息确定车辆行驶方向信息，也就是确定当前车辆的行驶方向，最后确定与车辆行驶方向信息相对应方向的交通设备信号为需要车辆控制单元进一步处理的交通设备信号。这一过程可以理解为确定路口中的、多个信号灯中的具体那一个信号灯为当前车辆需要观测的信号灯的过程。

交通设备信号包括交通设备状态信息和交通设备变化时间。交通设备状态信息可以理解为当前信号灯的状态，表示当前信号灯是红灯、黄灯或绿灯。交通设备变化时间可以理解为表示当前信号灯进入下一个状态所需的时间。例如，当前信号灯为红灯，在五十秒后会变为绿灯，则车辆获取到的交通设备信号中的交通设备状态信息为“红灯”，交通设备变化时间为“五十秒”。

在车辆控制单元通过交通设备通信单元对监测范围内的交通设备信号进行监测的同时，车辆控制单元通过也通过感知单元获取车辆环境信息。车辆环境信息包括图像数据、视频数据、雷达数据等形式的可反应车辆当前环境状态的数据。

步骤130，车辆控制单元根据车辆速度数据和待通过距离得到预计车辆通过时间；

具体的，首先，车辆控制单元对车辆环境信息进行解析，根据车辆环境信息中的信息确定待通过距离。待通过距离为车辆与信号灯之间的距离加预留停车距离，或车辆与停车线之间的距离。当车辆控制单元对车辆环境信息进行解析后，既得到了车辆与信号灯之间的距离，也得到了车辆与停车线之间的距离，则将车辆与停车线之间的距离作为待通过距离。当车辆控制单元对车辆环境信息进行解析后，只得到了车辆与信号灯之间的距离，则车辆与信号灯之间的距离加预留停车距离作为待通过距离。也就是说，当车辆环境信息所代表的前方道路图像中，既可以识别到信号灯，又可以识别到停车线时，车辆需要在停车线而不是信号灯前停车，因此将车辆与停车线之间的距离作为车辆与交通设备的距离数据。而当车辆环境信息所代表的前方道路图像中，只能识别到信号灯时，车辆只需要在信号灯前一定距离停车即可，因此需要将车辆与信号灯之间的距离再加上预设的预留停车距离作为待通过距离。

然后，车辆控制单元需要根据当前车辆速度数据和待通过距离得到预计车辆通过时间。预计车辆通过时间可以理解为车辆通过待通过距离所需时间。

步骤140，确定交通设备信号的状态，并确定车辆通过交通设备时间是否大于交通设备变化时间；

具体的，根据交通设备状态信息可将交通设备信号分为代表了当前信号灯为“绿灯”的第一交通设备信号，以及代表了当前信号灯为“黄灯”的第二交通设备信号和代表了当前信号灯为“红灯”的第三交通设备信号。当交通设备通信单元接收到交通设备信号时，说明车辆行驶方向前方有信号灯，需要车辆根据信号灯的状态做出相应控制反应。并且，在车辆做出相应控制反应时，还需要结合当前车辆行驶速度，确定以车辆当前的速度，是否可以在信号灯变灯时间内通过信号灯。

进一步具体的，当交通设备信号为“绿灯”的第一交通设备信号，且车辆通过交通设备时间大于交通设备变化时间时，说明以车辆当前的速度，无法在信号灯由“绿灯”变为“红灯”的变灯时间内通过信号灯，执行下述步骤150。

当交通设备信号为“黄灯”的第二交通设备信号时，说明当前信号灯为需要车辆减速行驶的“黄灯”，则同样执行下述步骤150。

当交通设备信号为“红灯”的第三交通设备信号，且车辆通过交通设备时间不大于交通设备变化时间时，说明以车辆当前的速度，在车辆到达信号灯前时，信号灯不会由“红灯”变为“绿灯”，也就是说，即使车辆与信号灯停车线还有一段距离，但当车辆行驶到停车线前时，信号灯仍然是“红灯”则同样执行下述步骤150。

在一些优选的实施例中，车辆控制单元不仅根据交通设备信号确定信号灯的状态，还通过车辆环境信息中的交通设备图像信息辅助确定信号灯的状态。

进一步具体的，车辆控制单元解析通过感知单元的到的车辆环境信息，确定车辆环境信息中是否包括交通设备图像信息，也就是确定当前行驶方向的道路中是否具有信号灯。当车辆环境信息中包括交通设备图像信息，且交通设备通信单元接收到交通设备信号时，说明通过车辆环境信息所示车辆前方图像，以及接收到的交通设备信号，均可以确定当前行驶方向的道路中具有信号灯。则车辆控制单元根据交通设备状态信息，并结合识别到的交通设备图像信息中信号灯的颜色，确定交通设备信号是否为代表了“绿灯”的第一交通设备信号。

在一些更优的实施例中，为避免因前方车辆遮挡，使得本可以拍摄到信号灯的感知单元所获取到的车辆环境信息中不包括交通设备图像信息，因此车辆需要与前车保持一定距离，以便车辆观测信号灯。

进一步具体的，当车辆控制单元确定当前行驶方向的道路中具有信号灯时，且车辆与信号灯距离或车辆与停车线距离小于预设观测距离时，车辆控制单元对通过感知单元获取到的车辆环境信息进行解析，确定车辆环境信息中是否包括第一障碍物信息。第一障碍物信息可以理解为预设范围内的车辆当前行驶路线前方车辆。

当车辆环境信息中包括第一障碍物信息时，说明在当前车辆前方可能存在影响本车通过信号灯的车辆，则车辆控制单元根据车辆环境信息确定车辆与第一障碍物的距离数据，也就是确定车辆与前车之间的距离。当车辆与第一障碍物的距离数据小于预设车距距离数据时，说明本车辆与前车之间的距离可能会影响到本车辆观测信号灯，则车辆控制单元生成减速指令，用以车辆根据减速指令工作，使得车辆与前车保持一定距离。

在一些更优的实施例中，在车辆控制单元确定交通设备信号是否为第一交通设备信号之前，需要确定当前路况是否处于排队等待通过信号灯的状态。如果当前路况处于排队等待通过信号灯的状态，则车辆在停止线前，都会在保持一定距离的前提下，跟随当前行驶路线前方的车辆，排队等待通过信号灯。而如果当前路况并不处于排队等待通过信号灯的状态，则车辆控制单元确定交通设备信号是否为第一交通设备信号。

进一步具体的，当车辆环境信息中包括第一障碍物信息时，说明当前车辆前方可能存在影响本车通过信号灯的车辆，则车辆控制单元根据车辆环境信息确定车辆与第一障碍物的距离数据。也就是确定车辆与前车之间的距离。在得到了车辆与第一障碍物的距离数据后，车辆控制单元根据车辆与第一障碍物的距离数据和车辆速度数据，并结合预设车距距离数据生成跟随指令，也就是根据当前车辆与前方车辆的距离、当前车辆的行驶速度和预设的需要与前车保持的安全距离生成用于控制当前车辆行驶速度和方向的跟随指令，用以当前车辆根据以合适的速度跟随前车，直至车辆行驶到停车线前。如何确定车辆是否行驶到了停车线前，可以有车辆与停车线之间的距离确定。而车辆与停车线之间的距离可以由辆控制单元对车辆环境信息进行解析得到。具体确定方法可参考下述步骤130中的描述。

步骤150，当车辆不能通过信号灯时，车辆控制单元根据待通过距离生成虚拟障碍物数据；

具体的，当通设备信号不为第一交通设备信号，也就是当前信号灯为需要车辆减速行驶的“黄灯”或需要车辆制动的“红灯”时，或当车辆通过交通设备时间大于交通设备变化时间，也就是车辆无法在信号灯变灯时间内通过信号灯时，都代表了车辆不能通过信号灯。则车辆控制单元会将信号灯当成一个虚拟的障碍物处理，使得车辆在信号灯前停车。

进一步具体的，车辆控制单元将待通过距离输入虚拟障碍物生成模型中，由虚拟障碍物生成模型根据待通过距离生成虚拟障碍物数据。虚拟障碍物数据包括虚拟障碍物的位置数据和大小数据。

在一些优选的实施例中，当通设备信号为需要车辆制动的“红灯”的第三交通设备信号时，车辆控制单元根据交通设备变化时间确定信号灯由“红灯”变为“绿灯”时的时间，并对比车辆通过交通设备时间和交通设备变化时间，确定车辆通过交通设备时间是否小于交通设备变化时间。当车辆通过交通设备时间大于交通设备变化时间时，说明车辆通过待通过距离所需时间大于信号灯变灯的时间，也就是说，以车辆当前的速度，在车辆抵达信号灯停车线前，信号灯就已经由“红灯”变为“绿灯”了，因此车辆可以按照当前速度继续行驶通过信号灯。

步骤160，根据虚拟障碍物数据和车辆速度数据生成制动指令，用以车辆根据制动指令工作；

具体的，车辆控制单元根据虚拟障碍物的位置数据和大小数据以及当前车辆速度数据生成控制车辆制动的制动指令，使得车辆可以在指定位置前停车。

步骤170，当信号灯由“红灯”变为“绿灯”时，车辆控制单元生成启动指令，用以车辆根据启动指令工作；

具体的，在车辆根据制动指令工作之后，也就是在车辆根据信号灯停车之后，当信号灯由“红灯”变为“绿灯”时，在车辆前方没有干扰的情况下，车辆应随着信号灯的变化而启动。

进一步具体的，车辆控制单元首先根据交通设备变化时间确定信号灯由“红灯”变为“绿灯”时的时间。当系统时间到达信号灯由“红灯”变为“绿灯”的时间时，车辆控制单元对车辆环境信息进行解析，确定车辆环境信息中是否包括第二障碍物信息。第二障碍物信息可以理解为干扰车辆通过信号灯的障碍物，例如红灯时仍在横穿马路的行人。当车辆环境信息中不包括第二障碍物信息时，说明车辆前方道路满足车辆启动要求，车辆控制单元根据交通设备变化时间生成启动指令，使得车辆根据信号灯的变化起动。当车辆环境信息中包括第二障碍物信息时，说明当前车辆前方存在干扰车辆行驶的情况，车辆需要等待干扰物消失后，也就是待车辆环境信息中不包括第二障碍物信息后，车辆控制单元才会生成启动指令，使得车辆根据信号灯的变化起动。

或者，在交通设备通信单元接收到交通设备信号后，也就是车辆第一次观测到前方道路中具有信号灯时，车辆会持续对交通设备信号进行监控，并确定是否存在信号灯由“红灯”变为“绿灯”的情况。当交通设备通信单元监测到交通设备信号由第三交通设备信号变为第一交通设备信号时，说明前方道路中信号灯由“红灯”变为“绿灯”，则车辆控制单元对车辆环境信息进行解析，确定车辆环境信息中是否包括第二障碍物信息，并执行上述车辆环境信息中是否包括第二障碍物信息，确定是否生成启动指令的步骤。

在一些优选的实施例中，上述制动指令、减速指令、跟随指令和启动指令中的纵向加速度数据，均在预设加速度数据阈值内。预设加速度数据阈值为-2.5m/s²至+1.5m/s²。

可以理解的是，上述步骤120-170实现与整个车辆的自动驾驶过程中。

本发明实施例提供的一种行驶控制方法，在自动驾驶模式下，通过交通设备信号进行监测感知车辆行驶道路前方是否存在信号灯，并确定信号灯的状态，用于车辆根据识别到的信号灯的状态以及当前车速确定是否需要停车等待信号灯，使得在自动驾驶模式下的车辆可以在存在信号灯的路况中安全、平稳的驾驶。并且，通过交通设备信号进行监测感知车辆行驶道路前方是否存在信号灯的方式，可以更精准的识别信号灯状态。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom动力系统控制方法、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。