自动驾驶柔性轨道路面监测系统及信号扫描方法与流程

1.本公开属于路面监测技术领域，尤其涉及自动驾驶柔性轨道路面监测系统及信号扫描方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.目前导航系统主要依靠：gps、北斗等，定位精度相对较差。可能存在信息错误或不及时反馈的情况。
4.目前的路况车况监测：车辆自主安装携带的车载设备，通过摄像头采集视频图像、各种雷达测车速以及与其他车的距离等几个因素综合分析判断后，属于主动分析，无法准确、及时的监测或预判到危险性并做出准确判断的，会造成极大的安全隐患。
5.发明人在研究中发现，为了更好的实现无人驾驶，现有相关技术还公开了网格化划分路面，但是目前的上述划分方式及具体的路面检测技术均不能实现对路面占用情况的准确监测，存在漏检及误检的情况，路面占用情况为无人驾驶技术最关键的技术，若该数据监测有误，则极大影响后续的自动驾驶的精确控制。
6.因此，从上述导航及车况监测方面，目前的无人驾驶技术均存在不够准确及时的检测信息的问题，信息的滞后直接影响无人驾驶车辆的正常运行，因此，本技术所解决的核心技术问题之一是：如何确保对于行驶路面信息检测的实时性及准确性。


技术实现要素：

7.为克服上述现有技术的不足，本公开提供了自动驾驶柔性轨道路面监测系统及信号扫描方法，能够实现浮动区段内点阵传感器区域实时准确的检测。
8.为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
9.第一方面，公开了自动驾驶柔性轨道路面监测系统，用于对压力检测单元信号扫描来确定压力检测单元的工作状态，包括：路面监测装置及控制器；
10.所述路面监测装置均与控制器电连接，所述控制器被配置为：
11.对路面监测装置中的任一列压力检测单元发送脉冲电信号，对每一行压力检测单元进行判断，如果任意一行或者多行均能检测到由传感器闭合传递过来的接触短路脉冲信号，则判断为该交叉点为传感器触发状态，并将该状态实时发送进行显示；
12.按周期循环扫描，获得整个区域传感器的接触闭合状态。
13.进一步的技术方案，所述控制器还与脉冲信号发生单元通信，脉冲信号发生单元基于接收的控制器的指令发出对应的脉冲信息并传输至路面监测装置中的压力检测单元。
14.进一步的技术方案，所述对压力检测单元信号扫描在确定压力检测单元为完整性之后进行。
15.进一步的技术方案，所述控制器在控制扫描的过程中记录扫描的行数及标记交叉
点的闭合信息，在扫描结束后，输出传感器的阵列工作状态。
16.进一步的技术方案，所述路面监测装置所在的路面被划分为若干进路式点阵，不同进路式点阵可组成为若干可调位置和长度的浮动区段，每个进路式点阵均具有唯一编号，用于确定车辆的准确位置，每个进路式点阵设若干路面监测装置。
17.进一步的技术方案，所述控制器被设置在路旁监测装置内，压力检测单元均连接至总线，通过总线将数据传输至控制器。
18.进一步的技术方案，所述路面监测装置包括：
19.沿第一方向及第二方向分别布置的线路，第一方向及第二方向的线路相交，相交点布置有压力检测单元；
20.第一方向的线路一端的压力检测单元串联有单向导通单元及匹配电阻单元，所述匹配电阻单元连接至该端压力检测单元所在第二方向的线路上。
21.进一步的技术方案，所有进路按照东西南北方向定义，确保每个浮动区段、进路点阵，据有确定的方向参数，包括gps参数也就是位置信息，每个进路的宽度为一个车道，长度为可调长度的不同浮动区段。
22.进一步的技术方案，所述压力检测单元为射频识别卡，探头接收射频识别卡检测的信号并传输至路旁监测装置。
23.进一步的技术方案，所述单向导通单元为单向二极管或者开关可控的三极管。
24.进一步的技术方案，所述压力检测单元以金属物体为依附物，位于同一方向的压力检测单元之间为等间距分布或不等间距分布，以确保全面监测路面的占用状态。
25.进一步的技术方案，所述压力检测单元所在金属物体表面进行塑封防水处理，按照垂直于路面方向敷设，表面以油漆进行处理实现防水防锈绝缘。
26.进一步的技术方案，所述压力检测单元采用冗余布置。
27.进一步的技术方案，所述路旁监测装置通过有线或者无线的方式传输至就近服务区内设置的监测站，同时上报至总的服务站，通过无线传输的方式与车载控制器实时通讯。
28.第二方面，公开了自动驾驶柔性轨道路面监测系统的信号扫描方法，用于对压力检测单元信号扫描来确定压力检测单元的工作状态，包括：
29.对路面监测装置中的任一列压力检测单元发送脉冲电信号，对每一行压力检测单元进行判断，如果任意一行或者多行均能检测到由传感器闭合传递过来的接触短路脉冲信号，则判断为该交叉点为传感器触发状态，并将该状态实时发送进行显示；
30.按周期循环扫描，获得整个区域传感器的接触闭合状态。
31.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
32.1、本公开技术方案的目的在于实现对压力检测单元的信号扫描，确定其工作状态，其是在确定其完整性之后进行的，基于区域内传感器为完整的、正常的设备之后，进行传感器状态的扫描，能够准确及时的将其状态进行展示出来，便于后续的驾驶控制，当扫描时，传感器处于闭合状态，则说明该部分区域对应的路面被占用，否则为不被占用，基于路面的占用情况确定车辆是否继续前行。
33.2、本公开技术方案利用上述路面监测装置实现了精确实时地监控全路况车况状态，路况车况信息可靠，实现全路况透明化。
34.3、本公开技术方案针对压力检测单元在受到一定的压力后金属片会接触产生短
路，依托横纵向交叉点是否接触短路判断有无人员或车辆，在无车辆或者人员在上方时，由于整体横向和纵向的回路都是开路状态，无法确保传感器是否损坏中间断裂等等，增加了高阻状态，可以检测传感器信号通路完整性。
35.4、本公开技术方案路面监测装置采集的实时路况、车况的数据被高频次的采集并通过有线或者无线的方式传输到就近服务区内设置的监测总机或服务器，并上报给总的服务站。通过与车载接收器实时对接，并结合汽车自带服务器综合智能分析判断后，做出及时的变道或超车措施，保障安全可靠。
36.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
37.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
38.图1为本公开实施例传感器信号扫描流程图；
39.图2为本公开实施例进路式点阵化划分结构示意图；
40.图3为本公开实施例公路浮动区段结构示意图；
41.图4为本公开实施例点阵路面监测装置传感器布置示意图；
42.图5为本公开实施例点阵路面监测装置射频识别卡布置示意图；
43.图6为本公开实施例系统流程图；
44.图7为本公开实施例传感器自检流程图。
具体实施方式
45.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
46.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
47.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
48.实施例一
49.参见附图1所示，本实施例公开了自动驾驶柔性轨道路面监测系统，包括：第一方面，公开了自动驾驶柔性轨道路面监测系统，用于对压力检测单元信号扫描来确定压力检测单元的工作状态，包括：路面监测装置及控制器；
50.所述路面监测装置均与控制器电连接，所述控制器被配置为：
51.对路面监测装置中的任一列压力检测单元发送脉冲电信号，对每一行压力检测单元进行判断，如果任意一行或者多行均能检测到由传感器闭合传递过来的接触短路脉冲信号，则判断为该交叉点为传感器触发状态，并将该状态实时发送进行显示；
52.按周期循环扫描，获得整个区域传感器的接触闭合状态。
53.控制器还与脉冲信号发生单元通信，脉冲信号发生单元基于接收的控制器的指令发出对应的脉冲信息并传输至路面监测装置中的压力检测单元。
54.对压力检测单元信号扫描在确定压力检测单元为完整性之后进行。
55.控制器在控制扫描的过程中记录扫描的行数及标记交叉点的闭合信息，在扫描结束后，输出传感器的阵列工作状态。
56.具体的，参见附图6所示，首先进行系统初始化，判断传感器的完整性，若完整，则扫描探测区域的状态，若不完整，则发出传感器故障信号并将故障信息发送至后端，进行维修或者更换，由于每个传感器具有自己的编码及位置，因此，能够及时准确的找到所在的位置，扫描探测区域的状态后，发送区域内传感器状态信息至控制器或者监测装置。
57.对压力检测单元的完整性进行实时检测，目的是确保整个路面的压力检测单元均为正常工作状态，均能检测到压力信号，避免某些传感器的失灵导致检测压力信息不完整的情况，在所有的压力检测单元为完整的情况下，路面的所有车辆及其他物等均可被检测到，能够实时的确保路况的检测信息的准确性。
58.更为具体的例子，参见附图7所示，判断浮动区段内点阵传感器区域完整性：
59.首先对a1这一列发送正向脉冲电信号，对每一行进行判断，如果b1到b20每一行都能检测到大阻值匹配电阻传递过来的非接触短路闭合回路信息，说明横向的传感器都是完整的。同理对b21这一行发送脉冲电信号，对每一列进行判断，如果a1到a23每一列都能检测到由匹配电阻传递过来的脉冲信号，说明纵向的传感器都是完整的。
60.为了更好的说明上述方案，关于柔性轨道进路式点阵结构解释如下：参见附图2、3所示，将公路路面按照一定规则划分为不同监测区段，并实现进路式点阵化：每个进路式点阵都有唯一编号，以京沪高速公路为例，比如“京沪0123092101”，区段、点阵采用长(车行方向)1米可调，宽(公路宽度方向)0.5米可调。并可组成为若干不同的可调整位置和长度的浮动区段。
61.公路浮动区段和进路式点阵化划分规则如下：
62.汽车前进的方向为y轴，路面左右宽度方向为x轴，s(sectiom)代表区段，每个s等于3y/6x相邻面积，大约3米*3米国内车道宽度。一般一辆车对应占用一个s。
63.所有进路会按照东西南北等方向定义，保证线路有方向，也就是每个区段、点阵和进路，都是有确定的方向参数的，包括gps参数也就是位置信息。每个进路的宽度规定为一个车道，长度为可调长度的不同浮动区段。
64.路面监测装置采集的实时路况、车况的数据被高频次的采集并通过有线或者无线的方式传输到就近服务区内设置的监测总机或服务器，并上报给总的服务站。通过与车载接收器实时对接，并结合汽车自带服务器综合智能分析判断后，做出及时的变道或超车措施，保障安全可靠。
65.具体的，地面监测装置，包括：
66.沿第一方向及第二方向分别布置的线路，第一方向及第二方向的线路相交，相交点布置有压力检测单元；
67.第一方向的线路一端的压力检测单元串联有单向导通单元及匹配电阻单元，所述匹配电阻单元连接至该端压力检测单元所在第二方向的线路上。
68.第一方向及第二方向线路相交的夹角为70-90度，在该实施例子中为垂直布置，方
向为横纵向布置。
69.每个浮动区段内若干点阵传感器都以金属物体为依附物，横纵向金属物之间有很小的缝隙暂定为50mm左右，在受到一定的压力后金属片会接触产生短路，依托横纵向交叉点是否接触短路判断有无人员或车辆，在无车辆或者人员在上方时，由于整体横向和纵向的回路都是开路状态，无法确保传感器是否损坏中间断裂等等。
70.本公开技术方案利用电阻与二极管的组合解决了普通开关量传感器只有闭合断开两种信号，无法监测设备信号通路是否完整的问题，特殊的增加了第三种高阻状态，可以检测传感器信号通路完整性。
71.为了确保传感器的监测完整性，其中每个节点均为图4所示结构。在整区域末端a1和b21上有如图4所示接法的匹配电阻和信号控制二极管。其中匹配电阻阻值较高，列如100kω，传感器正常报警状态下闭合阻值不会超过100ω，能可靠的和传感器触发形成的闭合信号区分开。同时跟匹配电阻相连的二极管能有效保证传感器信号扫描时候信号的流向，多点触发时互相之间不会通过匹配电阻造成干扰。
72.在另一实施例子中，每个进路式点阵设地面监测装置，监测装置可以采用压力型传感器，也可以采用射频识别卡相对每一个车轮，每个进路点阵上无监测死角，以便可靠监测区段、点阵路面是否被占用。
73.具体的，如图5所示，把路面监测装置的压力传感器方案更换为在每个点阵合适位置布设射频识别卡，并在可识别定的区域内合适位置设置一个探头，当某个位置的射频卡被车、足够大的物或人为遮挡，探头会及时监测到并把信息传输到路旁监测装置，可靠监测路面是否被占用。
74.在一实施例中，单向导通单元为单向二极管或者开关可控的三极管。当为开关可控的三极管时，利用控制器发出对应的控制信号控制三极管的开通及闭合，实现单向导通。
75.压力检测单元以金属物体为依附物，位于同一方向的压力检测单元之间为等间距分布或不等间距分布，以确保全面监测路面的占用状态。
76.压力检测单元所在金属物体表面进行塑封防水处理，按照垂直于路面方向敷设，表面以油漆进行处理实现防水防锈绝缘。
77.每个进路式点阵、地面监测装置的排列设置、路旁监测装置，传感器布置采用冗余方式，相对每一个车轮(或足够大的异物、行人、非机动车等)每个进路式点阵上无监测死角，路旁监测装置实时监测区段、点阵占用情况。由于高速公路车速最高限速120km/h,即33.33米/秒，因此，监测速度应该微秒级，并且确保超速车辆监控，不会丢车。
78.路旁监测装置通过有线或者无线的方式传输至就近服务区内设置的监测站，同时上报至总的服务站，通过无线传输的方式与车载控制器实时通讯。
79.具体的，路旁监测装置：可以每间隔一定距离如200米的路边，设置路旁监测装置(含采集传输模块)，主要功能是采集处理并传输信息，装置采用点阵监控技术，实时接收传感器压力变化信息(采样频率也为微秒级)或射频卡是否被遮挡，同时实时监测装置将采集到的动态信息及时传输给监测站。
80.后端监测服务站：每隔一定区间比如40-50km，也就是两个高速公路服务区的距离，设置服务区监测站，收集整理服务区管辖路径内所有的车况监测信息，及时传输给相邻区间车辆，并且向总服务站传输时实路径车况。
81.与汽车的实时信息传输：通过路旁监测装置与车载接收器、车载显示器实时无线方式传输(建议采用5g传输，保证传输速率微秒级)。
82.控制车辆：车载接收器提供标准协议接口,将路况车况信息等运算结果提供给汽车自带服务器，并借助车辆自身设备进行综合智能分析判断后，做出及时的变道或超车措施，保障安全可靠。
83.本公开技术方案每隔一段进路的若干点阵构成为一区段，这一区段是可根据实际需求进行浮动调整的，包括位置和大小。
84.柔性轨道化，具体为将公路按照一定规则划分成若干进路，并细化为进路式点阵，再将这些所有点阵连接起来，划分为轨道区段，类似于铁路的轨道区段，这样按照轨道化区段使用原则，规划进路的进入、占用、出清，每辆车必须严格按照监测管理站规划的既定运行轨道g行驶，同时锁定周围车辆，严禁进入轨道g中。由于轨道(进路)可以根据车况和路况灵活锁定和解锁，因此称为柔性轨道，或者柔性轨道化。
85.实施例二
86.本公开实施例子提供了路面结构，所述路面结构上铺设有上述实施例子一中的用于自动驾驶的点阵路面监测装置。
87.以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
88.上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。