一种基于多种传感器的车辆自动驾驶系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多种传感器的车辆自动驾驶系统及方法，其结合了电子地图、激光雷达、GPS定位、陀螺仪来获取车辆和道路的实时信息，通过电子地图提供的行驶路线获取了初始的道路信息，在车辆行驶中激光雷达和GPS获取实时道路状态和车辆状态，最后通过陀螺仪结合电子地图、激光雷达、GPS的数据进行校正后取得最后的自动驾驶策略。本发明方法复杂度低，雷达策略和GPS策略可并行处理，实时性高；结合多种传感器，并利用不同传感器的数据进行互相校正和检验，使得算法可靠性高；只需获得电子地图提供的少量道路信息，无需进行实地采集，可适用于复杂环境。
【专利说明】一种基于多种传感器的车辆自动驾驶系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于车辆自动驾驶【技术领域】，具体涉及一种基于多种传感器的车辆自动驾 驶系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展和人们生活水平的提高，家用汽车数量正呈现井喷式的增长，据 统计2013年中国汽车数量已达到1. 8亿，大量的城市存在严重的交通拥堵，严重影响经济 和社会的发展。
[0003] 目前交通调度主要依赖交通信号，驾驶由驾驶员完成。在拥堵路段每个交通车辆 都是一个独立的单元，车辆间协调主要靠驾驶员的经验来实现，一旦驾驶员存在经验不足、 不遵守交通信号等情况，极易造成交通肇事，对本来已经拥堵不堪的交通无疑是雪上加霜。
[0004] 自动驾驶技术（即无人驾驶）是指依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全 球定位系统协同合作，让计算机在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。 随着传感器技术的不断发展，自动驾驶技术的应用成本逐渐降低，自动驾驶技术取得了长 足的发展。当前自动驾驶的方法主要可分为以下三类：
[0005] (1)在道路上添加标识物，如磁钉。通过车辆对标识物位置的感知，来确定车辆的 位置，再结合其他传感器的数据控制车辆的行驶。
[0006] (2)预先获取道路信息，如利用街景地图。车辆在自动驾驶时，不断比对当前道路 环境与预先获取到的道路环境，来实时校正车辆位置。
[0007] (3)完全自主行驶，无需预先获取道路信息，完全通过车辆自身对当前环境的感知 进行实时位置校正。
[0008] 上述汽车自动驾驶技术中，由于道路地图是预存于车辆内，其数据的更新依赖于 驾驶员的人工操作，更新频率不能够保证，并且，即使驾驶员能够做到及时更新，也可能由 于现有资源里没有关于道路的最新信息而使得最终得到的资料不能够反应当下的道路情 况，最终造成行车路线不合理，导航准确率不高，给行车带来不便。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于多种传感器的车辆 自动驾驶系统及方法，无需预先采集道路数据，能更好的适应突发情况较多的道路，具有较 高的实时性和可靠性。
[0010] 一种基于多种传感器的车辆自动驾驶系统，包括：通信单元、信息传感单元和车辆 控制单元；其中：
[0011] 所述的信息传感单元用于实时获取当前车辆的GPS坐标、当前道路宽度、周围障 碍物位置以及当前车辆的行驶方向；
[0012] 所述的车辆控制单元利用通信单元获取运营商提供的电子地图以确定车辆的导 航行驶路线，从而得到路线中各路口的位置信息以及各条道路的道路方向，进而根据当前 车辆的GPS坐标确定当前所在道路及其道路方向；进一步，车辆控制单元根据当前车辆的 行驶方向以校正当前所在的道路方向，进而利用校正后的道路方向去校准车辆的行驶方 向。
[0013] 所述的车辆控制单元根据当前道路宽度以及周围障碍物位置，判断出可行区域， 进而作出避障应对。
[0014] 所述的信息传感单元包括：
[0015] 激光雷达装置，用于实时获取当前道路宽度以及周围障碍物位置；
[0016] GPS模块，用于实时获取当前车辆的GPS坐标；
[0017] 陀螺仪，用于实时获取当前车辆的行驶方向。
[0018] 所述的车辆控制单元以采样间隔△t利用信息传感单元从当前开始获取n组车辆 的行驶方向Pi，Pn，n为大于1的自然数；若满足以下关系式则认为当前车辆的行驶 方向与所在的道路方向平行，并将当前所在的道路方向a校正为及；
【权利要求】
1. 一种基于多种传感器的车辆自动驾驶系统，包括：通信单元、信息传感单元和车辆 控制单元；其特征在于： 所述的信息传感单元用于实时获取当前车辆的GPS坐标、当前道路宽度、周围障碍物 位置以及当前车辆的行驶方向； 所述的车辆控制单元利用通信单元获取运营商提供的电子地图以确定车辆的导航行 驶路线，从而得到路线中各路口的位置信息以及各条道路的道路方向，进而根据当前车辆 的GPS坐标确定当前所在道路及其道路方向；进一步，车辆控制单元根据当前车辆的行驶 方向以校正当前所在的道路方向，进而利用校正后的道路方向去校准车辆的行驶方向。
2. 根据权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于：所述的车辆控制单元根据 当前道路宽度以及周围障碍物位置，判断出可行区域，进而作出避障应对。
3. 根据权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于：所述的信息传感单元包 括： 激光雷达装置，用于实时获取当前道路宽度以及周围障碍物位置； GPS模块，用于实时获取当前车辆的GPS坐标； 陀螺仪，用于实时获取当前车辆的行驶方向。
4. 根据权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于：所述的车辆控制单元以采 样间隔At利用信息传感单元从当前开始获取η组车辆的行驶方向P 1, β2··· βη，η为大 于1的自然数；若满足以下关系式则认为当前车辆的行驶方向与所在的道路方向平行，并 将当前所在的道路方向α校正为
其中：^为β η β 2··· β η的平均值，sthMS和Λ thMs均为预设的经验值。
5. 根据权利要求1所述的车辆自动驾驶系统，其特征在于：得到校正后的道路方向 a Mal后，所述的车辆控制单元以采样间隔△ t利用信息传感单元从当前开始获取η组车辆 的行驶方向P1, β2··· βη，η为大于1的自然数；若满足以下关系式则认为当前车辆的行驶 方向与所亦的道路方向偏差较并将当前车辆的行驶方向校正为a Mal ;
其中：及为β u β 2··· β n的平均值，Λ thMS为预设的经验值。
6. -种基于多种传感器的车辆自动驾驶方法，包括如下步骤： (1) 通过采集实时获取当前车辆的GPS坐标、当前道路宽度、周围障碍物位置以及当前 车辆的行驶方向； (2) 获取运营商提供的电子地图以确定车辆的导航行驶路线，从而得到路线中各路口 的位置信息以及各条道路的道路方向，进而根据当前车辆的GPS坐标确定当前所在道路及 其道路方向； (3) 根据当前车辆的行驶方向以校正当前所在的道路方向，进而利用校正后的道路方 向去校准车辆的行驶方向；同时，根据当前道路宽度以及周围障碍物位置，判断出可行区 域，进而作出避障应对。
7. 根据权利要求6所述的车辆自动驾驶方法，其特征在于：所述的道路方向以及行驶 方向均表不为与磁北极方向线的夹角。
8. 根据权利要求6所述的车辆自动驾驶方法，其特征在于：所述的步骤（3)中校正当 前所在道路方向的具体实现如下：以采样间隔△t利用信息传感单元从当前开始获取η组 车辆的行驶方向β D β 2··· β η，η为大于1的自然数；若满足以下关系式则认为当前车辆的 行驶方向与所在的道路方向平行，并将当前所在的道路方向α校正为及；
其中：^为β η β 2··· β η的平均值，sthMS和Λ thMS均为预设的经验值。
9. 根据权利要求6所述的车辆自动驾驶方法，其特征在于：所述的步骤（3)中校准车 辆行驶方向的具体实现如下：得到校正后的道路方向a Mal后，所述的车辆控制单元以采样 间隔At利用信息传感单元从当前开始获取η组车辆的行驶方向P1, β2···βη，η为大于1 的自然数；若满足以下关系式则认为当前车辆的行驶方向与所在的道路方向偏差较大，并 将当前车辆的行驶方向校正为ct Mal;
其中：^为β η β 2··· β n的平均值，Λ thMs为预设的经验值。
【文档编号】G08G1/0968GK104392625SQ201410693646
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】杨国青, 李红, 逄伟, 刘远源, 杨增辉, 吴朝晖 申请人:浙江大学, 江苏萝卜交通科技有限公司