基于车路协同的自动驾驶导航系统、方法及装置与流程

本发明属于电子信息技术领域，尤其涉及一种基于车路协同的自动驾驶导航系统、方法及装置。

背景技术：

随着计算机科学和机器人技术的发展，自动驾驶车辆在军事、民用和科学研究等诸多方面得到了广泛的应用，它集中了结构学、电子学、控制论和人工智能等多学科的最新研究成果，具有广阔的应用前景。美国电气和电子工程师协会(ieee)预测，至2040年自动驾驶车辆所占行驶车辆的比例将达到75％。

在传统的智能驾驶技术中，自动驾驶车辆需配备大量的传感器如摄像头、激光雷达、gps、惯性单元等，再通过复杂的建图、定位、及目标识别算法，识别出人类可以理解的模式，然后基于人类驾驶的规则做出转弯、制动、加速、规避行人、遵守交通规则等合适的控制动作。然而高维度的状态信息和庞大的计算开销，使得现有的智能自动驾驶车辆极其昂贵。

因此，基于车路通信与车车通信技术的车路协同技术应运而生，车路通信(vehicletoinfrastructure，v2i)即车载端设备(onboardunit，obu)与路侧端设备(roadsideunit，rsu)之间的通信，常用于车路信息采集(上行)、路况信息广播(下行)、以及车与车之间的通信中继，车车通信(vehicletovehicle，v2v)包括了车与车、以及车与行人之间的信息交互，也称为车载自组网(vehicularad‐hocnetwork，vanet)。目前，基于车路协同技术的智能交通系统(intelligenttransportsystem，its)通过在道路基础设施上安置无线发射等装置，来给车辆广播地理信息以及交通标识，构建的高精地图也通过标注道路语义信息，来给车辆更多的感知信息。然而，此类方法只能给出如道路车道线、交通标识、红绿灯等交通静态信息，交通动态信息只能通过车辆传感器获取，导致智能自动驾驶车辆仍需配备昂贵的感知设备，才能进行目标检测，以及动态避障。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于车路协同的自动驾驶导航系统、方法及装置，旨在解决由于现有技术无法提供一种有效的自动驾驶导航方法，导致自动驾驶导航系统架设成本或者车辆配置成本高、且提供的导航地图不精确的问题。

一方面，本发明提供了一种基于车路协同的自动驾驶导航系统，所述系统包括：

目标检测设备，用于对道路中的目标物体进行探测，并获取所述目标物体的目标gps信息；

与所述目标检测设备连接的中心控制服务器，用于将获取到的所述目标物体的所述目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过所述标注和刷新后的导航地图对自动驾驶车辆进行导航；以及

路基设施，安置在所述道路两侧，用于固定所述目标检测设备。

另一方面，本发明提供了一种上述基于车路协同的自动驾驶导航系统的自动驾驶导航方法，所述方法包括下述步骤：

控制所述目标检测设备发射目标探测射线，通过所述目标探测射线对所述道路中的所述目标物体进行探测；

当探测到所述目标物体时，控制所述目标检测设备计算所述目标物体与所述目标检测设备的相对位置；

根据所述相对位置和预先获取的、所述目标检测设备所固定的所述路基设施的路基gps信息，控制所述目标检测设备计算所述目标物体的目标gps信息，并将计算得到的所述目标gps信息发送给与所述目标检测设备连接的所述中心控制服务器；

控制所述中心控制服务器将接收到的所述目标物体的所述目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过所述标注和刷新后的导航地图对自动驾驶车辆进行导航。

另一方面，本发明提供了一种上述基于车路协同的自动驾驶导航系统的自动驾驶导航装置，所述装置包括：

目标物体探测单元，用于控制所述目标检测设备发射目标探测射线，通过所述目标探测射线对所述道路中的所述目标物体进行探测；

相对位置计算单元，用于当探测到所述目标物体时，控制所述目标检测设备计算所述目标物体与所述目标检测设备的相对位置；

gps信息计算单元，用于根据所述相对位置和预先获取的、所述目标检测设备所固定的所述路基设施的路基gps信息，控制所述目标检测设备计算所述目标物体的目标gps信息，并将计算得到的所述目标gps信息发送给与所述目标检测设备连接的所述中心控制服务器；以及

地图标注刷新单元，用于控制所述中心控制服务器将接收到的所述目标物体的所述目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过所述标注和刷新后的导航地图对自动驾驶车辆进行导航。

本发明提供了一种基于车路协同的自动驾驶导航系统，该系统包括用于对道路中的目标物体进行探测的目标检测设备、与目标检测设备连接的中心控制服务器以及用于固定目标检测设备的路基设施，本发明控制目标检测设备发射目标探测射线，以对道路中的目标物体进行探测，当探测到目标物体时，计算目标物体与目标检测设备的相对位置，再将该相对位置和路基gps信息相叠加，得到该目标物体的目标gps信息，并将该目标gps信息发送给与目标检测设备连接的中心控制服务器，控制中心控制服务器将接收到的目标gps信息在导航地图上进行标注和刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对自动驾驶车辆进行导航，从而降低架设自动驾驶导航系统或车辆的成本，并提高了导航地图的覆盖范围和精确度，进而提高自动驾驶车辆行驶的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的基于车路协同的自动驾驶导航系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的基于车路协同的自动驾驶导航方法的实现流程图；

图3是本发明实施例三提供的基于车路协同的自动驾驶导航装置的结构示意图；以及

图4是本发明实施例三提供的基于车路协同的自动驾驶导航装置的优选结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的基于车路协同的自动驾驶导航系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例提供了一种基于车路协同的自动驾驶导航系统1，该基于车路协同的自动驾驶导航系统1包括路基设施11、目标检测设备12以及中心控制服务器13，其中：

路基设施11安置在道路两侧，用于固定目标检测设备12，可以将道路两侧已架设的路灯作为路基设施11，也可以在道路两侧重新架设杆塔作为路基设施11。目标检测设备12，用于对道路中的目标物体进行探测，并获取目标物体的目标gps信息，目标物体可以是行人、障碍物或者车辆等。中心控制服务器13与目标检测设备12通过互联网相连接，用于将获取到的目标物体的目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对行驶在该道路中的自动驾驶车辆进行导航。

优选地，目标检测设备12由一种同类型的探测器组成，或者由多种不同类型的探测器混合组成，例如，目标检测设备12可以由红外线对射探测器组成，也可以由红外线对射探测器、振动电缆探测器、光纤光栅探测器、激光对射式探测器、微波对射探测器、相控雷达阵列等混合组成。每种探测器都由发射端transmitter(t)和接收端receiver(r)组成，发射端和接收端面对面固定安装在路基设施11上，形成一个探测的区域，从而根据不同探测器的探测范围和探测灵敏度，提高目标检测设备12的抗干扰能力，进而提高对道路中目标物体的探测成功程度。

在本发明实施例中，只要探测器的测量距离在20米左右，且测量精度在厘米级别，就可作为架设自动驾驶导航系统1的目标检测设备12，从而降低目标检测设备12的成本，进而降低架设自动驾驶导航系统1的成本。

进一步优选地，目标检测设备12采用直射与交叉对射的混合方式发射目标探测射线，以对道路中的目标物体进行探测，从而提高目标探测射线的探测范围和道路盲区的覆盖范围，进而进一步提高对道路中目标物体的探测成功程度。

又一优选地，目标检测设备12固定在路基设施11上的高度至少达到自动驾驶车辆底盘的高度，从而提高对道路中目标物体的探测成功程度。

在本发明实施例中，优选地，根据目标检测设备12的探测距离、道路中每条车道的车道宽度，对各个路基设施11间的路基距离进行设置，从而提高路基设施11的架设合理度，进而降低架设路基设施11的成本。

进一步优选地，根据道路中车辆的车辆宽度、车辆所在车道的车道宽度以及路基设施11间的路基距离，对目标检测设备12发射的目标探测射线的射线束数进行设置，从而提高目标探测射线的探测范围和道路盲区的覆盖范围，进而提高对道路中车辆的探测成功程度。

本发明实施例提供了一种基于车路协同的自动驾驶导航系统，该系统包括用于对道路中的目标物体进行探测的目标检测设备、与目标检测设备连接的中心控制服务器以及用于固定目标检测设备的路基设施，本发明控制目标检测设备发射目标探测射线，以对道路中的目标物体进行探测，当探测到目标物体时，计算目标物体与目标检测设备的相对位置，再将该相对位置和路基gps信息相叠加，得到目标物体的目标gps信息，并将该目标gps信息发送给与目标检测设备连接的中心控制服务器，控制中心控制服务器将接收到的目标gps信息在导航地图上进行标注和刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对自动驾驶车辆进行导航，从而降低架设自动驾驶导航系统或车辆的成本，并提高了导航地图的覆盖范围和精确度，进而提高自动驾驶车辆行驶的安全性。

实施例二：

图2示出了本发明实施例二提供的基于车路协同的自动驾驶导航方法的实现流程，该基于车路协同的自动驾驶导航方法适用于实施例一中的基于车路协同的自动驾驶导航系统，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤s201中，控制目标检测设备发射目标探测射线，通过目标探测射线对道路中的目标物体进行探测。

本发明实施例适用于实施例一中的基于车路协同的自动驾驶导航系统，该系统包括路基设施、目标检测设备以及中心控制服务器，路基设施安置在道路两侧，用于固定目标检测设备，目标检测设备用于对道路中的目标物体进行探测，并获取目标物体的目标gps信息，中心控制服务器与目标检测设备通过互联网相连接，用于将获取到的目标物体的目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对行驶在该道路中的自动驾驶车辆进行导航。

在本发明实施例中，控制目标检测设备发射目标探测射线，通过目标探测射线对道路中的目标物体进行探测，其中，目标探测射线为激光、红外、微波、雷达等产生的射线，道路中的目标物体为行人、障碍物或者车辆等。

在控制目标检测设备发射目标探测射线时，优选地，根据直射与交叉对射的混合方式，控制目标检测设备发射目标探测射线，通过目标探测射线对目标物体进行探测，从而提高目标探测射线的探测范围和道路盲区的覆盖范围，进而进一步提高对道路中目标物体的探测成功程度。

在步骤s202中，当探测到目标物体时，控制目标检测设备计算目标物体与目标检测设备的相对位置。

在本发明实施例中，在控制目标检测设备计算目标物体与目标检测设备的相对位置时，优选地，当目标检测设备探测到目标物体时，控制目标检测设备接收目标物体对目标探测射线的反射信号，根据目标检测设备接收到反射信号的接收时间和目标检测设备发射目标探测射线的发射时间，通过目标检测设备计算目标物体与目标检测设备之间的距离，并根据目标探测射线的角度确定目标物体与目标检测设备之间的相对角度，再根据距离和相对角度确定目标物体与目标检测设备的相对位置，从而提高目标物体与目标检测设备间相对位置的准确度。

在步骤s203中，根据相对位置和预先获取的、目标检测设备所固定的路基设施的路基gps信息，控制目标检测设备计算目标物体的目标gps信息，并将计算得到的目标gps信息发送给与目标检测设备连接的所述中心控制服务器。

在本发明实施例中，根据计算得到的目标物体与目标检测设备的相对位置，以及架设路基设施时获取到的各路基设施的路基gps信息，通过目标检测设备将该相对位置和目标检测设备所固定的路基设施的路基gps信息相叠加，得到目标物体的目标gps信息(例如，目标物体所处的纬度、经度)，并将该目标gps信息发送给与目标检测设备连接的中心控制服务器。

在步骤s204中，控制中心控制服务器将接收到的目标物体的目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对自动驾驶车辆进行导航。

在本发明实施例中，通过中心控制服务器将接收到的目标物体的目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对行驶在道路中的自动驾驶车辆进行导航。

作为示例地，基于百度地图，根据百度地图提供的api接口，采用引流软件等软件根据目标物体的gps信息在百度地图上进行标注，并刷新该百度地图，以通过刷新后的百度地图对行驶在道路中的自动驾驶车辆进行导航。

在本发明实施例中，控制目标检测设备发射目标探测射线，以对道路中的目标物体进行探测，当探测到目标物体时，计算目标物体与目标检测设备的相对位置，再将该相对位置和路基gps信息相叠加，得到该目标物体的目标gps信息，并将该目标gps信息发送给与目标检测设备连接的中心控制服务器，控制中心控制服务器将接收到的目标gps信息在导航地图上进行标注和刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对自动驾驶车辆进行导航，从而降低架设自动驾驶导航系统或车辆的成本，并提高了导航地图的覆盖范围和精确度，进而提高自动驾驶车辆行驶的安全性。

实施例三：

图3示出了本发明实施例三提供的基于车路协同的自动驾驶导航装置的结构，该基于车路协同的自动驾驶导航装置适用于实施例一中的基于车路协同的自动驾驶导航系统，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：

目标物体探测单元31，用于控制目标检测设备发射目标探测射线，通过目标探测射线对道路中的目标物体进行探测。

本发明实施例适用于实施例一中的基于车路协同的自动驾驶导航系统，该系统包括路基设施、目标检测设备以及中心控制服务器，路基设施安置在道路两侧，用于固定目标检测设备，目标检测设备用于对道路中的目标物体进行探测，并获取目标物体的目标gps信息，中心控制服务器与目标检测设备通过互联网相连接，用于将获取到的目标物体的目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对行驶在该道路中的自动驾驶车辆进行导航。

在本发明实施例中，控制目标检测设备发射目标探测射线，通过目标探测射线对道路中的目标物体进行探测，其中，目标探测射线为激光、红外、微波、雷达等产生的射线，道路中的目标物体为行人、障碍物或者车辆等。

相对位置计算单元32，用于当探测到目标物体时，控制目标检测设备计算目标物体与目标检测设备的相对位置。

在本发明实施例中，在控制目标检测设备计算目标物体与目标检测设备的相对位置时，优选地，当目标检测设备探测到目标物体时，控制目标检测设备接收目标物体对目标探测射线的反射信号，根据目标检测设备接收到反射信号的接收时间和目标检测设备发射目标探测射线的发射时间，通过目标检测设备计算目标物体与目标检测设备之间的距离，并根据目标探测射线的角度确定目标物体与目标检测设备之间的相对角度，再根据距离和相对角度确定目标物体与目标检测设备的相对位置，从而提高目标物体与目标检测设备间相对位置的准确度。

gps信息计算单元33，用于根据相对位置和预先获取的、目标检测设备所固定的路基设施的路基gps信息，控制目标检测设备计算目标物体的目标gps信息，并将计算得到的目标gps信息发送给与目标检测设备连接的所述中心控制服务器。

在本发明实施例中，根据计算得到的目标物体与目标检测设备的相对位置，以及架设路基设施时获取到的各路基设施的路基gps信息，通过目标检测设备将该相对位置和目标检测设备所固定的路基设施的路基gps信息相叠加，得到目标物体的目标gps信息(例如，目标物体所处的纬度、经度)，并将该目标gps信息发送给与目标检测设备连接的中心控制服务器。

地图标注刷新单元34，用于控制中心控制服务器将接收到的目标物体的目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对自动驾驶车辆进行导航。

在本发明实施例中，通过中心控制服务器将接收到的目标物体的目标gps信息在预先构建的导航地图上进行标注和动态刷新，以通过标注和刷新后的导航地图对行驶在道路中的自动驾驶车辆进行导航。

作为示例地，基于百度地图，根据百度地图提供的api接口，采用引流软件等软件根据目标物体的gps信息在百度地图上进行标注，并刷新该百度地图，以通过刷新后的百度地图对行驶在道路中的自动驾驶车辆进行导航。

其中，如图4所示，优选地，目标物体探测单元31包括：

物体探测子单元311，用于根据直射与交叉对射的混合方式，控制目标检测设备发射目标探测射线，通过目标探测射线对目标物体进行探测。

相对位置计算单元32包括：

反射信号接收单元321，用于控制目标检测设备接收目标物体对目标探测射线的反射信号；

距离角度计算单元322，用于根据目标检测设备接收到反射信号的接收时间和目标检测设备发射目标探测射线的发射时间，计算目标物体与目标检测设备之间的距离，并根据目标探测射线的角度确定目标物体与目标检测设备之间的相对角度；以及

相对位置确定单元323，用于根据距离和相对角度确定目标物体与目标检测设备的相对位置。

在本发明实施例中，基于车路协同的自动驾驶导航装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。