一种车辆驾驶控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种车辆驾驶控制系统及其控制方法。

背景技术：

随着自动驾驶技术的不断发展，逐步将人从疲劳的驾驶任务中解脱出来，为此，提出了自动驾驶模式，由感知层感知外界环境，并由决策规划层根据外界环境进行路径规划，再由控制执行层执行，即完全交由车辆自动完成，但由于现阶段的自动驾驶技术还不够成熟，完全脱离人参与的自动驾驶汽车在实际使用过程中仍有一些问题，具体如下：

(1)定位感知传感器无法做到对障碍物识别的全覆盖，且探测距离受限，无法对远处的路况提前感知和预判，具体的，当远处路段发生封路、拥堵、事故等情形时，由于不在定位感知传感器的探测范围，故自动驾驶控制没办法提前介入；

(2)系统规划出的局部路径可能理论最优，但不一定是实际最优，或者说与乘车人员的意图不符；

(3)车辆控制效果不满足乘车人员需求，如乘车人员认为车辆行驶过快、行驶过慢、该换道而未换道等。

针对上述问题，现有技术中引入了人机共驾的概念，目前人机共驾方式主要包括以下两种：一是人与自动驾驶控制器发出的目标指令为叠加关系，具体的，人机共驾过程中，执行器最终响应的目标指令/实现的控制效果为人与自动驾驶控制器的作用之和；二是人与自动驾驶控制器发出的目标指令为权重分配关系，具体的，具体的，人机共驾过程中，执行器最终响应的目标指令/实现的控制效果为人与自动驾驶控制器按权重分配后作用之和。

上述两种人机共驾方式就目前已公开的技术方案详细研究发现，都属于控制执行层面的人机共驾，即通过人的干预，只能影响底层的横纵向控制效果，而无法影响感知层的环境感知和规划决策层的路线规划。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车辆驾驶控制系统及其控制方法，能够解决现有的车辆驾驶控制系统无法对感知层的环境感知和规划决策层的路线规划进行干预的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种车辆驾驶控制系统，包括：

自动驾驶控制模块，用于根据定位感知传感器的测量信号生成驾驶指令；

底盘域控制模块，用于接收由所述自动驾驶控制模块发送的所述驾驶指令，并根据所述驾驶指令控制车辆；

人工干预指令采集模块，用于在所述底盘域控制模块根据所述驾驶指令控制车辆的过程中采集由用户发出的人工干预指令；车辆上设有能够与自动驾驶控制模块通讯的车载人机通讯装置，所述车载人机通讯装置上设有所述人工干预指令采集模块；和/或，车辆上设有能够与自动驾驶控制模块通讯的移动控制终端，所述移动控制终端上设有所述人工干预指令采集模块；

所述自动驾驶控制模块将所述人工干预指令与所述驾驶指令进行融合以生成融合指令；所述底盘域控制模块还用于根据所述融合指令控制车辆行驶。

作为上述的车辆驾驶控制系统的一种优选技术方案，所述自动驾驶控制模块包括：

仲裁单元，用于确定所述人工干预指令是否能够被执行；

融合模块，用于将能够被执行的所述人工干预指令与所述驾驶指令进行融合以生成所述融合指令。

作为上述的车辆驾驶控制系统的一种优选技术方案，所述人工干预指令采集模块包括速度指令采集单元、转向指令采集单元、换道指令采集单元和撤销指令采集单元；

所述撤销指令采集单元用于采集使所述底盘域控制模块控制车辆根据默认自动驾驶参数行驶的撤销指令。

作为上述的车辆驾驶控制系统的一种优选技术方案，所述人工干预指令采集模块包括：

停车指令采集单元，用于采集使车辆停车并同时使所述自动驾驶控制模块记录车辆当前驾驶参数的停车指令；

恢复指令采集单元，用于采集车辆根据所述停车指令停车后使所述自动驾驶控制模块控制所述底盘域控制模块根据所记录的驾驶参数控制车辆行驶的恢复指令。

作为上述的车辆驾驶控制系统的一种优选技术方案，所述人工干预指令采集模块包括：

路径规划单元，用于采集路径规划指令，并根据路径规划指令形成路径信息，并将路径信息发送至所述自动驾驶控制模块。

作为上述的车辆驾驶控制系统的一种优选技术方案，还包括事件记录器，用于记录所述人工干预指令采集模块采集的的所述人工干预指令。

本发明还提供了上述车辆驾驶控制系统的控制方法，包括：

通过自动驾驶控制模块根据定位感知传感器的测量信号生成驾驶指令，并将驾驶指令发动至底盘域控制模块；

通过底盘域控制模块根据驾驶指令控制车辆行驶；

在通过底盘域控制模块根据驾驶指令控制车辆行驶的过程中，通过人工干预指令采集模块采集人工干预指令；

通过自动驾驶控制模块将人工干预指令与驾驶指令进行融合以生成融合指令，并将融合指令发动至底盘域控制模块；

通过底盘域控制模块根据融合指令控制车辆行驶。

作为上述的控制方法的一种优选技术方案，在自动驾驶控制模块将人工干预指令与驾驶指令进行融合之前，还包括：

确认人工干预指令能否被执行，在该人工干预指令能够执行时将能够被执行的人工干预指令与驾驶指令进行融合。

作为上述的控制方法的一种优选技术方案，在底盘域控制模块接收到停车指令时，控制车辆停止，同时由自动驾驶控制模块记录车辆当前的驾驶参数，并在自动驾驶控制模块收到恢复指令后，自动驾驶控制模块将所记录的驾驶参数发送至底盘域控制模块，使底盘域控制模块控制车辆根据所记录的驾驶参数行驶。

作为上述的控制方法的一种优选技术方案，通过路径规划指令采集单元根据人工干预指令采集模块采集的路径规划指令形成路径信息，并将路径信息发送至自动驾驶控制模块；

通过自动驾驶控制模块确定路径信息能够被执行，并通过控制底盘域控制模块根据能够被执行的路径信息控制车辆行驶。

本发明的有益效果：本发明增设了人工干预模式，车辆上设有能够与自动驾驶控制模块通讯的移动控制终端或车载人机通讯装置，移动控制终端或车载人机通讯装置上设有人工干预指令采集模块。通过移动控制终端或车载人机通讯装置能够实现所有乘车人员对车辆进行路径设置和人工干预的参与，而不再局限于坐在指定位置的乘车人员；而且车外的人员也可以通过移动控制终端对车辆进行路径设置和人工干预。

通过本发明提供的车辆驾驶控制系统，用户可以通过移动控制终端或者车载人机通讯装置输入人工干预指令，再由自动驾驶控制模块将人工干预指令与驾驶指令进行融合以生成融合指令，最终由底盘域控制模块控制车辆行驶。用户可以根据需求输入相应的人工干预指令，人工干预指令并不仅限于加速、减速、转向等执行指令，还可以是路径规划等决策指令，还可以通过人为感知外界环境而输入转向和换道等指令实现感知层控制，解决了现有的车辆驾驶控制系统无法对感知层的环境感知和规划决策层的路线规划进行干预的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的车辆驾驶控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的移动控制终端的显示界面图一；

图3是本发明实施例提供的移动控制终端的显示界面图二；

图4是本发明实施例提供的车辆驾驶控制系统的流程图一；

图5是本发明实施例提供的车辆驾驶控制系统的流程图二。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1所示，本实施例提供了一种车辆驾驶控制系统，包括自动驾驶控制模块和底盘域控制模块，自动驾驶控制模块用于根据定位感知传感器的测量信号生成驾驶指令；底盘域控制模块用于接收由自动驾驶控制模块发送的驾驶指令，并根据驾驶指令控制车辆。上述底盘域控制模块连接于整车控制器，上述定位感知传感器主要指的是现有技术中自动驾驶过程中所用到传感器，如激光雷达、摄像头、毫米波雷达、惯导系统等。

采用上述车辆驾驶控制系统主要三种控制模式，分别为自动驾驶模式、传统人机共驾模式和人工干预模式。车辆上设有自动驾驶启动按键，按下自动驾驶启动按键，即会执行自动驾驶模式。具体地，自动驾驶控制模块在接收到自动驾驶指令后，车辆将会开始自动驾驶。在自动驾驶模式下，若收到来自油门踏板、制动踏板或方向盘的驾驶指令，则进入传统人机共驾模式。

车辆上设有能够与自动驾驶控制模块通讯的移动控制终端，移动控制终端上设有人工干预指令采集模块。通过移动控制终端能够实现所有乘车人员对车辆进行路径设置和人工干预的参与，而不再局限于坐在指定位置的乘车人员；而且车外的人员也可以通过移动控制终端对车辆进行路径设置和人工干预。

本发明的其他实施例中，还可以仅在或同时在车辆上设置能够与自动驾驶控制模块通讯的车载人机通讯装置，车载人机通讯装置上设有人工干预指令采集模块。

自动驾驶控制模块将人工干预指令与驾驶指令进行融合以生成融合指令；底盘域控制模块还用于根据融合指令控制车辆行驶。

在驾驶员没有通过油门踏板、制动踏板、方向盘等进行人工干预的情况下，可以通过车载人机通讯装置或者移动控制终端对车辆进行人工干预。一旦人工干预模式下监测到驾驶员的驾驶指令输入则会立刻退出人工干预模式，并切换到传统的人机共驾模式，即传统人机共驾模式的优先级高于人工干预模式。

本实施例中，用户可以通过移动控制终端或者车载人机通讯装置输入人工干预指令，再由自动驾驶控制模块将人工干预指令与驾驶指令进行融合以生成融合指令，最终由底盘域控制模块控制车辆行驶。用户可以根据需求输入相应的人工干预指令，人工干预指令并不仅限于加速、减速、转向等执行指令，还可以是路径规划等感知指令，解决了现有的车辆驾驶控制系统无法对感知层的环境感知和规划决策层的路线规划进行干预的问题。

自动驾驶控制模块包括仲裁单元和融合模块，其中仲裁单元用于确定人工干预指令是否能够被执行；融合模块用于将能够被执行的人工干预指令与驾驶指令进行融合以生成融合指令。当用户通过移动控制终端输入人工干预指令时，自动驾驶控制模块将根据外部环境信息判断该人工干预指令是否合理、是否可行，验证通过后再将人工干预指令发送给底盘域控制模块，实施车辆的最终控制。

下面举例对人工干预指令的种类，以及仲裁单元如何确定人工干预指令是否能够被执行进行详细说明。

人工干预指令采集模块用于在底盘域控制模块根据驾驶指令控制车辆的过程中采集由用户发出的人工干预指令。如图2所示，如在移动控制终端上设置加速按键、减速按键、左转按键、右转按键、向右换道按键、向左换道按键、显示按键和显示屏等。

其中，加速按键用于进行加速干预，由速度指令采集单元中的加速指令采集单元采集加速指令，每按压一次加速按键表示发送一次加速指令，用户希望将车速相比当前车速增加预设速度。加速效果受实际道路车速限制和外部环境影响，需由自动驾驶控制模块的仲裁单元进行仲裁，如快速路最高限速80km/h或定位感知传感器探测到前车距离过近，此时不能突破速度限制或冒着与前车碰撞的风险进行加速。在当前车速与预设车速叠加后，车速超过最高限速，则融合单元将当前车速与预设车速融合后的车速为最高限速，也可以将当前的加速指令认为是无效指令，将当前车速与预设车速融合后输出无效指令，自动驾驶控制模块对无效指令不做处理。若车辆与前车之间的距离较小，以当前车速与预设车速叠加后的车速行驶时，将会在很短的时间内出现撞车事故，则将这一加速指令认为是无效指令。

减速按键用于进行减速干预，由速度指令采集单元中的减速指令采集单元采集减速指令，每按压一次减速按键表示发送一次减速指令，希望将车速相比当前车速降低预设速度。减速效果受实际道路车速限制和外部环境影响，需由自动驾驶控制模块的仲裁单元进行仲裁，如高速公路最低限速60km/h或定位感知传感器探测后车距离过近，此时则不能突破速度限制或冒着被后车追尾的风险进行减速。在当前车速与预设车速叠加后，车速低于最低限速，则融合单元将当前车速与预设车速融合后的车速为最低限速，也可以将当前的减速指令认为是无效指令，自动驾驶控制模块对无效指令不做处理。若车辆与后车之间的距离较小，以当前车速与预设车速叠加后的车速行驶时，将会在很短的时间内出现撞车事故，则将这一减速指令认为是无效指令。

左转按键，用于进行左转干预，由转向指令采集单元中的左转指令采集单元采集左转指令，每按压一次左转按键表示发送一次左转指令，希望将车辆相比当前运动方向向左转动预设角度。左转效果受外部环境影响，需由自动驾驶控制模块进行仲裁，如左侧车道恰好有车，检测到左侧车道内有车与该车辆之间的距离小于安全距离，则说明此时左转存在撞车风险，不能进行左转操作，当前的左转指令被认为是无效指令。如车辆目前所在的车道属于非左转车道等，当前的左转指令均被认为是无效指令。

右转按键，用于进行右转干预，由转向指令采集单元中的右转指令采集单元采集右转指令，每按压一次右转按键表示发送一次右转指令，用户希望将车辆相比当前运动方向向右转动预设角度。右转效果受外部环境影响，需由自动驾驶控制模块进行仲裁，如右侧车道恰好有车，检测到右侧车道内有车与该车辆之间的距离小于安全距离，则说明此时右转存在撞车风险，不能进行右转操作，当前的右转指令被认为是无效指令。如车辆目前所在的车道属于非右转车道等，当前的右转指令均被认为是无效指令。通常通过摄像头拍照或者从实时地图调取相关数据的方式确认当前车道是否属于非左转车道或非右转车道。

上述加速指令、减速指令、左转指令和右转指令与驾驶指令进行融合时，均采用叠加控制，最终底盘域控制模块响应的是人工干预指令与驾驶指令叠加融合后的融合指令。本发明的其他实施例中，还可以采用权重分配的方式将人工干预指令与驾驶指令进行融合。

撤销按键，由撤销指令采集单元采集撤销指令，每按压一次撤销按键表示撤销在先的所有人工干预指令，使底盘域控制模块控制车辆根据默认自动驾驶参数行驶。此时的人工干预指令不仅包括人工干预模式下的人工干预指令，还包括人机共驾模式下的人工干预指令，上述默认自动驾驶参数存储在自动驾驶控制模块中，在自动驾驶控制模块收到撤销指令采集单元采集撤销指令时，直接将撤销指令发送至底盘域控制模块。

向左换道按键，用于进行向左换道干预，可实现向左换道功能，按压一次向左换道按键，由向左换道指令采集单元采集左向换道指令。向左换道效果受外部环境影响，需由自动驾驶控制模块对向左换道指令进行仲裁，如左后方有车驶来，检测到左侧车道内有车与该车辆之间的距离小于安全距离，那么当前的向左换道指令将被认为是无效指令。若是该向左换道指令经过仲裁后能够被执行，则底盘域控制模块将会控制车辆左转。

向右换道按键，用于进行向右换道干预，可实现向右换道功能，按压一次向右换道按键，由向右换道指令采集单元采集向右换道指令。向右换道效果受外部环境影响，需由自动驾驶控制模块对向右换道指令进行仲裁，如右后方有车驶来，检测到右侧车道内有车与该车辆之间的距离小于安全距离，那么当前的向右换道指令将被认为是无效指令。若是该向右换道指令经过仲裁后能够被执行，则底盘域控制模块将会控制车辆右转。

停车按键，用于进行停车干预，可实现停车功能。按压一次停车按键，由停车指令采集单元采集使车辆停车并同时使自动驾驶控制模块记录车辆当前驾驶参数的停车指令。停车效果受外部环境影响，需由自动驾驶控制模块进行仲裁，如禁止停车路段，则不能进行停车操作，此时停车指令为无效指令。

恢复按键，用于在因其他外界因素停车后，在车辆再次启动后恢复到停车之前的状态。由恢复指令采集单元采集车辆根据停车指令停车后使自动驾驶控制模块控制底盘域控制模块根据所记录的驾驶参数控制车辆行驶的恢复指令。将车辆再次启动并恢复到停车之前的状态受外部环境影响，需由自动驾驶控制模块对恢复指令进行仲裁。如与前方车辆之间的距离小于安全距离，如前方信号灯为红灯而不能行走等，此时恢复指令为无效指令。

地图触摸显示屏，用于实时显示地图和导航信息，地图可以进行放大，可以拖动地图选择任意地点。

规划按键，用于对路径规划进行干预，实现全局路径的重新规划。人工干预指令采集模块包括路径规划单元，用于采集路径规划指令，并根据路径规划指令形成路径信息，并将路径信息发送至自动驾驶控制模块。具体举例说明，规划按键包括左转键、右转键、直行键，在通过操作地图触摸显示屏选择任一道路后，可以按压左转键或右转键或直行键，路径规划单元包括路径规划指令采集单元和路径信息生成单元。其中，路径规划采集单元用于采集按压左转键或右转键或直行键后产生的路径规划指令，路径信息生产单元用对多个路径规划指令进行融合规划，形成一条新的路径信息，在将路径信息发送至自动驾驶控制模块，由自动驾驶控制模块进行仲裁，确认路径信息的起始点是否能够被执行，若路径信息指示的下一个路口要左转，但是这个路口已经路过了，那么这个路径信息将为无效路径信息。在通过路径信息生产单元对多个路径规划指令进行融合规划时，要确保每个路径规划指令可行，如个别路径规划指令不可行，则可以将这一路径规划指令视为无效指令，通过其他路径规划指令形成路径信息。

对上述规划按键使用的场景进行举例说明，如1)当乘车人员提前发现或获知前方路段发生拥堵、事故、封堵等情形而被迫变更路线时，此时需要至少提前一个路口进行人工干预；2)车辆行驶路线与乘车人员主观意图不符而需要变更路线时，此时可由任何路口进行人工干预，直至行驶路线与主观意图相符；3)乘车人员因目的地变更而需要更路线时，该场景的前提是乘车人员不愿退出自动驾驶并重新设置导航。

急停按键，用于对车辆进行急停干预，实现紧急停车。按压急停按键即可产生急停指令，急停指令不经过自动驾驶控制模块进行仲裁，而是直接由底盘域控制模块根据急停指令控制车身电子稳定系统完成车辆急停。

设置按键，用于设置预设速度、预设转角的大小。如图3所示，通过按压的“-”或“+”来减小或增大预设速度或预设转角。

运行参数显示屏，可以用于显示实时车速信息，或显示当前位置距离目的地的剩余里程信息，或显示当前位置到达目的地的剩余时间信息等。

引入工人干预后，当发生事故时给责任认定带来了难题，为此，上述的车辆驾驶控制系统还包括事件记录器，用于记录人工干预指令采集模块采集的所有人工干预信号，以便为后续责任认定提供依据。

上述人为干预为非必要条件，即是否对车辆进行人工干预由用户自主决定，当选择对车辆进行人工干预时，可使行驶过程更加安全、行驶效果更加符合乘车人员的意图；当选择不对车辆进行人工干预时，车辆可以完全按照自动驾驶控制器的指令行驶，即为普通的自动驾驶车辆，也可以采用传统人机共驾模式驾驶车辆。

如图4所示，本实施例还提供了一种上述车辆驾驶控制系统的控制方法，包括以下步骤：

s11、获取自动驾驶指令，在收到自动驾驶指令时，执行自动驾驶模式；

s12、判断是否接收到驾驶指令，若是，则执行传统人机共驾模式，并执行s13；若否，则执行s14；

s13、判断是否接收到撤销指令，若是，则执行自动驾驶模式；若否，则继续执行传统人机共驾模式；

s14、判断是否接收到人工干预指令，若是，执行s15，若否，则返回s14；

s15、判断是否人工干预指令能够被执行，若是，则执行s16，若否，视为无效指令；

s16、将人工干预指令与驾驶指令融合形成融合指令，并发送至底盘域控制模块，使底盘域控制模块根据融合指令控制车辆行驶；并执行s17；

s17、在接收到撤销指令时执行自动驾驶模式。

如图5所示，上述车辆驾驶控制系统由自动驾驶模式切换至人工干预模式以及采用人工干预模式行驶时的控制方法，具体包括以下步骤：

s21、通过自动驾驶控制模块根据定位感知传感器的测量信号生成驾驶指令，并将驾驶指令发动至底盘域控制模块；

s22、通过底盘域控制模块根据驾驶指令控制车辆行驶；

s23、在通过底盘域控制模块根据驾驶指令控制车辆行驶的过程中，通过人工干预指令采集模块采集人工干预指令；

s24、通过自动驾驶控制模块接收人工干预指令采集模块采集的人工干预指令，将能够执行的人工干预指令与驾驶指令进行融合以生成融合指令，并将融合指令发动至底盘域控制模块；

s25、通过底盘域控制模块根据融合指令控制车辆行驶。

进一步地，自动驾驶控制模块内存储有默认自动驾驶参数，在接收到撤销指令时，自动驾驶控制模块将默认自动驾驶参数发送至底盘域控制模块，使底盘域控制模块控制车辆根据默认自动驾驶参数行驶。

进一步地，在底盘域控制模块接收到停车指令时，控制车辆停止，同时由自动驾驶控制模块记录车辆当前的驾驶参数，并在自动驾驶控制模块收到恢复指令后，自动驾驶控制模块将所记录的驾驶参数发送至底盘域控制模块，使底盘域控制模块控制车辆根据所记录的驾驶参数行驶。

进一步地，在对路径规划进行人工干预时，通过路径规划指令采集单元根据人工干预指令采集模块采集的路径规划指令形成路径信息，并将路径信息发送至自动驾驶控制模块；通过自动驾驶控制模块确定路径信息能够被执行时，控制底盘域控制模块根据能够被执行的路径信息控制车辆行驶。

本实施例实现由人充当自动驾驶的“眼睛”和“耳朵”，能够识别更多的障碍物、探测更广的外界环境、通过手机、广播等信息渠道获取更多的路况信息，以实现通过人工干预进一步保证行驶安全及对行驶路径进行优化。而且人还可以充当自动驾驶的的“小脑”，通过人工干预规划出更加合理、更加符合乘车人员意图的行驶路线。实现从感知层和决策规划层进行人工干预，解决了传统人机共驾模式仅能从执行层进行人工干预的问题，使得自动驾驶车辆行驶过程更加安全、行驶效果更加符合乘车人员的意图。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。