交叉路口自动驾驶控制方法与流程

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及交叉路口自动驾驶控制方法。

背景技术：

自动驾驶是通过电脑系统实现无人驾驶，在21世纪呈现实用化的趋势。

目前主流的自动驾驶技术方法是通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波传感器、惯导系统、gnss模块等多模块融合实现高精度定位与导航，并识别和判断道路状况，其中就包括信号灯状态识别。但由于各地区信号灯规格不一，无统一标准，车辆识别难度增加。而且在强光、反光、雾天、雨天、雪等恶劣天气情况下，车辆识别精度及准确度大大降低，因此在人、车、路三者皆变的交叉路口这种典型的复杂路况，单靠车辆自身识别的现有技术显然不能满足自动驾驶车辆行驶的高安全性要求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种交叉路口自动驾驶控制方法，其能解决现有技术中车辆识别精度和准确度低的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

交叉路口自动驾驶控制方法，包括如下步骤：

接收车辆发送的车辆信息；所述当前信息包括车辆当前定位以及当前车速；

根据车辆信息并当车辆距离信号灯第一距离时，生成并反馈第一提示信息，以使车辆根据第一提示信息执行相应动作；所述第一提示信息包括实时时间、车辆与信号灯的距离、变道需求、车速限制、路况；

当车辆距离信号灯第二距离时，接收来自车辆生成的状态信息，所述状态信息包括当前时间、车辆位置、当前车道和当前车速；所述第二距离小于第一距离；

根据所述状态信息，当判断到车辆不符合设定需求时，发送相应的控制信号至车辆以使车辆执行相应动作；

当车辆距离信号灯第三距离时，接收车辆发送的请求信息，所述请求信息包括车辆id、车辆当前车道、车辆通过交叉路口所需涉及的车道，信号灯状态；

根据请求信息反馈第三提示信息至车辆，以使车辆判断到第三提示信息中的信息内容与车辆所检测的对应数据一致时驶过交叉路口。

优选的，所述第一提示信息还包括第二车辆id；“车辆根据第一提示信息执行相应动作”具体包括如下步骤：

车辆判断所述第二车辆id是否为自身车辆id，若是，则执行下一步，否则，反馈错误信息；

车辆判断当前车道是否满足变道需求，若是，则保持当前车道，否则，调整至与变道需求对应的车道；

车辆判断当前车速是否满足车速限制，若是，则保持当前车速，否则，调试车速至与车速限制匹配。

优选的，所述第一距离大于250米。

优选的，所述第二距离为250米。

优选的，所述状态信息还包括第三车辆id。

优选的，“当判断到车辆不符合设定需求时，发送相应的控制信号至车辆以使车辆执行相应动作”具体为：

根据第三车辆id获取该车辆对应的车辆信息；

根据该车辆的车辆信息比对所述车辆是否位于信号灯限速区间，若是，控制车辆保持当前车速，否则控制车辆启动减速动作；

判断车辆的当前车道是否为目标车道，若是，则控制车辆保持当前车道行驶，否则，提示车辆改变车道。

优选的，根据所述状态信息，还生成该车辆对应的变道成功率列表。

优选的，根据所述变道成功率列表判断到变道成功率低于预设阈值，则延长所述第一距离。

优选的，所述第三提示信息包括车辆id、信号灯状态，信号灯状态剩余时间，车辆当前与信号灯的距离、前车车速；

车辆通过如下步骤判断第三提示信息中的信息内容与车辆所检测的对应数据是否一致：

判断步骤：判断第三提示信息中的信号灯状态与自身检测的信号灯状态是否一致，若是，则定义第三提示信息为真，否则，重新发送请求信息，且重新采集信号灯状态；

循环步骤：重复判断步骤，统计重复判断步骤的次数；

比较步骤：判断所述次数是否超出比对次数阈值，若是，则启动紧急流程，否则，继续重复判断步骤直至第三提示信息中的信号灯状态与自身检测的信号灯状态一致。

优选的，根据第三提示信息计算到车辆正常驶过交叉路口时，还包括如下步骤：

接收车辆的第一障碍物检测信息以及道路检测设备的第二障碍物检测信息，并根据第一障碍物检测信息、第二障碍物检测信息判断当前检测到检测区域有障碍物或者无障碍物；

当判断到有障碍物时，接收车辆和/或道路检测设备的障碍物信息，所述障碍物信息至少包括障碍物实时位置、前级方向、前进速度；

根据车辆信息以及障碍物信息进行计算，生成以障碍物为中心的虚拟墙。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过信息交互，对车辆行驶状况实时上报实际以及当车辆到达设定位置及时调整车辆状态，车辆行驶准确度大大提高；并依次分路段进行变道、减速、识别红绿灯和识别障碍等，任务分散执行，减少车辆计算量和某一时段的工作压力，利于车辆平稳行驶。

附图说明

图1为本发明的交叉路口自动驾驶控制方法流程图；

图2为本发明的虚拟墙示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明提供一种交叉路口自动驾驶控制方法(下面又称本方法)，本方法应用在交叉路口自动驾驶控制系统，该控制系统包括自动驾驶车辆、云端调度系统，以及交叉路口协同系统。自动驾驶车辆用于对环境进行检测、感知，驱动执行，还包括有计算单元和通信单元。云端调度系统包括有计算单元、存储单元、通信单元和决策单元。交叉路口协同系统包括安装在路边的监控设备、存储单元、通信单元、信号灯对接单元、计算单元和感知单元。

如图1所示，本方法包括如下步骤：

s1：接收车辆发送的车辆信息；所述当前信息包括车辆当前定位以及当前车速。

自动驾驶车辆在行驶过程中，自动驾驶车辆实时向云端调度系统上报当前定位以及当前车速，云端调度系统根据车辆以及规划的路径结合高精度地图以及该车辆的实时定位信息探测前方路况。

s2：根据车辆信息并当车辆距离信号灯第一距离时，生成并反馈第一提示信息，以使车辆根据第一提示信息执行相应动作；所述第一提示信息包括实时时间、车辆与信号灯的距离、变道需求、车速限制、路况。

云端调度系统探测到自动驾驶车辆前方若需要通过有信号灯的交叉路口时，提前第一距离的位置通过无线网络将信息生成第一提示信息发送至自动驾驶车辆(车辆)。

作为本步骤优选的实施方式，所述第一提示信息还包括第二车辆id。“车辆根据第一提示信息执行相应动作”具体包括如下步骤：

车辆判断所述第二车辆id是否为自身车辆id，若是，则执行下一步，否则，反馈错误信息；车辆判断当前车道是否满足变道需求，若是，则保持当前车道，否则，调整至与变道需求对应的车道；车辆判断当前车速是否满足车速限制，若是，则保持当前车速，否则，调试车速至与车速限制匹配。

路况也即是前方路段堵塞情况，根据堵塞的等级划分为abc三个级别，a代表路况良好，b代表路况一般，c代表堵塞严重。自动驾驶车辆接收到第一提示信息后，首先比对第一提示信息中的第二车辆id是否为本车的车辆id，如果不是，则生成错误信息上报给云端调度系统，如果是，则依次执行相应动作，也即是根据车辆自身的感知系统，包括激光雷达，毫米波雷达、超声波、摄像头、管道系统、gnss、编码器、加速度计、陀螺仪等感测当前所在车道、当前车速、当前车体位姿角度、根据第一提示信息中的变道需求与当前所在车道比对，检测是否需要变道，如果需要变道，则车辆启动变道任务请求，并在安全情况下进行变道，如果不需要变道，则保持当前车道继续行驶。其次，通过当前车速与第一提示信息中的车速限制比对以得到车速的相差程度，如果车速差距超出设定的范围，则启动减速请求，直到车辆当前车速符合需求。通过车速的比对，设置阈值，启动减速请求，避免车速差距过大，而在后续减速降低乘车舒适性以及刹车安全性。

本步骤中，第一距离设置为大于250米。

s3：当车辆距离信号灯第二距离时，接收来自车辆生成的状态信息，所述状态信息包括当前时间、车辆位置、当前车道和当前车速；所述第二距离小于第一距离。

步骤s2可以定义为自动驾驶通过有信号灯的交叉路口的第一步任务。车辆执行完第一步任务后继续前行，到达第二距离，第二距离作为减速提示线。当车辆到达第二距离，立即根据当前车速、当前车道、当前位置等生成状态信息，并把状态信息上传到云端调度系统。

更进一步的，所述状态信息还包括第三车辆id。第二距离优选但不限于为250米。

s4：根据所述状态信息，当判断到车辆不符合设定需求时，发送相应的控制信号至车辆以使车辆执行相应动作。

本步骤更为优选的实施方式为：

根据第三车辆id获取该车辆对应的车辆信息；

根据该车辆的车辆信息比对所述车辆是否位于信号灯限速区间，若是，控制车辆保持当前车速，否则控制车辆启动减速动作；

判断车辆的当前车道是否为目标车道，若是，则控制车辆保持当前车道行驶，否则，提示车辆改变车道。

云端调度系统根据就接收到的状态信息，调取存储器里面对应的该车辆的车辆信息，比对该车辆的车速是否在红绿灯区域限速范围之内，如果不在，则启动减速任务，平缓减速至限速范围内。同时比对该车辆的当前车道是否为目标车道，如果是，则证明该车辆在第一步任务中变道成功，否则，证明该车辆在第一步任务中变道失败。

作为优选的实施方式，本发明根据所述状态信息，还生成该车辆对应的变道成功率列表。

也即是，根据所述当前车道与目标车道比对，可以获知车辆在第一步任务中的变道成功率，所述变道成功率列表用于记录自动驾驶车辆在不同的路况环境下，某信号灯提示距离下，不同车速的情况下揣测了变道成功率。变道成功率列表包括车速、形式距离、路况、已变车道数、待变车道数以及变道成功率。

云端调度系统根据所述变道成功率列表统计变道成功率与预设阈值比对，若变道成功率低于预设阈值，则系统根据路况、车速、已变道数等因素，自动学习并修改模型，延长该车速及路况环境下的第一步任务中的信号灯提示距离(第一距离)，提前通知车辆，给你车辆更多的时间执行变道任务，保证车辆能在第一步任务中变道成功，

s5：当车辆距离信号灯第三距离时，接收车辆发送的请求信息，所述请求信息包括车辆id、车辆当前车道、车辆通过交叉路口所需涉及的车道，信号灯状态。

本步骤中，第三距离为路口提示线。自动驾驶车辆执行第二步任务后继续前行到达第三距离，第三距离优选为60米。车辆进入第三距离后，即刻进入车路协同模式，即时开始与交叉路口的设备进行通讯。此时，自动驾驶车辆已经在限定车速以及目标车道下行驶，所以车辆此时唯一任务是的准确识别红绿灯状态并根据该信息安全平稳的通过交叉路口。

s6：根据请求信息反馈第三提示信息至车辆，以使车辆判断到第三提示信息中的信息内容与车辆所检测的对应数据一致时驶过交叉路口。

其中，第三提示信息包括车辆id、信号灯状态，信号灯状态剩余时间，车辆当前与信号灯的距离、前车车速；

车辆通过如下步骤判断第三提示信息中的信息内容与车辆所检测的对应数据是否一致：

判断步骤：判断第三提示信息中的信号灯状态与自身检测的信号灯状态是否一致，若是，则定义第三提示信息为真，否则，重新发送请求信息，且重新采集信号灯状态；

循环步骤：重复判断步骤，统计重复判断步骤的次数；

比较步骤：判断所述次数是否超出比对次数阈值，若是，则启动紧急流程，否则，继续重复判断步骤直至第三提示信息中的信号灯状态与自身检测的信号灯状态一致。

本发明根据第三提示信息计算到车辆正常驶过交叉路口时，还包括如下步骤：

接收车辆的第一障碍物检测信息以及道路检测设备的第二障碍物检测信息，并根据第一障碍物检测信息、第二障碍物检测信息判断当前检测到检测区域有障碍物或者无障碍物；

当判断到有障碍物时，接收车辆和/或道路检测设备的障碍物信息，所述障碍物信息至少包括障碍物实时位置、前级方向、前进速度；

根据车辆信息以及障碍物信息进行计算，生成以障碍物为中心的虚拟墙。

对于步骤s5和步骤s6，本发明中，自动驾驶车辆根据自身车载传感器，识别信号灯状态(红灯，绿灯，黄灯)，同时，车辆通过无线通信与道路检测设备(交叉路口v2x设备)进行通信，道路检测设备安装在十字交叉路口的边角位置，向交叉路口v2x设备发出获取当前交叉路口路况信息请求，该请求信息包括车辆id，车辆当前车道，车辆通过交叉路口所涉及的车道等；交叉路口v2x设备接收到车辆发送的请求后，立即生成第三提示信息，发送给对应车辆，第三提示信息包括：车辆id，车辆当前车道信号灯状态，该信号灯状态剩余时间等；车辆将第三提示信息中信号灯状态信息与自身传感器识别到的信号灯状态进行对比，如若一致，则证明该信息为真；如若不一致，则重新向交叉路口v2x设备发出获取当前交叉路口路况信息请求，同时自身传感器也重新检测红绿灯情况，直至双方信息一致。如果双方差异次数超出次数阈值，车辆即进入紧急情况状态，打开指示灯提醒其他车辆，接着执行紧急停车或靠边停车任务，同时上报云端调度系统，请求处理。

需要说明的是，本发明中如果自动驾驶车辆前方为大卡车或视线被干扰，自身传感器无法检测到信号灯状态，则无需进行上述的双方信息对比，直接以v2x设备提供的状态信息为准。

车辆根据上述确定的信号灯状态信息，根据自身车速，前车车速，当前距离信号灯位置以及信号灯保留状态，经过计算得出下表所展示的情况(假设计算结果中预估车辆到达停车线时间为t0，信号灯持续时间为t1)：

上表中的停止线由交通管理部门设定。上述计算结果如果为车辆正常行驶，即证明当前信号灯情况满足车辆直接通行，无需停车等待，但是并不完全意味着前方路况一定满足车辆正常行驶，有可能前方有闯红灯行人，动物，自行车，非机动车车辆等等，因此为了保证自动驾驶车辆通过交叉路口的安全性，在车辆到达停止线时，车辆通过自身传感器识别前方道路是否存在障碍物；但由于车辆自身传感器感知角度及感知范围有限，为了克服该不足，本发明采取在交叉路口增加路况检测装置的方法，通过路边的路况检测装置实时监控路况，并将该信息发送给车辆终端，通过双重保障的方式实现安全最大化。v2x设备设置四个，优选分别安装在十字交叉路口的四个边角位置，每个设备检测范围均以扇形的形式覆盖相邻的两道人行道及中间区域，因此可以保证交叉路口的任一区域均同时受到两个设备的监控，排除单一设备监控的偶然性及疏漏性。

如果车辆的感知系统与道路的路边检测系统均没有检测到障碍物，则按预定策略行走；如若两者均检测到或其中一方检测到障碍物，例如道路检测系统检测到有障碍物而车辆没有检测到，则由道路检测系统向云端调度系统上传该障碍物实时位置，前进方向，前进速度，体积等信息；如若双方均检测到障碍物，则双方各自向云端调度系统上传该障碍物实时位置，前进方向，前进速度，体积等信息；云端调度系统根据收到的障碍物信息，结合车辆行驶情况(车速，车型等等)，进行计算，并生成以该障碍物为中心的动态虚拟墙，阻止车辆前往该区域。

虚拟墙具体规则例如为，障碍物前进方向，全部默认为危险区域，不可走。障碍物前进反方向的某段区间为隐患区域，也不可走，该区域由固定数学模型计算得出，该数学模型涉及参数包括障碍物体积，障碍物速度，车辆速度，以及补偿系数等。参照图2，车辆前方检测到有障碍物，障碍物为行人，行人前级方向的区域为a对应的区域，设定为危险区域，车辆不可走；障碍物前进反方向的区域为图2中b对应的区域，设定为隐患区域，同样设置虚拟墙，规定车辆不可以走，c对应的区域为安全区域，车辆可以通行。

如果为缓慢停车至停止线，则车辆停在停止线时重复信号灯检测操作，并在信号灯状态满足车辆通过交叉路口时，启动前执行上述的安全检测操作，确认安全后再通过交叉路口。

另外一方面，本发明还提供一种电子设备，其上设有存储器、处理器以及存储在存储器中并可被处理器执行的计算机可读程序，所述计算机可读程序被处理器执行时，实现如下步骤：

接收车辆发送的车辆信息；所述当前信息包括车辆当前定位以及当前车速；

根据车辆信息并当车辆距离信号灯第一距离时，生成并反馈第一提示信息，以使车辆根据第一提示信息执行相应动作；所述第一提示信息包括实时时间、车辆与信号灯的距离、变道需求、车速限制、路况；

当车辆距离信号灯第二距离时，接收来自车辆生成的状态信息，所述状态信息包括当前时间、车辆位置、当前车道和当前车速；所述第二距离小于第一距离；

根据所述状态信息，当判断到车辆不符合设定需求时，发送相应的控制信号至车辆以使车辆执行相应动作；

当车辆距离信号灯第三距离时，接收车辆发送的请求信息，所述请求信息包括车辆id、车辆当前车道、车辆通过交叉路口所需涉及的车道，信号灯状态；

根据请求信息反馈第三提示信息至车辆，以使车辆判断到第三提示信息中的信息内容与车辆所检测的对应数据一致时驶过交叉路口。

电子设备中计算机可读程序所执行的步骤与本发明所公开的交叉路口自动驾驶控制方法一致，且两者实质技术手段相同，在此不再赘述。

本发明还提供一种存储介质，其上存储有可被处理器执行的计算机可读程序，所述计算机可读程序被处理器执行时实现如本发明任一项所述的交叉路口自动驾驶控制方法。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。