用于控制车辆在收费口区域内的行驶的方法和装置与流程

本发明涉及自动驾驶技术，特别涉及用于控制车辆在收费口区域内的行驶的方法、装置和车辆控制器和计算机可读存储介质。

背景技术：

自动驾驶汽车依靠人工智能。视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，可以在无人类主动的操作下，自动安全地操作激动车辆。自动驾驶汽车能够促使车辆的共享，提高汽车的使用效率，从而达到减少能耗和增加道路运力的效果。

在诸如高速公路收费口之类的道路关卡常常配备不停车电子收费系统(etc)以提高车辆通过效率。但是受安全和成本等因素的限制，民用卫星定位系统提供的定位精度是有限的(例如一般在3米左右)，难以为自动驾驶汽车在通过收费口时提供精确的控制指引信息。因此对于自动驾驶汽车来说，如何在定位精度不足的约束条件下使自动驾驶车辆具备快速通过道路关卡的能力是迫切需要的。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种用于控制车辆在收费口区域内的行驶的方法，其无需依赖高精度的定位信号即可引导车辆自动通过收费闸口。

按照本发明一个方面的用于控制车辆在收费口区域内的行驶的方法包含下列步骤：

当确定车辆接近收费口区域时，获取与该收费口区域相关联的通道特征信息；

基于所述通道特征信息，为车辆选择将要通过的收费闸口；以及

引导车辆从当前位置通过所选择的收费闸口。

优选地，在上述方法中，获取通道特征信息的步骤包括下列步骤：

根据卫星导航信息判断车辆是否接近收费口区域；以及

如果判断车辆接近收费口区域，则从远程地图数据库或车载地图数据库调用相应的通道特征信息。

优选地，在上述方法中，所述通道特征信息包括进入收费口区域的车道数量、收费闸口的类型以及不同类型收费闸口的相对位置。

优选地，在上述方法中，所选择的收费闸口为etc闸口。

优选地，在上述方法中，引导车辆从当前位置通过所选择的收费闸口的步骤包括下列步骤：

设定车辆的初始位置；

利用车载图像获取装置获取的图像确定所选择的收费闸口的位置，其中，所选择的收费闸口的位置以车辆的初始位置为参考基准点；以及

根据车辆与所选择的收费闸口的相对位置关系，实时调整车辆的行驶轨迹直到车辆到达或经过收费闸口，其中，所述相对位置关系由车辆的当前位置得到，所述当前位置根据车辆的轮速、方向盘转角和车辆姿态来得到并且以所述初始位置为参考基准点。

优选地，在上述方法中，所述车辆的当前位置按照下式得到：

x(t+δt)＝(x(t)-v×δt)×cos(ω×δt)-(y(t)-ω×l×δt/2)×sin(ω×δt)

y(t+δt)＝(x(t)-v×δt)×sin(ω×δt)+(y(t)-ω×l×δt/2)×cos(ω×δt)

这里x(t+δt)和y(t+δt)分别为车辆在以参考基准点为原点的直角坐标系中的当前位置的横坐标和纵坐标，x(t)和y(t)分别为车辆在以参考基准点为原点的直角坐标系中的时间间隔δt之前的位置的横坐标和纵坐标，v为车辆在时间间隔δt内的平均速度，ω为车辆在时间间隔δt内的平均角速度，l为车辆的轴距。

优选地，在上述方法中，通过跟踪预先设定的路径来实时调整车辆的行驶轨迹，其中，预先确定的路径由下式得到：

y＝c0+c1x+c2x²+c3x³+c4x⁴+c5x⁵

这里x和y分别为预先设定的路径在以参考基准点为原点的直角坐标系中的横坐标和纵坐标，c0、c1、c2、c3、c4、c5为常系数，它们根据车辆初始位置和所选择的收费闸口的位置确定。

本发明的还有一个目的是提供一种车辆控制器，其无需依赖高精度的定位信号即可引导车辆自动通过收费闸口。

按照本发明另一个方面的车辆控制器包含存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，执行所述程序以实现下列步骤：

当确定车辆接近收费口区域时，获取与该收费口区域相关联的通道特征信息；

基于所述通道特征信息，为车辆选择将要通过的收费闸口；以及

引导车辆从当前位置通过所选择的收费闸口。

本发明的还有一个目的是提供一种用于控制车辆在收费口区域内的行驶的装置，其无需依赖高精度的定位信号即可引导车辆自动通过收费闸口。

按照本发明另一个方面的用于控制车辆在收费口区域内的行驶的装置包含：

第一模块，用于当确定车辆接近收费口区域时，获取与该收费口区域相关联的通道特征信息；

第二模块，用于基于所述通道特征信息，为车辆选择将要通过的收费闸口；以及

第三模块，用于引导车辆从当前位置通过所选择的收费闸口。

本发明的还有一个目的是提供一种计算机可读存储介质，其无需依赖高精度的定位信号即可引导车辆自动通过收费闸口。

按照本发明另一个方面的计算机可读存储介质，其上存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

当确定车辆接近收费口区域时，获取与该收费口区域相关联的通道特征信息；

基于所述通道特征信息，为车辆选择将要通过的收费闸口；以及

引导车辆从当前位置通过所选择的收费闸口。

附图说明

本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括：

图1为按照本发明一个实施例的用于控制车辆在收费口区域内的行驶的方法的流程图。

图2为一个示例性的收费口区域示意图。

图3为引导车辆从当前位置通过所选择的收费闸口的示例性方法的流程图。

图4为按照本发明另一实施例的用于控制车辆在收费口区域内的行驶的装置的示意框图。

图5为按照本发明还有一个实施例的车辆控制器的示意框图。

具体实施方式

下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。

在本说明书中，诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。

诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。

按照本发明的一个方面，当利用卫星定位系统提供的定位信号确定车辆接近收费口区域时，利用从车载摄像头获取的图像确定目标收费闸口或通道相对于车辆的位置。按照本发明的另一个方面，在控制车辆向目标收费闸口行驶的过程中，利用车载传感器(例如轮速传感器、方向盘转角传感器和车辆姿态传感器)来实时确定车辆的行驶轨迹或当前位置，并基于实时确定的车辆当前位置与待通过收费闸口的位置之间的相对位置关系来引导车辆行进。

由于在收费口区域，车辆的行驶控制依赖于车载传感器提供的行驶数据，因此定位信号精度不足的难题得以克服。此外，收费闸口的位置是利用车载摄像头获取的图像来确定的，因此收费口区域的高精度地图不是必需的。

图1为按照本发明一个实施例的用于控制车辆在收费口区域内的行驶的方法的流程图。

如图1所示，在步骤110，诸如车辆控制器之类的用于控制行驶的装置根据卫星导航信息判断受控车辆是否接近收费口区域。如果接近，则进入步骤120，否则继续执行步骤110。

在步骤120，用于控制行驶的装置获取与该收费口区域相关联的通道特征信息。在本实施例中，通道特征信息可以存储在远程地图数据库或车载地图数据库中以供调用。

图2为一个示例性的收费口区域示意图。如图2所示，该区域包括4条进入收费口区域的车道l1-l4和6个收费闸口g1-g6，其中左起第一和第四个收费闸口g1、g4为etc闸口，其余收费闸口为停车收费闸口。在本实施例中，优选地，通道特征信息包括进入收费口区域的车道数量、收费闸口的类型以及不同类型收费闸口的相对位置。

步骤120之后进入步骤130。在该步骤，用于控制行驶的装置基于通道特征信息，为受控车辆选择将要通过的收费闸口。示例性地，假设受控车辆已经安装了etc装置，并且在图2所示的收费口区域内，受控车辆周围无其它车辆，则可以为受控车辆选择第四个收费闸口为其目标闸口；或者假设受控车辆已经安装了etc装置，并且在图2所示的收费口区域第四收费闸口有排队等待通过的车辆而第一收费闸口无车辆，则可以为受控车辆选择第一个收费闸口为其目标闸口。

步骤130之后进入步骤140。在该步骤，用于控制行驶的装置引导受控车辆从当前位置通过所选择的收费闸口。具体的引导方式将在下面借助图3作进一步的描述。

图3为引导车辆从当前位置通过所选择的收费闸口的示例性方法的流程图。

如图3所示，在步骤310，利用诸如车载摄像头之类的车载图像获取装置获取第一图像。优选地，第一图像包括道路的地面标识(例如诸如虚线、实线和马路牙子等的车道线边界标识和诸如车辆限速、直行、左右转弯之类的车辆行驶标识)。

随后在步骤320，用于控制行驶的装置根据第一图像确定车辆当前所处的车道。以图2所示的收费口区域为例，如果车辆左边的车道线为道路边界，则可判断车辆处于最靠左的第一条车道l1，如果车辆两侧的车道线皆为虚线并且从车辆向左数的第二条车道线为道路边界，则可判断车辆处于第二条车道l2，如果车辆两侧的车道线皆为虚线并且从车辆向右数的第二条车道线为道路边界，则可判断车辆处于第三条车道l3，如果车辆右边的车道线为道路边界，则可判断车辆处于第四条车道l4。

接着进入步骤330，用于控制行驶的装置根据车辆所处车道的信息结合通道特征信息确定选择通过的收费闸口的方位，并由此获得包括选择通过的收费闸口的标识(例如etc标志)的第二图像。例如，假设根据第一图像判断车辆如图2所示位于第二条车道l2，并且结合通道特征信息确定待通过的收费闸口g1位于车辆的左前方，因此可利用车载图像获取装置在左前方方向上获取第二图像。

随后在步骤340，用于控制行驶的装置设定车辆的初始位置。例如可以将获取第二图像时车辆所处的位置设定为初始位置。

接着进入步骤350。在该步骤，用于控制行驶的装置根据第二图像确定选择通过的收费闸口的位置，其中，选择通过的收费闸口的位置以车辆的初始位置为参考基准点。在本实施例中，当第二图像的拍摄参数(例如焦距、放大倍数等)和图像中的收费闸口标识的几何尺寸是已知的情况下，可以根据收费闸口标识在第二图像中的位置和大小来确定收费闸口的位置。

随后，在步骤360，用于控制行驶的装置引导车辆向所选择的收费闸口行进。在引导车辆的过程中，用于控制行驶的装置根据车辆与所选择的收费闸口的相对位置关系，结合车载摄像头和车载雷达检测到的车辆周边状态，实时调整车辆的行驶轨迹直到车辆到达或经过收费闸口。例如，用于控制行驶的装置确定车辆当前所处车道未对准与待通过收费闸口相对应的匝道时，将使车辆控制逻辑置于换道控制模式，在该模式下，方向盘被转动以使车辆从当前车道变换到与待通过收费闸口相对应的匝道，与此同时，用于控制行驶的装置通过雷达密切监测车辆周围的情况以避免碰撞的发生。又如，当车辆行驶到接近收费闸口时，如果从车载摄像头摄取的图像中检测到与待通过收费闸口对应的匝道的边缘，则用于控制行驶的装置使车辆控制逻辑进入车道保持控制模式，此时，车辆将沿着该匝道的中心线低速前行。再如，当车辆接近收费闸口时，用于控制行驶的装置从摄像头摄取的图像判断收费闸口的栏杆处于抬起状态还是落下状态，如果处于抬起状态，则使车辆继续按照车道保持模式前行以通过收费闸口，否则，则停止等待通行。

优选地，在步骤360中，车辆的当前位置以前述初始位置为参考基准点，其可根据车辆传感器测得的轮速信号、方向盘转角信号和车辆姿态信号来确定，并且由此得到的车辆与收费闸口之间的相对位置关系。

优选地，在步骤360中，所述车辆的当前位置按照下式得到：

x(t+δt)＝(x(t)-v×δt)×cos(ω×δt)-(y(t)-ω×l×δt/2)×sin(ω×δt)(1)

y(t+δt)＝(x(t)-v×δt)×sin(ω×δt)+(y(t)-ω×l×δt/2)×cos(ω×δt)(2)

这里x(t+δt)和y(t+δt)分别为车辆在以参考基准点为原点的直角坐标系中的当前位置的横坐标和纵坐标，x(t)和y(t)分别为车辆在以参考基准点为原点的直角坐标系中的时间间隔δt之前的位置的横坐标和纵坐标，v为车辆在时间间隔δt内的平均速度，ω为车辆在时间间隔δt内的平均角速度，l为车辆的轴距。

优选地，在步骤360中，通过跟踪预先设定的路径来实时调整车辆的行驶轨迹，其中，预先确定的路径由下式得到：

y＝c0+c1x+c2x²+c3x³+c4x⁴+c5x⁵(3)

这里x和y分别为预先设定的路径在以参考基准点为原点的直角坐标系中的横坐标和纵坐标，c0、c1、c2、c3、c4、c5为常系数，它们根据车辆初始位置和所选择的收费闸口的位置确定。

需要指出的是，在本实施例中，当第一图像包含收费闸口的标识时，用于获取第二图像的步骤330可以省略，即，可以使用第一图像作为第二图像。

图4为按照本发明另一实施例的用于控制车辆在收费口区域内的行驶的装置的示意框图。

图4所示的装置40包括第一模块410、第二模块420和第三模块430。在本实施例中，第一模块410用于当确定车辆接近收费口区域时，获取与该收费口区域相关联的通道特征信息，第二模块420用于基于所述通道特征信息，为车辆选择将要通过的收费闸口，第三模块430用于引导车辆从当前位置通过所选择的收费闸口。

图5为按照本发明还有一个实施例的车辆控制器的示意框图。

图5所示的车辆控制器50包含存储器510、处理器520以及存储在存储器510上并可在处理器520上运行的计算机程序530，其中，执行计算机程序530可以实现上面借助图1-3所述的用于控制车辆在收费口区域内的行驶的方法。

按照本发明的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序，该程序被处理器执行时可实现上面借助图1-3所述的用于控制车辆在收费口区域内的行驶的方法。

提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本发明的各个方面或者将本发明局限于所公开的精确形式。

鉴于以上所述，本公开的范围通过以下权利要求书来确定。