基于车辆无人驾驶控制系统及汽车的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及基于车辆无人驾驶控制系统以及一种具有基于车辆无人驾驶控制系统的汽车。

背景技术

目前的自动驾驶汽车技术已经基本具备自动操作和行驶能力，例如，在汽车上安装摄像头、雷达传感器和激光探测器等先进的仪器，可通过它们来感知公路的限速和路旁交通标志，以及周围的车辆移动情况，如果要出发的话只需借助地图来导航即可。无人驾驶系统主要利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

目前，无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。但是，无人驾驶系统其中难点在于对路旁交通及周围环境识别情况的辨别能力，从而可能导致无人驾驶系统采集到的数据不准确等。

如中国专利(cn201710183176.9)公开了一种无人驾驶汽车的控制方法及其控制装置，该控制方法包括：获取所述无人驾驶汽车当前的第一行驶速度值，以及获取前方车辆或障碍物当前的第二行驶速度值；获取所述无人驾驶汽车与所述前方车辆或所述障碍物的第一距离值；根据所述第一距离值、所述第一行驶速度值以及所述第二行驶速度值，确定所述无人驾驶汽车的期望行驶速度值，该无人驾驶汽车通过车载测速装置检测当前的第一行驶速度值，车载测速装置可以为gps惯导定位系统终端或者轮速传感器，存在测量不准确，设备复杂的缺点。

如中国专利(cn201410127527.0)公开了基于车辆无人驾驶控制系统和具有其的汽车，其中对无人驾驶汽车的车辆状态和行驶环境信息的采集主要使用了信息采集子系统包括摄像头、激光雷达和视觉传感器，其中，摄像头可用于拍摄无人驾驶汽车附近的实时路况，激光雷达可以用于采集第一预设范围内的高程信息，视觉传感器可以用于采集第二预设范围内的环境信息。各种传感器及摄像头感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，然而通过摄像头或传感器探测会存在探测死角的问题，从而导致探测不准确或是没有探测到信号，无法保证车辆的安全行驶。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供基于车辆无人驾驶控制系统及汽车。该系统通过车辆监测模块实时监测车辆行驶状态，并生成局部路径规划，使得无人驾驶更加可靠。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

所述基于车辆无人驾驶控制系统，包括：车辆监测模块、数据管理模块、感知识别模块、局部地图模块、路径规划模块和行驶控制模块，其中，所述车辆监测模块，用于采集无人驾驶汽车车辆行驶状态；所述车辆监测模块配置在光伏板中，所述光伏板根据道路需求铺设在道路路面的下方；所述数据管理模块用于分析、处理所述车辆监测模块监测的数据信息，所述感知识别模块，用于提取所述数据管理模块处理后的车辆位置、行驶轨迹、行驶速度和车流量信息，即识别信息；所述局部地图模块，用于根据所述感知识别模块感知到的识别信息，建立以所述无人驾驶汽车为中心的局部地图；所述路径规划模块，用于根据预设地图和所述局部地图生成所述无人驾驶汽车的待行驶路线，并根据所述待行驶路线和交通规程生成局部路径规划；所述行驶控制模块，用于根据所述局部路径规划生成控制指令，并根据所述控制指令对所述无人驾驶汽车进行控制。

进一步地，所述车辆监测模块包括电信号监测单元和计时单元，其中，所述电信号监测单元用于监测光伏板上的电压、电流、功率、电量等。

进一步地，所述数据管理模块包括数据接收单元、数据处理单元、数据存储单元及数据发送单元；具体地数据接收单元接收所述车辆监测模块监测的数据；所述数据处理单元经过分析、处理得到车辆的位置、行驶轨迹、车速及车流量信息；数据存储单元用于存储车辆监测模块的位置信息及编号信息，数据发送单元用于将经分析、处理的车辆的位置、行驶轨迹、车流量及车速发送至感知识别进一步地，所述数据处理单元用于当车辆在一块光伏板上行驶通过时，所述数据处理单元被配置为基于所述光伏板上电信号变化的持续时间和所述光伏板两端的间距来确定车辆的行驶速度；具体地，电信号监测单元监测到的电信号变化可由每块光伏板的输出功率的变化来表示，所述输出功率变化对应的持续时间由所述计时单元来监测；设定单块光伏板的额定功率为w，转换效率为η，单块光伏板的相对两端的间距为l，当无车辆行驶经过所述单块光伏板时，所述单块光伏板的输出功率w1＝w*η，当有车辆行驶经过所述单块光伏板时，所述车辆前部经过所述单块光伏板的起始端，所述输出功率w1开始逐渐降低，一直到所述车辆前部到达所述单块光伏板的末端，所述输出功率降到最低点w2，所述输出功率从w1降到w2的时间为t1，此后一直保持所述输出功率在w2，直到所述车辆尾部行驶离开所述单块光伏板的起始端，所述输出功率保持在w2的时间为t2，所述输出功率开始逐渐升高，直到w1，此时所述车辆尾部行驶离开所述单块光伏板的末端，所述输出功率从w2升高到w1的时间为t1；所述电信号监测单元和计时单元监测到的数据发送给所述数据管理模块，数据管理模块计算出无人驾驶车辆的速度值信息。

进一步地，所述数据处理单元还包括计数器，所述计数器被配置为基于光伏板上电信号的一次变化过程计数一次，用于监测该路段的车流量信息。具体地，当车辆行驶通过一块光伏板时，所述电信号监测单元监测到所述光伏板上电信号经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的过程，或者，所述电信号监测单元监测到所述光伏板以及与所述光伏板相邻的左右两块光伏板上的电信号均经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的过程，则所述计数器基于所述光伏板上电信号的一次变化过程计数一次，或者，所述计数器基于所述光伏板和与其相邻的左右两块光伏板上的电信号的一次变化过程计数一次，所述计数器用于统计路面车流量，但是当所述电信号监测单元在同一时间段监测到相邻的前后左右多个光伏板上的电信号均经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的过程，则此时的电信号变化过程不是由车辆经过引起的，所述计数器不计数。

进一步地，所述电信号监测单元若监测到所述光伏板的输出功率陡降至一个固定输出功率后保持不变，而与所述光伏板相邻的其他光伏板的输出功率保持在原先的输出功率上不变，感知识别模块采集该信息，并提取该处有静态物的信息。

进一步地，所述数据管理模块确定车辆位置及行驶轨迹的过程为：对沿道路铺设的每块光伏板进行编号，锁定每个编号的相应位置信息，并将所述各个编号的位置信息存储在数据存储单元中，当车辆行驶通过某一块光伏板时，电信号监测单元检测到该光伏板上的电信号发生变化，数据接收单元接收到光伏板电信号变化的信息及该光伏板的编号信息，并将电信号变化的信息及该编号信息发送至数据处理单元，数据处理单元处理电信号变化的信息判断是否为车辆驶过，若确定为车辆驶过，并将光伏板编号与数据存储单元中存储的信息进行比对，找到该编号下的位置信息，数据处理单元记录该位置信息；数据处理单元根据在不同时刻记录的位置坐标拟合出该车辆的行驶轨迹。

所述数据发送单元将行驶车辆的位置、行驶轨迹、车速及车流量信息发送感知识别模块；根据本发明实施例的基于车辆无人驾驶控制系统，可通过局部地图模块根据感知识别模块统感知到的车辆位置、行驶轨迹、行驶速度信息和车流量信息，建立以无人驾驶汽车为中心的局部地图，路径规划模块根据预设地图和该局部地图生成待行驶路线，并根据该待行驶路线和交通规程生成局部路径规划，行驶控制模块根据该局部路径规划生成控制指令，并根据该控制指令对无人驾驶汽车进行控制，具有以下优点：通过在道路路面下设置车辆监测模块可以实时监测无人驾驶车辆的位置、行驶轨迹、车速及该路段的车流量信息，既不需要增加额外的硬件监控设备，降低了车速监控成本，又能准确监测过往车辆的行驶速度，而且提升了车辆监测的隐蔽性和有效性；

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的汽车，包括本发明第一方面实施例的无人驾驶汽车控制系统。

根据本发明实施例的汽车，可通过汽车中的无人驾驶汽车控制系统中的局部地图模块，根据感知识别模块感知提取的车辆位置、行驶轨迹、行驶速度信息及车流量信息，建立以无人驾驶汽车为中心的局部地图，路径规划模块根据预设地图和该局部地图生成待行驶路线，并根据该待行驶路线、和交通规程生成局部路径规划，行驶控制模块根据该局部路径规划生成控制指令，并根据该控制指令对无人驾驶汽车进行控制，具有以下优点：通过在光伏公路路面下设置车辆监测模块可以实时监测无人驾驶车辆位置、行驶轨迹、车速信息，及该路段的车流量信息，既不需要增加额外的硬件监控设备，降低了车速监控成本，又能准确监测过往车辆的行驶速度，而且提升了车辆监测的隐蔽性和有效性；

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明基于车辆无人驾驶控制系统的结构示意图；

图2为本发明车辆监测模块的结构示意图；

图3为本发明数据管理模块的结构示意图。

图中，1、车辆监测模块，101、电信号监测单元，102、计时单元，2、数据管理模块、201、数据接收单元，202、数据处理单元，203、数据存储单元，204、数据发送单元，3、感知识别模块，4、局部地图模块，5、路径规划模块，6、行驶控制模块，7、通信模块。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用发明保护的范围。

如图1所示，一种用于光伏公路无人驾驶汽车控制系统可以包括：车辆监测模块1、数据管理模,2、感知识别模块3、局部地图模块4、路径规划模块5、行驶控制模块6和通信模块7；

车辆监测模块1用于采集无人驾驶汽车车辆行驶状态信息，配置在光伏公路的每块光伏板内；如图2，其中，在本发明的实施例中，车辆监测模块1可包括电信号监测单元101、计时单元102，其中，所述电信号监测单元101用于监测光伏板上的电压、电流、功率、电量等；

如图3，所述数据管理模块2包括数据接收单元201、数据处理单元202、数据存储单元203及数据发送单元204；具体地，数据接收单元201接收所述车辆监测模块1监测的数据；所述数据处理单元202经过分析、处理得到车辆的位置、行驶轨迹、车速及车流量信息；数据存储单元203用于存储车辆监测模块1的位置信息，数据发送单元204用于将经分析、处理的车辆的位置、行驶轨迹、车流量及车速发送至感知识别模块3。

所述数据处理单元202被配置为基于所述光伏板上电信号变化的持续时间和所述光伏板两端的间距来确定车辆的行驶速度。在实际应用中，所述光伏板为晶硅太阳能板，其尺寸为2000*1000*35mm，额定功率为180w，转换效率为80％，光伏板的两端中心位置设有端点a、b，端点a到端点b的距离l＝2000mm，当无车辆行驶经过所述光伏板时，所述光伏板的输出功率w1＝w*η＝180*80％＝140w，当有车辆行驶经过所述光伏板时，所述车辆前部经过端点a，所述输出功率w1开始逐渐降低，一直到所述车辆前部到达端点b，所述输出功率降到最低点w2，此时，所述光伏板被车辆完全遮挡住，无法获得光的直接照射，但是能通过照射在相邻光伏板上的光的反射、散射等获得间接的光照射，进而转换得到较低的输出功率，这里将w2定义为w2＝w1*10％＝14w，所述计时单元102监测得到所述输出功率从w1降到w2的时间为0.12s，此后一直保持所述输出功率在w2，直到所述车辆尾部行驶离开端点a，所述输出功率保持在w2的时间为0.18s，所述输出功率开始逐渐升高，直到w1，此时所述车辆尾部行驶离开端点b，所述输出功率从w2升高到w1的时间为0.12s，根据速度公式v＝l/t，计算得到车辆的行驶速度v＝60km/h。

所述数据处理单元202还包括计数器，所述计数器被配置为基于光伏板上电信号的一次变化过程计数一次。具体地，当车辆行驶通过一块光伏板时，所述电信号监测单元101监测到所述光伏板上电信号经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的过程，或者，所述电信号监测单元101监测到所述光伏板以及与所述光伏板相邻的左右两块光伏板上的电信号均经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的过程，则所述计数器基于所述光伏板上电信号的一次变化过程计数一次，或者，所述计数器基于所述光伏板和与其相邻的左右两块光伏板上的电信号的一次变化过程计数一次。所述计数器用于统计路面车流量，但是当所述电信号监测单元101在同一时间段监测到相邻的前后左右多个光伏板上的电信号均经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的过程，则此时的电信号变化过程不是由车辆经过引起的，所述计数器不计数。

所述数据管理模块2确定车辆位置及行驶轨迹的过程为：对沿道路铺设的每块光伏板进行编号，锁定每个编号的相应位置信息，并将所述各个编号的位置信息存储在数据存储单元203中，当车辆行驶通过某一块光伏板时，电信号监测单元101检测到该光伏板上的电信号发生变化，数据接收单元201接收到光伏板电信号变化的信息及该光伏板的编号信息，并将电信号变化的信息及该编号信息发送至数据处理单元202，数据处理单元202处理电信号变化的信息判断是否为车辆驶过，若确定为车辆驶过，并将光伏板编号与数据存储单元中存储的信息进行比对，找到该编号下的位置信息，数据处理单元202记录该位置信息；数据处理单元202根据在不同时刻记录的位置坐标拟合出该车辆的行驶轨迹。并通过数据发送单元204将行驶车辆的位置和行驶轨迹发送至感知识别模块3。

所述电信号监测单元101若监测到所述光伏板的输出功率陡降至一个固定输出功率后保持不变，而与所述光伏板相邻的其他光伏板的输出功率保持在原先的输出功率上不变，数据管理模块3采集该信息，并提取出该处有静态物的信息，发送至感知识别模块。

感知识别模块3用于提取数据管理模块2处理的车辆位置、行驶轨迹、行驶速度和车流量信息。

在本发明的实施例中，车辆位置信息、行驶轨迹、行驶速度信息和车流量信息(即识别信息)是生成局部路径规划的重要数据来源。

局部地图模块4用于根据感知识别模块3提取到的车辆位置、行驶轨迹、行驶速度和车流量信息，建立以无人驾驶汽车为中心的局部地图。其中，在本发明的实施例中，局部地图可以包括激光雷达局部地图、视觉光学局部地图、雷达感知局部地图等中的一种或多种。

更具体地，局部地图模块4可根据感知识别模块3感知到的识别信息来绘制不同的特征地图如：以行驶车辆为中心的激光雷达局部地图、视觉光学局部地图、雷达感知局部地图等。

路径规划模块5用于根据预设地图和局部地图生成无人驾驶汽车的待行驶路线，并根据待行驶路线和交通规程生成局部路径规划。

更具体地，路径规划模块5可根据预设地图和局部地图模块4建立的局部地图(或综合数字化地图)来分析可供行驶的道路范围及车速、道路复杂度从而生成一条可能行驶的待行驶路线，并可根据该待行驶路线和交通规程从而生成局部路径规划，该局部路径规划可以直接指挥车辆行驶的动向。其中，在本发明的实施例中，预设地图可理解为已知地图，可为gis(geographicinformationsystem，地理信息系统)信息航拍图任务路线。

行驶控制模块6用于根据局部路径规划生成控制指令，并根据控制指令对无人驾驶汽车进行控制。具体而言，行驶控制模块6可根据局部路径规划的指导命令以执行对车辆档位(如r\n\p\d档)、油门(如0％～100％)、方向(如左右等)的控制，来保持车辆平稳高速行驶，实现无人驾驶功能。

进一步地，在本发明的一个实施例中，该无人驾驶汽车控制系统中通信模块7，通信模块7可用于建立感知识别模块3与数据管理模块2的通信连接，以使数据管理模块2通过该通信连接将车辆位置、行驶轨迹、车速信息及车流量信息传递到感知识别模块3。

举例而言，在本发明的实施例中，车辆监测模块1中的电信号监测单元101和计时单元102可以实时采集无人驾驶汽车的位置、行驶轨迹、行驶速度及车流量信息，通过实时通信服务传递至数据管理模块2，数据管理模块2将车辆监测模块1采集的信息进行分析、处理，并发送至感知识别模块3以提取出车辆位置、行驶轨迹、行驶速度信息和车流量信息，感知识别模块3根据提取到的车辆位置、行驶轨迹、行驶速度信息和车流量信息，建立以无人驾驶汽车为中心的局部地图，路径规划模块5可根据上述局部地图、已知地图生成局部路径规划。行驶控制模块6可根据该局部路径规划生成控制指令，以实现档位控制、油门控制、方向控制等。可将各个模块间生成的数据命令记录至车辆平台，并可通过离线仿真调试对这些数据命令进行调试，以使光伏公路上基于车辆无人驾驶控制系统更加安全、更加可靠。

此外，本发明的实施例还提出了一种汽车，其包括上述的基于车辆无人驾驶控制系统。

根据本发明实施例的汽车，可通过汽车中的基于车辆无人驾驶控制系统中的局部地图模块4，根据感知识别模块3提取到的车辆位置、行驶轨迹、行驶速度和车流量信息，建立以无人驾驶汽车为中心的局部地图，路径规划模块5根据预设地图和该局部地图生成待行驶路线，并根据该待行驶路线和交通规程生成局部路径规划，行驶控制模块6根据该局部路径规划生成控制指令，并根据该控制指令对无人驾驶汽车进行控制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明范围由所附权利要求及其等同物限定。