一种路侧设备、车载设备以及自动驾驶感知方法及系统与流程

本申请是申请日为2017年9月27日、申请号为201710892457.1、名称为“一种路侧设备、车载设备以及自动驾驶感知方法及系统”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种路侧设备、车载设备以及自动驾驶感知方法及系统。

背景技术：

通常，自动驾驶技术大概可以分为三大部分：感知、决策和控制。感知是自动驾驶的基础，随着各种车载传感器技术和人工智能技术的发展，自动驾驶技术也日渐趋于商用化。其中，自动驾驶卡车由于其可以节省人力成本，降低事故率，减少油耗等优点，市场规模达万亿以上，被认为是最容易落地商用的细分市场。但是，自动驾驶卡车主要用于运输货物，除了需要解决自动驾驶的问题，还需要解决自动装货、卸货、倒车等技术难题，也就是在自动驾驶卡车倒车时的环境感知问题。

现有技术中，在卡车倒车时，需要有他人从旁进行辅助，告知驾驶员车后方是否有障碍物或者行人，但这显然这在自动驾驶系统是不可行的。

现有技术中，还有一种倒车预警系统，倒车预警系统中通常采用超声波雷达，超声波雷达可以探测的范围为0.1m～3m左右，且超声波雷达的延迟一般为0.5s～1s。但是，其探测距离短、实时性较低，并且，对于自动驾驶卡车，这种方式也不适用，这是因为，卡车车身长，传感器在车辆后方安装和布线困难；卡车转弯半径大，自动倒车和卸货过程中需要探测的距离更远，超声波雷达也无法满足要求；卡车常会加挂车，挂车上无法安装传感器。这些问题都导致了自动驾驶卡车在卸货倒车时，车辆背后区域是无法感知到的盲区，不能及时准确地做出决策和控制卡车，极易发生安全事故。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种路侧设备、车载设备以及自动驾驶感知方法及系统，以解决现有技术中自动驾驶卡车无法感知盲区的环境信息的问题。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种路侧设备，包括探测单元、路侧处理单元、rsu和路侧天线，具体为：

探测单元，用于探测目标区域，获取目标区域中目标的探测数据；

路侧处理单元，分别与探测单元和rsu连接，用于根据所述目标区域中目标的探测数据，确定所述目标区域中目标的运动信息和状态信息；

rsu，用于将所述目标的运动信息和状态信息，通过路侧天线发送给车载设备。

一种自动驾驶感知方法，包括：

探测目标区域，获取目标区域中目标的探测数据；

根据所述目标区域中目标的探测数据，确定所述目标区域中目标的运动信息和状态信息；

将所述目标的运动信息和状态信息，通过路侧天线发送给车载设备。

一种车载设备，包括obu、车载处理单元和车载天线，具体为：

obu，与车载处理单元相连，用于通过车载天线接收路侧设备发送的目标区域中目标的运动信息和状态信息，并将所述目标的运动信息和状态信息发送给车载处理单元；

车载处理单元，用于接收obu发送的所述目标的运动信息和状态信息。

一种自动驾驶感知方法，包括：

获取路侧设备发送的目标区域中目标的运动信息和状态信息。

一种自动驾驶感知系统，包括路侧设备和车载设备，具体为：

路侧设备，用于探测目标区域，获取目标区域中目标的探测数据，并根据所述目标区域中目标的探测数据，确定所述目标区域中目标的运动信息和状态信息，以及将所述目标的运动信息和状态信息发送给车载设备；

车载设备，用于接收所述路侧设备发送的所述目标的运动信息和状态信息。

采用本发明技术方案，车辆在获取到车载传感器获取的环境信息之外，还能够从路侧设备接收目标区域的环境信息，能够更加全面、准确的获取车辆周边的环境信息，为车辆能够作出更为准确的决策和控制提供更为丰富的依据。尤其是对于卡车而言，目前卡车难以通过车载传感器获取到盲区(卡车尾部的区域，例如卸货区域、装货区域或者泊车区域等)的环境信息，因此，采用本发明技术方案，能够借助路侧设备为车辆提供盲区的环境信息，从而使得能够实时、准确获取到车辆盲区的环境信息，提高车辆控制的准确性，解决了例如卡车倒车、装卸货而无法获知盲区环境信息的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中自动驾驶感知系统结构示意图；

图2为本发明实施例中路侧设备结构示意图；

图3为本发明实施例中车载设备结构示意图；

图4为本发明实施例中自动驾驶感知方法流程图；

图5为本发明实施例中自动驾驶感知方法流程图；

图6为本发明实施例中自动驾驶感知系统应用场景结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，并不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1所示，本发明实施例中，自动驾驶感知系统结构示意图。

本发明实施例中，针对自动驾驶的场景，特别是自动驾驶车辆倒车时，以自动驾驶卡车为例，由于卡车车身长、转弯半径大，在卡车车辆后方安装传感器比较困难，并且需要探测距离更远，通过车身上传感器探测也无法满足要求，并且对于自动驾驶卡车，还经常有挂车的情况，在挂车上也无法安装传感器，因此，自动驾驶卡车卸货倒车时，卡车车辆后侧区域是无法感知的盲区，对于自动驾驶来说，无法感知后侧区域，不能准确做出相应决策和动作，容易出现安全事故。

因此，本发明实施例中，提供了一种自动驾驶感知系统，包括路侧设备1和车载设备2，使其可以有效准确地感知车辆背后区域的环境目标信息，并作为决策和控制的输入依据。本发明实施例中，车载设备可以是dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理器)、fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)控制器、工业电脑、行车电脑、ecu(electroniccontrolunit，电子控制单元)或者vcu(vehiclecontrolunit，整车控制器)等，本申请不做严格限定。

具体地：

路侧设备1，用于探测目标区域，获取目标区域中目标的探测数据，并根据所述目标区域中目标的探测数据，确定所述目标区域中目标的运动信息和状态信息，以及将所述目标的运动信息和状态信息发送给车载设备2。

车载设备2，用于接收所述路侧设备1发送的所述目标的运动信息和状态信息。

这样，通过路侧设备1，车载设备2可以借助路测设备1获取目标区域的环境信息。目标区域可以是车载传感器无法获取环境信息的区域，例如泊车区域、装卸货区域等。

参阅图2，为本发明实施例中路侧设备1的结构示意图。

本发明实施例中，路侧设备1包括探测单元10、路侧处理单元11、路侧单元(roadsideunit，rsu)12和路侧天线13。

下面对上述各个设备进行简单介绍：

1)探测单元10，用于探测目标区域，获取目标区域中目标的探测数据。

本发明实施例中，路侧设备1安装在目标区域附近，探测单元10的具体安装位置根据需要探测的目标区域的大小、位置和探测单元10的属性(例如探测角度和探测距离等)来综合确定，以使得探测单元10能够探测到整个目标区域。

其中，探测单元10可以为摄像头或激光雷达。

通常，一般摄像头可以探测的最大距离为50cm左右，激光雷达探测的最大距离可以达到100m～150m左右。可以根据实际需求灵活选择探测单元10的型号及其安装位置。这样，就可以基于该探测单元10，探测到目标区域，例如为卡车后侧卸货区的环境的目标数据。

例如，若探测单元10为摄像头，则获得目标区域中目标的探测数据为目标的图像数据。

又例如，若探测单元10为激光雷达，则获取目标区域中目标的探测数据为目标的点云数据。

进一步地，安装完探测单元10后，还需要测定并记录探测单元10的位置，目的是用于之后路侧处理单元11计算目标的运动信息和状态信息。

具体地，需要测定探测单元10的位置，包括经度、维度以及离地面的高度。其中，经度和维度可以通过测绘机定位设备定位得到，离地面的高度可以通过测量高度的设备，例如通过高度测量仪测量得到。

2)路侧处理单元11，分别与探测单元10和rsu12连接，用于根据目标区域中目标的探测数据，确定所述目标区域中目标的运动信息和状态信息。

其中，路侧处理单元11可以采用nvdia的jetsontx2，也可以是其他合适的处理设备，本发明实施例中并不进行限制。

路侧处理单元11，具体用于：

首先，根据所述目标区域中目标的探测数据，识别出目标区域中目标的相对状态信息和相对运动信息。

其中，所述相对状态信息和相对运动信息，表示目标相对于探测单元10的状态信息和运动信息。例如，位置和方向均是相对于以探测单元10为原点的坐标系而言，其中，位置为到探测单元10的距离和角度，方向为在探测单元10感知视野内的方向。

运动信息包括速度和/或行动方向，状态信息包括以下任意一种或多种：位置、类型、尺寸。

其中，目标可以为动态物体也可以为静态物体，例如车辆、行人、动物、建筑物、基础设施、植物等，目标的类型即是这些物体的分类，目标的尺寸为目标的大小，对于运动的目标还可以识别其速度和行动方向。

例如，探测数据为图像数据，则可以采用基于深度学习的图像处理技术识别出各个目标，以及各个目标的尺寸、类型、相对位置、速度和相对行动方向。当然，也可以采用其他现有技术中的图像处理技术，进行识别，本发明实施例中，并不进行限制。

又例如，探测数据为点云数据，则可以通过对点云数据滤波和分类等处理，识别出各个目标，以及各个目标的尺寸、类型、相对位置、速度和相对行动方向。

然后，根据测定的探测单元10的安装位置，以及所述目标的相对状态信息和相对运动信息，确定所述目标的状态信息和运动信息。

这样，根据测定的探测单元10的安装位置和探测朝向，就可以计算出各个目标的绝对位置，包括经度和维度，速度以及绝对行动方向，例如，可以以正北为0度，即得到各个目标实际的状态信息和运动信息。

进一步地，确定所述目标区域中目标的运动信息和状态信息之后，路侧处理单元11还用于：按照预设编码格式，将所述目标的运动信息和状态信息进行编码。此时，rsu12具体可实现如下：将按照预设编码格式编码后的目标的运动信息和状态信息，通过路侧天线发送给车载设备。

这样，按照预设编码格式编码后，形成一定长度的二进制数据，可以提高传输安全性和可靠性。

3)rsu12，用于将所述目标的运动信息和状态信息，通过路侧天线13发送给车载设备2。

其中，rsu12是一种车对外界的信息交换(vehicletoeverything，v2x)路侧单元设备，具有v2x通信功能。

其中，路侧天线13，例如为v2x通信的全向天线，安装时方向朝下即可。

具体地：(1)通过v2x协议，将所述目标的运动信息和状态信息进行编码，并封装成v2x报文。

(2)按照设定周期和发送功率，将所述v2x报文通过指定的频率通道发送给车载设备2。

这样，rsu12将v2x报文发送到指定频率通道的空中接口中，车载设备2就可以从该频率通道中获取到该v2x报文。

4)固定装置，用于安装和固定所述路侧设备1；所述固定装置包括基座、路侧支架杆和横杆，所述基座固定安装于地面上，路侧支架杆固定安装于所述基座上，横杆与路侧支架杆相连。

本发明实施例中，在安装固定装置时，可以在卡车的卸货区附近选择合适的位置安装，较佳地，选择离卸货区较近、视野开阔的位置安装。

同时，还可以设置电源线，安装于路侧支架杆内，用于分别给所述探测单元10、路侧处理单元11和rsu12供电。

当然，固定装置也可以不是基座、路侧支架杆和横杆的形式，本发明实施例中并不进行限制，只要可以稳定支撑和正常供电即可。

本发明实施例中，路侧处理单元11与探测单元10、路侧处理单元11与rsu12之间的通信方式为以下任意一种：以太网通信、usb通信。

参阅图3所示，本发明实施例中，车载设备结构示意图。

本发明实施例中，车载设备2包括车载单元(onboardunit，obu)20、车载处理单元22和车载天线21。

具体地：

obu20，与车载处理单元22相连，用于通过车载天线21接收路侧设备1发送的目标区域中目标的运动信息和状态信息，并将所述目标的运动信息和状态信息发送给车载处理单元22。

其中，obu20是一种v2x车载设备，具有v2x通信和高精度定位功能，高精度定位技术可以实现车辆的厘米级定位。

本发明实施例中，obu20可以安装在车辆的驾驶室内，并与车辆的自动驾驶系统相连，即相连与车载处理单元22。

其中，车载天线21可以安装在车辆的驾驶室的顶部，且尽量高于车体，这样，可以避免金属车体对无线信号造成影响。

这样，路侧设备1的rsu12将v2x报文发送到指定频率通道的空中接口中之后，obu20就可以从该频率通道中获取到v2x报文。

具体地：(1)通过车载天线21，从所述指定的频率通道中接收路侧设备1发送的v2x报文。

(2)通过v2x协议，对接收到的所述v2x报文进行解码，从所述v2x报文中提取出目标区域中目标的运动信息和状态信息。

本发明实例中，rsu12和obu20通过v2x实现通信，obu20通过v2x协议解码，提取出有效数据，这时，obu20获得的数据为路侧处理单元11按照预设编码格式编码后的目标的运动信息和状态信息。

车载处理单元22，用于接收obu20发送的所述目标的运动信息和状态信息。

具体地：(1)接收obu20发送的按照预设编码格式编码后的目标的运动信息和状态信息。

(2)根据所述预设编码格式，进行解码，获取所述目标的运动信息和状态信息。

进一步地，车辆上设置有车载传感器，该车载传感器在图3中未示出，例如，车载传感器可以为安装在车辆上的摄像头、激光雷达、微波雷达、超声波传感器等，该车载传感器用于检测并获取车辆的环境信息。

进一步地，车载处理单元22还用于：获取车载传感器采集到的环境信息；根据所述目标的运动信息和状态信息，以及获取的车载传感器采集到的环境信息，对车辆进行自动驾驶决策，并根据决策结果控制所述车辆行驶。

例如，在卡车倒车或卸货时，根据路侧设备获取到卡车背后区域的目标的环境信息和状态信息，还可以结合卡车上本身安装的车载传感器获取到卡车其它周围环境的环境信息，进而控制卡车自动驾驶，使得卡车在倒车或卸货时，能够安全可靠地行驶。例如，确定卡车背后有目标，并且目标相对卡车的速度小于零，卡车进行减速行驶。

这样，车载处理单元22就可以获得车辆后侧区域内的目标的位置、尺寸、类型、速度、行动方向等信息，这些信息可以进一步地与车辆上安装的其它传感器获取到的周围环境信息相结合，共同作为自动驾驶系统的感知数据，不仅解决了可以有效感知车辆倒车时后侧区域的目标信息，还提高了自动驾驶的安全性和可靠性。

本发明实施例中，上述obu20和车载处理单元22之间的通信方式为以下任意一种：以太网通信、usb通信。

当然，也可以采用其它通信方式，本发明实施例中并不进行限制，目的是为了实现各个设备之间的数据传输。

本发明实施例中，提供了一种自动驾驶感知系统，包括，路侧设备1和车载设备2，其中，路侧设备1至少包括探测单元10、路侧处理单元11、rsu12和路侧天线13；车载设备2至少包括obu20、车载处理单元22和车载天线21，采用车路协同，合理地利用路侧设备1和车载设备2，使得卡车在倒车或卸货时，也可以高实时性地、准确地感知到车辆背后区域环境的目标信息，并作为自动驾驶的决策和控制的输入依据，使其能够准确做出决策和控制车辆，从而解决了自动驾驶卡车无法感知车后环境的问题。

基于上述实施例，参阅图4所示，本发明实施例中，路侧设备端自动驾驶感知方法流程图。

步骤400：探测目标区域，获取目标区域中目标的探测数据。

步骤410：根据所述目标区域中目标的探测数据，确定所述目标区域中目标的运动信息和状态信息。

步骤410具体实现可如下：首先，根据所述目标区域中目标的探测数据，识别出目标区域中目标的相对状态信息和相对运动信息；然后，根据测定的探测单元的安装位置，以及所述目标的相对状态信息和相对运动信息，计算出所述目标的状态信息和运动信息。

其中，所述相对状态信息和相对运动信息，表示目标相对于探测单元的状态信息和运动信息；所述探测单元为探测目标区域的装置。

例如，相对状态信息为相对于探测单元的位置，相对运动信息为相对于探测单元的行动方向等。

其中，运动信息包括速度和/或行动方向，状态信息包括以下任意一种或多种：位置、类型、尺寸。

优选地，为进一步提高信息传输的安全性，在执行步骤410之后，进一步包括：按照预设编码格式，将所述目标的运动信息和状态信息进行编码。

步骤420：将所述目标的运动信息和状态信息，通过路侧天线发送给车载设备。

执行步骤420时，具体包括：首先，通过v2x协议，将所述目标的运动信息和状态信息进行编码，并封装成v2x报文；然后，按照设定周期和发送功率，将所述v2x报文通过指定的频率通道发送给车载设备。

这样，本发明实施例中，通过路侧设备探测并获取目标区域中目标的运动信息和状态信息，进而发送给车载设备，使得车载设备可以得到目标区域的环境信息，以便准确及时地为自动驾驶做出决策和控制。

基于上述实施例，参阅图5所示，本发明实施例中，车载设备端自动驾驶感知方法流程图。

步骤500：获取路侧设备发送的目标区域中目标的运动信息和状态信息。

步骤500具体实现可如下：首先，通过车载天线，从所述指定的频率通道中接收路侧设备发送的v2x报文；通过v2x协议，对接收到的所述v2x报文进行解码，从所述v2x报文中提取出目标区域中目标的运动信息和状态信息。

本发明实施例中，路侧设备的rsu将目标区域中目标的运动信息和状态信息封装成报文，发送到指定频率通道的空中接口中，进而车载设备的obu可以获取到路侧设备的rsu发送的v2x报文。

进一步地，执行步骤500之后，还包括：获取车载传感器采集到的环境信息；根据所述目标的运动信息和状态信息，以及获取的车载传感器采集到的环境信息，对车辆进行自动驾驶决策，并根据决策结果控制所述车辆行驶。

这样，obu可以将提取出的目标区域中目标的运动信息和状态信息，发送给车载处理单元，进而为自动驾驶系统提供数据支持，使其可以实时地、准确地获取到车辆背后区域的环境信息，并可以结合车载传感器采集到的其它环境信息，进而可以更加准确可靠地做出自动驾驶决策，尤其是车辆在倒车或卸货时，能够进一步提高车辆行驶的安全性和可靠性。

下面采用一个具体的应用场景对上述实施例作出进一步详细说明。具体参阅图6所示，本发明实施例中，自动驾驶感知系统应用场景结构示意图。

1)在卸货区附近安装路侧设备1，具体参阅图6所示，在卸货区附近先安装固定装置，包括基座、路侧支架杆和横杆。基座位于地面上，路侧支架杆位于基座上，横杆与路侧支架杆相连，并在路侧支架杆内部安装电源线，用于给路侧设备1供电。

在路侧支架杆上安装探测单元10，探测单元10的朝向为朝向卸货区，能够探测到整个卸货区的区域。路侧处理单元11和rsu12安装在横杆上，路侧天线13安装方向朝下。

2)obu20安装在车辆的驾驶室内，并与车载处理单元22相连，obu20与rsu12之间通过v2x通信。其中车载处理单元22在图6中未示出。车载天线21安装在车辆驾驶室顶部，并高于车辆最高处。

基于各个设备，实现了在车辆卸货倒车时，能够实时准确地感知车辆背部区域的目标信息，为自动驾驶提供数据依据。具体地：

首先，探测单元10获取目标区域中目标的探测数据。

然后，路侧处理单元11根据目标的探测数据，识别出目标的运动信息和状态信息。

然后，rsu12将目标的运动信息和状态信息，发送到指定的频率通道。

然后，obu20从该指定的频率通道获取到目标区域中目标的运动信息和状态信息，并发送给车载处理单元22。

最后，车载处理单元22接收到目标区域中目标的运动信息和状态信息。

这样，也就是获得了车辆背后区域的目标信息，并可以结合其它车载传感器，共同作为自动驾驶系统的输入数据，使得自动驾驶系统可以准确做出决策和控制车辆。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。