用于无人驾驶的智能公路系统及其控制方法与流程

本发明涉及智能交通技术，具体涉及一种用于无人驾驶的指南公路系统及其控制方法。

背景技术：

无人驾驶技术属于当前智能汽车研究的热点技术，已经受到越来越多的企业和学者关注。

现有的无人驾驶汽车大多利用车身传感器来感知周边障碍物情况，结合车载信息处理模块对车辆信息、周边环境信息以及道路信息进行处理，最终实现车辆的自动行驶控制。

现有技术存在的缺陷是：

现有大多的无人驾驶汽车采用单机控制，其信息采集覆盖范围较小，针对高速行驶的车辆来说，由于信息反馈的滞后性容易造成车辆控制时间延迟，从而造成意外交通事故。

此外，每一辆无人驾驶汽车需要进行大量的数据处理，对设备的性能要求较高，硬件成本难以控制。

技术实现要素：

基于上述缺陷，本发明提出一种用于无人驾驶的智能公路系统及其方法，结合现有的道路交通信息系统和照明系统，通过对公路系统进行智能化升级，从而扩大信息感应范围，提高无人驾驶的安全性能，将采集的信息进行分布式处理，从而减少网络信息传输量，降低无人驾驶汽车对数据的处理难度，提升处理能力，节约设备成本。

为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

首先，本发明提出一种用于无人驾驶的智能公路系统，包括公路路面模块，其关键在于：所述公路路面模块上设置有至少一种用于检测路面行驶障碍物的传感器模块；沿所述公路路面模块按照预定的长度分别设置有公路信息处理及动态规划模块，当无人驾驶汽车模块行驶在所述公路路面模块时，所述传感器模块通过无线通信方式向所述无人驾驶汽车模块实时提供路面行驶障碍信息，且将上述信息传送到所述公路信息处理及动态规划模块中，所述无人驾驶汽车模块一方面将车辆状态及乘客请求信息传输给所述公路信息处理及动态规划模块中，另一方面从所述公路信息处理及动态规划模块中获取车辆控制信息，控制无人驾驶汽车模块的运动速度和方向。

进一步地，沿所述公路路面模块的两侧设置有照明系统，在所述照明系统的路灯电杆上设置有信号收发天线，该信号收发天线连接有信号收发器，所述无人驾驶汽车模块与所述公路信息处理及动态规划模块之间通过所述信号收发器一跳或多跳的方式实现信息传输。

可选地，该系统中的无人驾驶汽车模块与所述公路信息处理及动态规划模块还分别与卫星通信，用于实现无人驾驶汽车模块位置信息的确定。

可选地，所述信号收发器与所述传感器模块无线连接。

可选地，所述信号收发器将所述传感器模块上传的数据进行预处理后再传输给所述无人驾驶汽车模块和/或公路信息处理及动态规划模块，所述预处理包括数据清洗、数据压缩、数据融合。

可选地，在所述公路路面模块上设置有温湿度传感器、光照强度传感器、超声波传感器以及图像传感器。

可选地，所述信号收发器接收所述光照强度传感器以及超声波传感器上传的数据，并将其传输给所述照明系统，该照明系统根据公路路面光照情况以及路面车辆状况控制路灯亮度。

基于上述系统，本发明还提出一种用于无人驾驶的智能公路系统的控制方法，按照以下步骤进行：

s1:根据请求信息确定目的地；

s2：所述公路信息处理及动态规划模块根据无人驾驶汽车模块的初始位置和s1中的目的地，并结合电子地图确定导航路径；

s3：所述公路信息处理及动态规划模块通过公路路面模块上的传感器模块实时获取路面障碍物信息，同时结合车辆状态与导航路径确定无人驾驶汽车模块的行驶速度和方向；

s4：无人驾驶汽车模块根据公路信息处理及动态规划模块下发的行驶速度和方向控制无人驾驶汽车模块行驶。

进一步地，所述传感器模块通过所述照明系统中的信号收发器一跳或多跳的方式与所述公路信息处理及动态规划模块通信。

进一步地，所述无人驾驶汽车模块根据卫星获取定位信息，所述信号收发器根据无人驾驶汽车模块的定位信息确定有效信号覆盖范围，并选择有效信号覆盖范围内的传感器模块进行数据预处理。

本发明的有益效果：

本发明提出的用于无人驾驶的智能公路系统及其控制方法，通过对公路系统进行升级改造，使其能够实时监测路面上的车辆行驶状况和障碍物情况，通过对路面交通信息进行处理后直接引导无人驾驶汽车模块行驶，在信息处理过程中，以路面传感器作为信息采集终端，以基于照明系统的信号收发器作为信息汇聚和转发终端，以公路信息处理及动态规划模块作为信号处理终端，通过分布式信息处理，减少信息传输量和终端信号处理负荷，公路信息处理及动态规划模块根据道路规划布置，相邻路段之间的信息共享平滑过渡，有效保证了无人驾驶汽车的行驶安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的安装结构示意图；

图2为本发明的系统原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1、图2所示，本发明首先公开一种用于无人驾驶的智能公路系统，包括公路路面模块，所述公路路面模块上设置有至少一种用于检测路面行驶障碍物的传感器模块；沿所述公路路面模块按照预定的长度分别设置有公路信息处理及动态规划模块，当无人驾驶汽车模块行驶在所述公路路面模块时，所述传感器模块通过无线通信方式向所述无人驾驶汽车模块实时提供路面行驶障碍信息，且将上述信息传送到所述公路信息处理及动态规划模块中，所述无人驾驶汽车模块一方面将车辆状态及乘客请求信息传输给所述公路信息处理及动态规划模块中，另一方面从所述公路信息处理及动态规划模块中获取车辆控制信息，控制无人驾驶汽车模块的运动速度和方向。

在具体实施时，无人驾驶汽车除了自身的自动驾驶功能以外还需要具备信息处理功能和信息收发功能，此处的信息处理功能和收发功能是能顺利接收公路系统发出的控制信息，同时，无人驾驶汽车将实时在线的检测自身在路段上的位置信息、车身状况信息以及结合道路传感器等检测到的车身周边路况信息。汽车将所有信息进行处理后再与公路系统的处理器进行信息交接，实现汽车信息和整个公路系统统一，以利于公路系统工作的全局动态交通规划。

为了便于电源供应和天线布置，本发明沿所述公路路面模块的两侧设置有照明系统，在所述照明系统的路灯电杆上设置有信号收发天线，该信号收发天线连接有信号收发器，所述无人驾驶汽车模块与所述公路信息处理及动态规划模块之间通过所述信号收发器一跳或多跳的方式实现信息传输。

通过将信号收发器设置在路灯电杆上，充分利用了电杆高度设置信号收发天线，能够实现汽车、卫星、传感器网络、公路系统处理器的信息交互传输，保证几大模块信息的同步，考虑到信息量的巨大，所以此模块只负责路径信息、定位信息、行驶信息等与动态规划相关的信息传输，其它信息的交互通过各自模块完成。此模块除开天线的信息交互作用以外还兼有公路灯光系统，通过接收公路系统的动态规划当中的灯光调控命令完成公路照明灯、限速灯、预警灯、指示灯、信息提示灯等灯光照明设备的控制。

本系统中的无人驾驶汽车模块与所述公路信息处理及动态规划模块还分别与卫星通信，用于实现无人驾驶汽车模块位置信息的确定，通过卫星定位结合现有的电子地图，实现gps导航和最优路径的规划。

本实施例中的传感器模块均采用无线传感器，在所述公路路面模块上设置有温湿度传感器、光照强度传感器、超声波传感器以及图像传感器，所述信号收发器与所述传感器模块无线连接。温湿度传感器主要用于检测路面环境状况，特别针对覆水路面给予安全提示，光照强度传感器主要用于实现灯光控制，超声波传感器和图像传感器主要用于实现路面障碍物以及车辆行驶状态的监控，便于调整车辆速度和合理避障。

所述信号收发器将所述传感器模块上传的数据进行预处理后再传输给所述无人驾驶汽车模块和/或公路信息处理及动态规划模块，所述预处理包括数据清洗、数据压缩、数据融合。

所述信号收发器接收所述光照强度传感器以及超声波传感器上传的数据，并将其传输给所述照明系统，该照明系统根据公路路面光照情况以及路面车辆状况控制路灯亮度。

基于上述系统，本发明还提出一种用于无人驾驶的智能公路系统的控制方法，按照以下步骤进行：

s1:根据请求信息确定目的地；

s2：所述公路信息处理及动态规划模块根据无人驾驶汽车模块的初始位置和s1中的目的地，并结合电子地图确定导航路径；

s3：所述公路信息处理及动态规划模块通过公路路面模块上的传感器模块实时获取路面障碍物信息，同时结合车辆状态与导航路径确定无人驾驶汽车模块的行驶速度和方向；

s4：无人驾驶汽车模块根据公路信息处理及动态规划模块下发的行驶速度和方向控制无人驾驶汽车模块行驶。

所述传感器模块通过所述照明系统中的信号收发器一跳或多跳的方式与所述公路信息处理及动态规划模块通信。

所述无人驾驶汽车模块根据卫星获取定位信息，所述信号收发器根据无人驾驶汽车模块的定位信息确定有效信号覆盖范围，并选择有效信号覆盖范围内的传感器模块进行数据预处理。

在具体实施时，本发明可以应用于城市专用车道，通过建设无人驾驶汽车专用车道便于乘客招车，通过互联网平台发送招车信息，控制系统可以自动调配无人驾驶汽车模块达到乘客指定地点，根据无人驾驶汽车模块当前位置和目的地位置自动规划最优路径，车辆行驶过程中，利用该路面传感器实时获取连续路面状态信息，通过信号收发器对接收的信号进行预处理，清洗掉干扰和无用数据，通过数据压缩和数据融合，最终将有效数据传输给公路信息处理及动态规划模块中，由公路信息处理及动态规划模块确定出对应车辆的行驶速度和方向，最终将控制信息传输到无人驾驶汽车模块中，使其顺利达到目的地。

通过上述说明可以理解，本发明提供的用于无人驾驶的智能公路系统及其控制方法，强化了路面系统的智能化程度，降低了无人驾驶汽车模块的信息处理量，通过一次性增加基础设施建设成本，降低路面无人驾驶汽车模块的硬件要求，通过路面传感器模块、照明电杆上的转发天线以及每个路段的公路信息处理及动态规划模块共同构成公路信息网络，为无人驾驶汽车模块的安全行驶提供安全可靠的信息保障。

此外，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。