CN110293970B - 一种自动驾驶汽车的行驶控制方法、装置及汽车 - Google Patents

一种自动驾驶汽车的行驶控制方法、装置及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动驾驶汽车的行驶控制方法、装置及汽车，以解决现有技术中自动驾驶车辆在车道线丢失时存在安全隐患的问题。该自动驾驶汽车的行驶控制方法，包括：判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件；若满足，则以车辆进入安全停车模式时车辆所在位置点为坐标原点，以搭载在车辆上的摄像头输出的最远距离点为停止点，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度和航向角；控制车辆按照所述减速度和所述航向角进行减速行驶，直至驾驶员接管车辆使车辆退出自动驾驶状态或车辆停车。

Description

一种自动驾驶汽车的行驶控制方法、装置及汽车
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，具体是一种自动驾驶汽车的行驶控制方法、装置及汽车。
背景技术
有限条件(L3)自动驾驶技术作为一种还未完全成熟的工程应用技术，在驾驶过程中可能遇到各自不同的驾驶场景。现阶段自动驾驶技术的开发主要集中在高速公路上开放，高精地图由于定位误差太大，所给出的路径规划无法满足控制需求，因此车道线作为当前环境识别主要特征。车道线的突然丢失(且前方无可靠跟车目标)或摄像头因为光线等原因无法输出有效数据，如果此时控制状态不改变，驾驶员又不能及时接管，都会导致自动驾驶失控，可能引发严重的交通事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动驾驶汽车的行驶控制方法、装置及汽车，以解决现有技术中自动驾驶车辆在车道线丢失时存在安全隐患的问题。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种自动驾驶汽车的行驶控制方法，包括：
判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件；
若满足，则以车辆进入安全停车模式时车辆所在位置点为坐标原点，以搭载在车辆上的摄像头输出的最远距离点为停止点，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度和航向角；
控制车辆按照所述减速度和所述航向角进行减速行驶，并控制车辆按照车辆进入安全停车模式前摄像头最后一次输出的行驶路径继续行驶，直至驾驶员接管车辆使车辆退出自动驾驶状态或车辆停车。
优选地，判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件的步骤包括：
确定车辆从进入自动驾驶状态的起点位置到当前位置的车辆行驶距离S以及所述摄像头所采集到的车道线有效距离R；
确定在摄像头传输数据的N个周期内，所述车辆行驶距离S和所述车道线有效距离R的和值c是否均位于预定距离范围内；
若位于，则确定车辆前方车道线丢失，并确定处于自动驾驶状态的车辆满足进入安全停车模式条件；或
判断摄像头是否失效；
若失效，则确定摄像头数据丢失，并确定为处于自动驾驶汽车的车辆满足进入安全停车模式条件。
优选地，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度的步骤包括：采集车辆在各路径点位置处的实时车速Vh以及车辆在各路径点位置时与所述停止点之间的相对距离Rh；
根据所述实时车速Vh和所述相对距离Rh，确定车辆在各路径点位置处对应的减速度a。
优选地，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的航向角的步骤包括：
获取摄像头输出的车道线方程；
读取所述车道线方程中的第一系数a0、第二系数a1和第三系数a2；
确定车辆在各路径点位置处与坐标原点之间的行驶距离x；
根据第一系数a0，第二系数a1、第三系数a2和所述行驶距离x，确定车辆在各路径点位置处的航向角θ。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种自动驾驶汽车的行驶控制装置，包括：
判断模块，用于判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件；
确定模块，用于若满足，则以车辆进入安全停车模式时车辆所在位置点为坐标原点，以搭载在车辆上的摄像头输出的最远距离点为停止点，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度和航向角；
控制模块，用于控制车辆按照所述减速度和所述航向角进行减速行驶，并控制车辆按照车辆进入安全停车模式前摄像头最后一次输出的行驶路径继续行驶，直至驾驶员接管车辆使车辆退出自动驾驶状态或车辆停车。
优选地，所述判断模块包括：
第一确定单元，用于确定车辆从进入自动驾驶状态的起点位置到当前位置的车辆行驶距离S以及所述摄像头所采集到的车道线有效距离R；
第二确定单元，用于确定在摄像头传输数据的N个周期内，所述车辆行驶距离S和所述车道线有效距离R的和值c是否均位于预定距离范围内；
第三确定单元，用于若位于，则确定车辆前方车道线丢失，并确定处于自动驾驶状态的车辆满足进入安全停车模式条件；或
判断单元，用于判断摄像头是否失效；
若失效，则通过所述第三确定单元确定摄像头数据丢失，并确定为处于自动驾驶汽车的车辆满足进入安全停车模式条件。
优选地，所述确定模块包括：
采集单元，用于采集车辆在各路径点位置处的实时车速Vh以及车辆在各路径点位置时与所述停止点之间的相对距离Rh；
第四确定单元，用于根据所述实时车速Vh和所述相对距离Rh，确定车辆在各路径点位置处对应的减速度a。
优选地，确定模块包括：
获取单元，用于获取摄像头输出的车道线方程；
读取单元，用于读取所述车道线方程中的第一系数a0、第二系数a1和第三系数a2；
第五确定单元，用于确定车辆在各路径点位置处与坐标原点之间的行驶距离x；
第六确定单元，用于根据第一系数a0，第二系数a1、第三系数a2和所述行驶距离x，确定车辆在各路径点位置处的航向角θ。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种汽车，包括上述的自动驾驶汽车的行驶控制装置。
本发明的有益效果为：
在车道线丢失或摄像头突然失效的情况下，车辆会进入安全停车模式，留给驾驶员足够的接管时间，或者安全停车，保证车辆的安全驾驶。本发明在车道线丢失情况下，由于前车随时可能会有变道操作，在无有效车道线信息的情况下，跟车可能会导致和相邻车道的车发生碰撞，因此，即使前方有车也不会继续选择跟随前车轨迹规划的路径前进。
附图说明
图1为车辆在自动驾驶状态时的坐标系图；
图2为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图2，本发明提供了一种自动驾驶汽车的行驶控制方法，包括：
步骤101，判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件。
具体来说，如图1所示，在车辆处于自动驾驶状态时，图1中，A点为该车辆进入自动驾驶状态时的起点位置。在A点位置处，车辆进入自动驾驶状态或自动驾驶模式，车辆依靠搭载在车辆前端的摄像头进行前方道路图像采集。然后，根据所采集到的图像，进行图像识别，查找到车辆所在车道的两侧车道线，并且，根据摄像头所采集到的图像，还能够获知摄像头所采集图像距离车辆的最远距离。
依据摄像头采集到的图像，可以实现对车辆的行驶路径进行规划，具体来说，摄像头将采集到的图像发送至与摄像头相连的图像处理模块，图像处理模块进行图像特征提取，规划出车辆的行驶图像。为了实现对车辆的行驶路径进行规划，具体来说，车辆在自动驾驶状态下正常行驶时，车辆行驶轨迹用实时更新的相对坐标来进行表示，也就是说，在相对坐标系下来计算该车辆行驶轨迹。此时，摄像头输出的车道线在经过图像处理模块处理后的表示方式为3阶曲线方程，并且会输出车道线的有效范围值。车道线方程以本车为坐标原点实时更新，车辆的行驶预测轨迹为相对坐标系下的曲线方程。车辆纵向控制是根据前车车速、设定车速和弯道限制车速进行控制，横向控制是以根据车速和道路当前曲率相关的实时预瞄点为参考，进行方向盘角度的前馈加反馈控制。
该3阶曲线方程(车道线方程)为y＝a0+a1x+a2x2+a3x3。x为摄像头的预瞄距离，a0、a1、a2、a3为车道线拟合方程的系数，其中，a0为车辆当前位置和车道中心线之间的误差，a0的绝对值小于4，a1为当前道路曲线的正切，a1的绝对值小于
Figure GDA0002516878650000041
a2为车道曲率的二分之一，a2的绝对值小于0.02，a3为车道曲率的变化率的六分之一，a3的绝对值小于0.00004，坐标点(x，y)为预瞄点。自动驾驶正常开始过程中，坐标原点为本车摄像头安装位置，车道线方程实时更新。
具体来说，步骤101包括：
判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件的步骤包括：
步骤201，确定车辆从进入自动驾驶状态的起点位置到当前位置的车辆行驶距离S以及所述摄像头所采集到的车道线有效距离R。
整车情况下，摄像头周期性地将采集到的数据发送至自动驾驶控制器，自动驾驶控制器根据摄像头采集的数据来进行对应处理。
步骤202，确定在摄像头传输数据的N个周期内，所述车辆行驶距离S和所述车道线有效距离R的和值c是否均位于预定距离范围内；
步骤203，若位于，则确定车辆前方车道线丢失，并确定处于自动驾驶状态的车辆满足进入安全停车模式条件；或
步骤204，判断摄像头是否失效；
步骤205，若失效，则确定摄像头数据丢失，并确定为处于自动驾驶汽车的车辆满足进入安全停车模式条件。
其中，对车辆行驶距离s可以根据车身控制器记录的信息进行获取。在步骤202中，具体是通过如下条件来进行判断的：对车辆行驶距离S和车道线有效范围值R求和得出值c，当N个周期内，S+R＝c±d，即可确定出车辆前方车道线丢失或中断，满足上述条件。此处d为标定值，取值范围为±0.1m之间(该d值可标定，最好接近于0)。N可以为5，6，7，8，9，10等数值。
在步骤204中，判断摄像头是否失效，是通过判断摄像头传输的数据是否出现突然中断或丢失来确定的。
若车辆当前的行驶情况满足步骤202或步骤205中的任意一种情况，即可确定车辆满足进入安全停车模式条件。
步骤102，若满足，则以车辆进入安全停车模式时车辆所在位置点为坐标原点，以搭载在车辆上的摄像头输出的最远距离点为停止点，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度和航向角。
参照图1，B点为步骤102中的坐标原点，C点为步骤102中的停止点。C点为摄像头数据丢失前一时刻(即摄像头在最后时刻)输出的最远距离点或者车道线丢失时摄像头所能够输出的最远距离点。
在车辆满足进入安全停车模式条件时，表明出现前方车道线丢失或者摄像头数据丢失的情况，为了保证车辆的行驶安全，此时，应当对车辆进行减速控制。在此时，车辆进入风险化最小策略状态。
确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度的步骤包括：
步骤301，采集车辆在各路径点位置处的实时车速Vh以及车辆在各路径点位置时与所述停止点之间的相对距离Rh；
步骤302，根据所述实时车速Vh和所述相对距离Rh，确定车辆在各路径点位置处对应的减速度a。
具体来说，通过公式：
Figure GDA0002516878650000061
获得上述减速度a。
步骤303，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的航向角的步骤包括：
步骤304，获取摄像头输出的车道线方程；
步骤305，读取所述车道线方程中的第一系数a0、第二系数a1和第三系数a2；
步骤306，确定车辆在各路径点位置处与坐标原点之间的行驶距离x；
步骤307，根据第一系数a0，第二系数a1、第三系数a2和所述行驶距离x，确定车辆在各路径点位置处的航向角θ；
其中，所述第一系数a0为车辆当前位置和车道中心线之间的误差，所述第二系数a1为当前道路曲线的正切，所述第三系数a2为车道曲率的二分之一。
其中，航向角θ通过公式：
θ＝a0+a1x+a2x2
进行求解。
其中，对于步骤304中的车道线方程来说，包括2种情况，在车道线丢失的情况下，该摄像头输出的车道线方程为车辆进入安全停车模式前摄像头最后一次输出的车道线方程；在摄像头数据丢失的情况下，该摄像头输出的车道线方程为摄像头在数据丢失的前一刻发送的车道线方程。
步骤103，控制车辆按照所述减速度和所述航向角进行减速行驶，并控制车辆按照车辆进入安全停车模式前摄像头最后一次输出的行驶路径继续行驶，直至驾驶员接管车辆使车辆退出自动驾驶状态或车辆停车。
具体来说，在本实施例中，若确定车辆前方车道线丢失，控制车辆按照车辆进入安全停车模式前摄像头最后一次输出的车道线行驶轨迹继续行驶。若确定摄像头数据丢失，控制车辆按照摄像头最后一次输出的车道线行驶轨迹继续行驶。
也就是说，无论摄像头数据丢失还是车道线丢失，车辆的行驶路径均是按照摄像头在车辆进入安全停车模式之前摄像头最后输出的车道线行驶轨迹进行行驶的，对于车辆来说，其在进入安全停车模式后，其行驶轨迹并不发生变化。
在确定的绝对坐标系下，进入风险最小化策略状态时，坐标原点、停止点和行驶轨迹都是确定的值。故可以实时计算出车辆在停止前的对应减速度和航向角，确保车辆沿着有效的路径等待驾驶员接管或安全停车。
本发明上述实施例，在车道线丢失或摄像头突然失效的情况下，车辆会进入安全停车模式，留给驾驶员足够的接管时间，或者安全停车。本发明在车道线丢失情况下，由于前车随时可能会有变道操作，在无有效车道线信息的情况下，跟车可能会导致和相邻车道的车发生碰撞，因此，即使前方有车也不会继续选择跟随前车轨迹规划的路径前进。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种自动驾驶汽车的行驶控制装置，包括：
判断模块，用于判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件；
确定模块，用于若满足，则以车辆进入安全停车模式时车辆所在位置点为坐标原点，以搭载在车辆上的摄像头输出的最远距离点为停止点，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度和航向角；
控制模块，用于控制车辆按照所述减速度和所述航向角进行减速行驶，并控制车辆按照车辆进入安全停车模式前摄像头最后一次输出的行驶路径继续行驶，直至驾驶员接管车辆使车辆退出自动驾驶状态或车辆停车。
优选地，判断模块包括：
第一确定单元，用于确定车辆从进入自动驾驶状态的起点位置到当前位置的车辆行驶距离S以及所述摄像头所采集到的车道线有效距离R；
第二确定单元，用于确定在摄像头传输数据的N个周期内，所述车辆行驶距离S和所述车道线有效距离R的和值c是否均位于预定距离范围内；
第三确定单元，用于若位于，则确定车辆前方车道线丢失，并确定处于自动驾驶状态的车辆满足进入安全停车模式条件；或
判断单元，用于判断摄像头是否失效；
若失效，则通过所述第三确定单元确定摄像头数据丢失，并确定为处于自动驾驶汽车的车辆满足进入安全停车模式条件。
优选地，所述确定模块包括：
采集单元，用于采集车辆在各路径点位置处的实时车速Vh以及车辆在各路径点位置时与所述停止点之间的相对距离Rh；
第四确定单元，用于根据所述实时车速Vh和所述相对距离Rh，确定车辆在各路径点位置处对应的减速度a。
优选地，确定模块包括：
获取单元，用于获取摄像头输出的车道线方程；
读取单元，用于读取所述车道线方程中的第一系数a0、第二系数a1和第三系数a2；
第五确定单元，用于确定车辆在各路径点位置处与坐标原点之间的行驶距离x；
第六确定单元，用于根据第一系数a0，第二系数a1、第三系数a2和所述行驶距离x，确定车辆在各路径点位置处的航向角θ。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种汽车，包括上述的自动驾驶汽车的行驶控制装置。

Claims (7)

1.一种自动驾驶汽车的行驶控制方法，其特征在于，包括：
判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件；
若满足，则以车辆进入安全停车模式时车辆所在位置点为坐标原点，以搭载在车辆上的摄像头输出的最远距离点为停止点，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度和航向角；
控制车辆按照所述减速度和所述航向角进行减速行驶，并控制车辆按照车辆进入安全停车模式前摄像头最后一次输出的行驶路径继续行驶，直至驾驶员接管车辆使车辆退出自动驾驶状态或车辆停车；判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件的步骤包括：
确定车辆从进入自动驾驶状态的起点位置到当前位置的车辆行驶距离S以及所述摄像头所采集到的车道线有效距离R；
确定在摄像头传输数据的N个周期内，所述车辆行驶距离S和所述车道线有效距离R的和值c是否均位于预定距离范围内；
若位于，则确定车辆前方车道线丢失，并确定处于自动驾驶状态的车辆满足进入安全停车模式条件；或
判断摄像头是否失效；
若失效，则确定摄像头数据丢失，并确定为处于自动驾驶汽车的车辆满足进入安全停车模式条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度的步骤包括：采集车辆在各路径点位置处的实时车速Vh以及车辆在各路径点位置时与所述停止点之间的相对距离Rh；
根据所述实时车速Vh和所述相对距离Rh，确定车辆在各路径点位置处对应的减速度a。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的航向角的步骤包括：
获取摄像头输出的车道线方程；
读取所述车道线方程中的第一系数a0、第二系数a1和第三系数a2；
确定车辆在各路径点位置处与坐标原点之间的行驶距离x；
根据第一系数a0，第二系数a1、第三系数a2和所述行驶距离x，确定车辆在各路径点位置处的航向角θ。
4.一种自动驾驶汽车的行驶控制装置，其特征在于，包括：
判断模块，用于判断处于自动驾驶状态的车辆是否满足进入安全停车模式条件；
确定模块，用于若满足，则以车辆进入安全停车模式时车辆所在位置点为坐标原点，以搭载在车辆上的摄像头输出的最远距离点为停止点，确定车辆在所述坐标原点和所述停止点之间的不同路径点位置处所对应的减速度和航向角；
控制模块，用于控制车辆按照所述减速度和所述航向角进行减速行驶，并控制车辆按照车辆进入安全停车模式前摄像头最后一次输出的行驶路径继续行驶，直至驾驶员接管车辆使车辆退出自动驾驶状态或车辆停车；所述判断模块包括：
第一确定单元，用于确定车辆从进入自动驾驶状态的起点位置到当前位置的车辆行驶距离S以及所述摄像头所采集到的车道线有效距离R；
第二确定单元，用于确定在摄像头传输数据的N个周期内，所述车辆行驶距离S和所述车道线有效距离R的和值c是否均位于预定距离范围内；
第三确定单元，用于若位于，则确定车辆前方车道线丢失，并确定处于自动驾驶状态的车辆满足进入安全停车模式条件；或
判断单元，用于判断摄像头是否失效；
若失效，则通过所述第三确定单元确定摄像头数据丢失，并确定为处于自动驾驶汽车的车辆满足进入安全停车模式条件。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：
采集单元，用于采集车辆在各路径点位置处的实时车速Vh以及车辆在各路径点位置时与所述停止点之间的相对距离Rh；
第四确定单元，用于根据所述实时车速Vh所述相对距离Rh，确定车辆在各路径点位置处对应的减速度a。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，确定模块包括：
获取单元，用于获取摄像头输出的车道线方程；
读取单元，用于读取所述车道线方程中的第一系数a0、第二系数a1和第三系数a2；
第五确定单元，用于确定车辆在各路径点位置处与坐标原点之间的行驶距离x；
第六确定单元，用于根据第一系数a0，第二系数a1、第三系数a2和所述行驶距离x，确定车辆在各路径点位置处的航向角θ。
7.一种汽车，其特征在于，包括权利要求4至6任一项所述的自动驾驶汽车的行驶控制装置。
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Assignee: CHONGQING CHANGAN NEW ENERGY AUTOMOBILE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: Chongqing Changan Automobile Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021500000014

Denomination of invention: Driving control method, device and vehicle for automatic driving vehicle

Granted publication date: 20201016

License type: Common License

Record date: 20211014

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