CN110895407A - 一种融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能车控制技术领域，特别是一种融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法及车辆。该车辆包括控制器、定位***和车道视觉识别***，定位***的输出端连接控制器，车道视觉识别***的输出端连接控制器，控制器根据获取定位***状态信息，判断当定位***失效时，控制引导车辆行驶信息的来源切换为车道视觉识别***，并根据车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶，提高了车辆自动驾驶的安全性，解决了自动驾驶车辆定位失效时车辆运行存在安全隐患的问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能车控制技术领域，特别是一种融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法及车辆。
背景技术
为了实现精准定位完成车辆的各项自动驾驶功能，自动驾驶车辆的定位能力直接影响到自动驾驶车辆的智能化。因此价格昂贵的定位设备或者使用复杂激光、视觉定位的slam算法，正在逐步进入自动驾驶领域，但是成本和算法的复杂性又直接影响了这项技术的推广。
单目广角视觉摄像头，是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头、焦距长于鱼眼镜头、视角小于鱼眼镜头的视觉产品，具备的焦距和视角能够达到直线时视野覆盖本车车道，焦距也足够满足预瞄算法要求，转弯时，因车道的大区率变化，视觉只能覆盖部分车道，但是满足低速看到车道的要求。
目前现有的自动驾驶方案中若定位出现故障，自动驾驶车辆因无法知道自己在什么地方，会导致无法运行，而若通过激光雷达、视觉slam技术控制车辆自动驾驶，当标志物或其天气变化时易导致上述技术的失效，无法保证车辆的自动驾驶的安全性和可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法及车辆，用以解决自动驾驶车辆定位失效时车辆运行存在安全隐患的问题。
为了提高车辆的自动驾驶安全性，解决自动驾驶车辆定位失效时车辆运行存在安全隐患的问题。本发明提供一种融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法，包括以下步骤：
1)获取定位***状态信息，根据所述定位***状态信息判断定位***是否失效；
2)若定位***失效，则控制引导车辆行驶信息的来源切换为车道视觉识别***，根据车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
进一步地，为了保证车辆安全行驶尤其是转弯等路况下，当切换为车道视觉识别***的同时，还控制车辆减速，以一个小于或等于设定速度上限值的速度进行行驶。
进一步地，为了防止车辆失控，当定位***和车道视觉识别***均失效时，控制车辆停车。
进一步地，为了保证车辆在短时间的定位失效情况下能够继续执行导航及自动控制行驶，当切换为车道视觉识别***时，根据定位***失效时刻车辆的定位信息和路径规划信息，以及所述车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
进一步地，为了获得更为广阔的视野范围，所述车道视觉识别***包括单目广角摄像头。
为了定位失效的时候车辆依然能够保持车道行驶，保证车辆正常运行，本发明提供一种车辆，包括控制器、定位***和车道视觉识别***，所述定位***的输出端连接所述控制器，所述车道视觉识别***的输出端连接所述控制器，所述控制器根据获取定位***状态信息，判断当定位***失效时，控制引导车辆行驶信息的来源切换为车道视觉识别***，并根据车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
进一步地，为了保证车辆安全行驶尤其是转弯等路况下，当切换为车道视觉识别***的同时，所述控制器还控制车辆减速，以一个小于或等于设定速度上限值的速度进行行驶。
进一步地，为了防止车辆失控，当定位***和车道视觉识别***均失效时，所述控制器控制车辆停车。
进一步地，为了保证车辆在短时间的定位失效情况下能够继续执行导航及自动控制行驶，当切换为车道视觉识别***时，所述控制器根据定位***失效时刻车辆的定位信息和路径规划信息，以及所述车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
进一步地，为了获得更为广阔的视野范围，所述车道视觉识别***包括单目广角摄像头，所述单目广角摄像头的输出端连接所述控制器。
附图说明
图1是一种融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法的流程图；
图2是单目视觉摄像头在直行车道运行时的视野示意图；
图3是单目视觉摄像头在大曲率车道运行时的视野示意图；
图中，1为单目广角摄像头的视野范围。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
自动车辆中一般依据定位***、视觉***等环境感知技术完成车辆的路径规划、导航、车速控制、转向控制等操作，实现车辆的自动驾驶功能，定位***一般采用GPS、GNSS、RTK GPS、RTK GPS+IMU等卫星定位技术，但是在一些城市或城乡运营工况下，定位信号可能出现失效、中断的情况，虽然IMU技术通过对车辆的加速度和旋转角度，推演出一段时间车辆的运行轨迹，从而在GPS信号丢失后，仍然能够让自动驾驶车辆运行，但时间较为短暂，无法有效的保证自动驾驶车辆的安全行驶。为此在自动驾驶车辆包括定位***和视觉***的情况下，本发明提供一种融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)获取定位***状态信息，判断定位***是否失效。
2)若定位***失效，则控制引导车辆行驶信息的来源切换为车道视觉识别***，根据车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
当定位***没有失效时，即在定位良好的情况下车辆的横向控制来源于车辆的当前定位信息与车辆预瞄的位置进行方向盘的控制。视觉***能够有效的识别车道线信息，通过计算车辆在车道中心的偏移位置，进行调节，保证方向盘良好控制，保证车辆的正常运行。其中视觉***可以采用单目广角摄像头，如图2所示，该单目广角摄像头的视野范围1具有沿车身纵向距离短，横向距离宽的特点，该种类的摄像头不仅能够识别小曲率的车道的变化，因其视觉角度较大，能够识别90度角度的拐弯车道，因此能够进行全工况的车道保持算法的开发。
一般不考虑节能的情况，车辆定位***和单目广角摄像头可以同时工作，此时车辆优先使用车辆的定位信息，进行横向控制；但若不考虑控制时差，也可以采用在车辆定位***正常时单目广角摄像头停止工作的形式，当定位出现问题时，开启单目广角摄像头进行切换。由于定位***和单目广角摄像头同时工作与不同时工作的差别仅在于少了控制开启切换的步骤，其他步骤基本相同，因此，本发明以定位***和单目广角摄像头同时工作进行说明，当定位出现问题时，因单目广角摄像头一直在运行，此时将方向盘的控制来源切换到单目广角摄像头控制模式，单目广角摄像头通过对车道线的识别，确定车辆在车道中心的偏移量，以此进行横向控制车辆进行车道保持。
如图3所示，由于单目视觉摄像头的焦距较短，导致较晚识别大区率道路，如直角转弯，高速进入弯道，道路曲率的迅速变化，导致方向盘过快转动，出现翻车事故，进一步地，为了保证车辆安全行驶尤其是转弯等路况下，当有定位切换到单目广角摄像头时，若车速较高即可进行减速控制，控制车辆以一个小于或者等于设定速度上限值进行行驶，最好是将最高车速控制在20km/h左右，保证车辆能够安全运营。
此外，为了防止车辆失控，当定位***和车道视觉识别***均失效时，控制车辆停车，防止车辆依然运行，造成因车辆无法知道自身在什么地方和将要到哪里去，导致交通事故的发生。
进一步地，为了保证车辆在短时间的定位失效情况下能够继续执行导航及自动控制行驶，当定位***失效，且车道视觉识别***正常时，根据定位***失效时刻车辆的定位信息和路径规划信息，以及车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。例如，在定位***失效时，给出在第N个红绿灯或者路口处左转或者右转的信息，通过单目视觉摄像头判断经过的红绿灯或路口的个数，当即将到达第N个红绿灯或者路口处时，根据车辆本身的换道辅助***变换车道使车辆左转或者右转，实现车辆在定位失效后的车辆控制。
车辆的转弯运行实在视觉或者定位***有一个工作正常，定位***能够提供车辆当前的位置，同时自动驾驶***能够根据当前的定位数据和地图信息，确定下一步要走的路线，如下一步是转弯工况可以，通过控制方向盘实现转弯工况的执行。当定位失效，视觉生效时，自动驾驶***能够根据车道线信息，绘制出车辆需要行驶的车道线中心线，车辆沿中心线行驶，达到实现转弯工况的目的。也就是说只要定位和视觉***至少有一个能工作正常工作，都能完成转弯工况。若定位******一直失效，车辆无法在地图中找到终点，而在终点处设置醒目的视觉识别标志，则当车辆到达终点附近能够让视觉稳定的识别，达到识别目的地的效果。
另外，上述的自动驾驶车辆可为半自动驾驶的车辆，其中，当车辆在自动行驶中，突然定位***失效，可以通过车道视觉识别***采集的信息控制车辆在此紧急情况下行驶一定距离，防止突然停车导致的事故，又或者可以提示车内的驾驶人员，在切换为车道视觉识别***接管车辆行驶的一定时间后由驾驶员接管，实现车辆的转弯、掉头或停车等工况。
本发明还提供一种车辆，包括控制器，上述的控制方法可在控制器中进行实现，该控制器可以是整车控制器，也可为独立设置的控制器，定位***的输出端连接控制器，车道视觉识别***的输出端连接控制器，实现信息采集等控制，控制器实现的即为上述方法，具体内容在此不再赘述。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取定位***状态信息，根据所述定位***状态信息判断定位***是否失效；
2)若定位***失效，则控制引导车辆行驶信息的来源切换为车道视觉识别***，根据车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
2.根据权利要求1所述的融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法，其特征在于，当切换为车道视觉识别***的同时，还控制车辆减速，以一个小于或等于设定速度上限值的速度进行行驶。
3.根据权利要求1或2所述的融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法，其特征在于，当定位***和车道视觉识别***均失效时，控制车辆停车。
4.根据权利要求3所述的融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法，其特征在于，当切换为车道视觉识别***时，根据定位***失效时刻车辆的定位信息和路径规划信息，以及所述车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
5.根据权利要求4所述的融合摄像与定位的自动驾驶车辆运行控制方法，其特征在于，所述车道视觉识别***包括单目广角摄像头。
6.一种车辆，其特征在于，包括控制器、定位***和车道视觉识别***，所述定位***的输出端连接所述控制器，所述车道视觉识别***的输出端连接所述控制器，所述控制器根据获取定位***状态信息，判断当定位***失效时，控制引导车辆行驶信息的来源切换为车道视觉识别***，并根据车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，当切换为车道视觉识别***的同时，所述控制器还控制车辆减速，以一个小于或等于设定速度上限值的速度进行行驶。
8.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于，当定位***和车道视觉识别***均失效时，所述控制器控制车辆停车。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，当切换为车道视觉识别***时，所述控制器根据定位***失效时刻车辆的定位信息和路径规划信息，以及所述车道视觉识别***采集的车道线信息引导车辆继续行驶。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车道视觉识别***包括单目广角摄像头，所述单目广角摄像头的输出端连接所述控制器。
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