CN111947642A - 自驾车辆的车辆导航设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自驾车辆的车辆导航设备，包括第一导航装置、第二导航装置及运动控制装置，该第一导航装置包括三维光学雷达模块，该第二导航装置包括全球卫星导航***模块，该运动控制装置根据该第一导航装置及该第二导航装置的个别的导航信赖水平值选择使用该第一导航装置的第一导航结果及该第二导航装置的第二导航结果中单一个导航结果控制自驾车辆在自驾区域中自动驾驶。

Description

自驾车辆的车辆导航设备
技术领域
本发明涉及一种自动驾驶车辆，特别涉及一种自驾车辆的车辆导航设备。
背景技术
自动驾驶车辆，又称为无人驾驶车辆、计算机驾驶车辆，一种能够根据环境感测结果及少量或无须人类操作自动行驶的车辆。近年来，随着对于车辆的决策判断、命令传达、机构动作等的研究不断投入，自动驾驶车辆的技术也取得飞跃性的发展。
自动驾驶车辆的行驶仰赖于导航装置，无论行驶路径的规划或实时路况的应变，导航装置都需要在精准定位下才能作出正确的判断，得到准确的导航结果。
目前，自动驾驶车辆的其中一个主流应用在有限区域内执行高等级(等级4以上)的自动驾驶。在此类应用中，自动驾驶车辆通常沿着有限区域内的一般车用道路行驶，如此的车用道路其路面状态及道路环境单纯，故一般市售的导航装置大多有能力因应，提供堪用的导航结果。
然而，当自动驾驶车辆应用作为行驶在高尔夫球场的球道及车道两方面的高尔夫球车时，因路面状态及道路环境等条件不再单纯，会随着车道的柏油路及球道的草皮有很大的变化，导致现有的导航装置只有在自动驾驶车辆行驶于车道时的单方面才能提供堪用的导航结果，在自动驾驶车辆行驶于球道时则容易发生误判及迷航。
发明内容
鉴于以上所述，现有的导航装置无法适应路面状态及道路环境等条件的剧烈变化，而有导致自动驾驶车辆技术难以应用在高尔夫球场中的问题。
因此，本发明的目的即在提供一种自驾车辆的车辆导航设备，能够对于应用在高尔夫球场中行驶的自驾车辆稳定地提供准确的导航结果。
本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段提供一种自驾车辆的车辆导航设备，以高尔夫球场的球道作为自驾区域，在该自驾区域中导航自驾车辆，该自驾车辆的车辆导航设备包括：第一导航装置，包括三维光学雷达模块、第一定位模块及第一路径规划模块，该第一定位模块连接于该三维光学雷达模块，该第一路径规划模块连接于该第一定位模块，根据该三维光学雷达模块的感测及该第一定位模块与该第一路径规划模块的运算得到对于该自驾区域的第一导航结果；第二导航装置，包括全球卫星导航***模块、第二定位模块及第二路径规划模块，该第二定位模块连接于该全球卫星导航***模块，该第二路径规划模块连接于该第二定位模块，根据该全球卫星导航***模块的感测及该第二定位模块与该第二路径规划模块的运算得到对于该自驾区域的第二导航结果；以及运动控制装置，包括导航选择切换模块及运动控制模块，该导航选择切换模块连接于该运动控制模块，该导航选择切换模块经设置根据该第一导航装置及该第二导航装置的个别的导航信赖水平值，将该运动控制模块自该第一导航装置切换成连接于该第二导航装置或将该运动控制模块自该第二导航装置切换成连接于该第一导航装置，使该运动控制模块根据该第一导航装置的第一导航结果及该第二导航装置的第二导航结果中单一个导航结果控制该自驾车辆在该自驾区域中自动驾驶，其中该第一导航装置的导航信赖水平值根据该三维光学雷达模块及该第一定位模块的运算机率模型取得，该第二导航装置的导航信赖水平值根据该全球卫星导航***模块及该第二定位模块的运算信息以及根据该自驾车辆的车辆动态及道路动态提取信息取得。
在本发明的一实施例中提供一种自驾车辆的车辆导航设备，其中该第一定位模块为即时定位与地图构建模块。
在本发明的一实施例中提供一种自驾车辆的车辆导航设备，其中该第一定位模块所使用的地图资料包括高精度电子地图资料。
在本发明的一实施例中提供一种自驾车辆的车辆导航设备，其中该高精度电子地图资料包括激光点云地图资料、地理信息***地图资料及经纬坐标资料。
在本发明的一实施例中提供一种自驾车辆的车辆导航设备，其中该第二定位模块包括惯性测量单元、卡尔曼滤波器单元、地图匹配单元及位置增强单元，该卡尔曼滤波器单元连接于该全球卫星导航***模块及该惯性测量单元，该地图匹配单元连接于该卡尔曼滤波器单元，该位置增强单元连接于该地图匹配单元。
在本发明的一实施例中提供一种自驾车辆的车辆导航设备，其中该第二定位模块所使用的地图资料包括地理信息***地图资料及经纬坐标资料。
采用了本发明所采用的技术手段，自驾车辆的车辆导航设备能够因应路面状态及道路环境等条件的变化，随时切换成使用具有较佳导航信赖水平值的导航结果。借此，无论自驾车辆行驶在一般道路、高尔夫球场的球道或在二者的间往来，自驾车辆的车辆导航设备都能够稳定地提供准确的导航结果，以避免自驾车辆发生误判或迷航，从而确保乘客的安全，给予良好的搭乘体验。除此之外，由于本发明的自驾车辆的车辆导航设备切换使用二组导航装置，故作为其导航装置，能够针对不同的路面状态及道路环境个别选用低泛用性但独特性高且较为廉价的导航装置，无须为了能同时适用多种道路条件选用高泛用性但价格极度昂贵的单一台导航装置。因此，本发明的自驾车辆的车辆导航设备在生产成本上比起现有技术更具优势。
附图说明
图1为本发明的一实施例的自驾车辆的车辆导航设备的示意图；
图2为本发明的实施例的自驾车辆的车辆导航设备的自驾车辆应用在高尔夫球场时的示意图。
附图标记：
100 自驾车辆的车辆导航设备
1 第一导航装置
11 三维光学雷达模块
12 第一定位模块
13 第一路径规划模块
2 第二导航装置
21 全球卫星导航***模块
22 第二定位模块
221 惯性测量单元
222 卡尔曼滤波器单元
223 地图匹配单元
224 位置增强单元
23 第二路径规划模块
3 运动控制装置
31 导航选择切换模块
32 运动控制模块
C 自驾车辆
L1 导航信赖水平值
L2 导航信赖水平值
M 高精度电子地图资料
M1 激光点云地图资料
M2 地理信息***地图资料
M3 经纬坐标资料
N1 第一导航结果
N2 第二导航结果
具体实施方式
以下根据图1和图2，说明本发明的实施方式。该说明并非为限制本发明的实施方式，为本发明的实施例的一种。
如图1和图2所示，依据本发明的一实施例的一种自驾车辆的车辆导航设备100以高尔夫球场的球道作为自驾区域A，在该自驾区域A中导航自驾车辆C。该自驾车辆的车辆导航设备100包括：第一导航装置1、第二导航装置2及运动控制装置3。
如图1所示，该第一导航装置1包括三维光学雷达模块11、第一定位模块12及第一路径规划模块13。该第一定位模块12连接于该三维光学雷达模块11，该第一路径规划模块13连接于该第一定位模块12，根据该三维光学雷达模块11的感测及该第一定位模块12与该第一路径规划模块13的运算得到对于该自驾区域A的第一导航结果N1。
具体而言，该三维光学雷达模块11为使用光学雷达(light detection andranging；LiDAR)的模块。LiDAR是一种光学遥感技术，其原理通过以脉冲激光照射目标并以传感器量测反射脉冲量测与目标间的距离。该第一定位模块12在本实施例中为即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping；SLAM)模块，即时定位与地图构建的概念在构建或更新未知环境地图的同时追踪所在位置，从而达到同时定位和地图构建的目的。该第一路径规划模块13用于执行路径规划(Path Planning)，仿真得出自驾车辆的运动路径。
如图1所示，依据本发明的实施例的自驾车辆的车辆导航设备100，该第一定位模块12所使用的地图资料包括高精度电子地图(HD Map)资料M，其中在本实施例中，该高精度电子地图资料M包括激光点云地图(Laser Point Cloud Map)资料M1、地理信息***(Geographic Information System；GIS)地图资料M2及经纬坐标资料M3。具体而言，在本实施例中，该第一导航装置1运用该三维光学雷达模块11等所提供的感测信息，并使用包括该激光点云地图资料M1、该地理信息***地图资料M2及该经纬坐标资料M3的该高精度电子地图资料M，达成自主定位，得到对于该自驾区域A的该第一导航结果N1。
如图1所示，该第二导航装置2包括全球卫星导航***模块21、第二定位模块22及第二路径规划模块23，该第二定位模块22连接于该全球卫星导航***模块21，该第二路径规划模块23连接于该第二定位模块22，根据该全球卫星导航***模块21的感测及该第二定位模块22与该第二路径规划模块23的运算得到对于该自驾区域A的第二导航结果N2。
具体而言，该全球卫星导航***模块21为使用全球卫星导航***(GlobalNavigation Satellite System；GNSS)的模块，例如美国的全球定位***(GlobalPositioning System；GPS)便是全球卫星导航***的其中一种。如图1所示，该第二定位模块22在本实施例中包括惯性测量单元221、卡尔曼滤波器(Kalman Filter)单元222、地图匹配(Map Matching)单元223及位置增强(Position Enhancement)单元224。该卡尔曼滤波器单元222连接于该全球卫星导航***模块21及该惯性测量单元221，该地图匹配单元223连接于该卡尔曼滤波器单元222，该位置增强单元224连接于该地图匹配单元223。该第二路径规划模块23也是执行路径规划的模块，用于仿真得出自驾车辆的运动路径。
如图1所示，依据本发明的实施例的自驾车辆的车辆导航设备100，该第二定位模块22所使用的地图资料包括地理信息***地图资料M2及经纬坐标资料M3。相似地，该第二导航装置2运用该全球卫星导航***模块21等所提供的感测信息，并使用该地理信息***地图资料M2及该经纬坐标资料M3，达成自主定位，得到对于该自驾区域A的该第二导航结果N2。
该运动控制装置3包括导航选择切换模块31及运动控制模块32。该导航选择切换模块31连接于该运动控制模块32，该导航选择切换模块31经设置根据该第一导航装置1及该第二导航装置2的个别的导航信赖水平值L1、L2，将该运动控制模块32自该第一导航装置1切换成连接于该第二导航装置2或将该运动控制模块32自该第二导航装置2切换成连接于该第一导航装置1，使该运动控制模块32根据该第一导航装置1的第一导航结果N1及该第二导航装置2的第二导航结果N2中单一个导航结果控制该自驾车辆C在该自驾区域A中自动驾驶。
依据本发明的实施例的自驾车辆的车辆导航设备100，该导航信赖水平值L1、L2是针对该第一导航装置1的第一导航结果N1及该第二导航装置2的第二导航结果N2的信赖水平(Confidence Level)的估计值。信赖水平(Confidence Level)是统计学中用于评估对象结果的准确性，即，可信赖的程度，的一个指标。在本发明中，该第一导航装置1的导航信赖水平值L1及该第二导航装置2的导航信赖水平值L2则是分别用于评估该第一导航装置1的第一导航结果N1及该第二导航装置2的第二导航结果N2的准确性，其中该第一导航装置1的导航信赖水平值L1根据该三维光学雷达模块11及该第一定位模块12的运算机率模型取得，该第二导航装置2的导航信赖水平值L2根据该全球卫星导航***模块21及该第二定位模块22的运算信息以及根据该自驾车辆C的车辆动态及道路动态提取信息取得。
如图2所示，在使用有该自驾车辆的车辆导航设备100的自驾车辆C应用在高尔夫球场(该自驾区域A)的情况下，当该自驾车辆C行驶于车道时，该自驾车辆的车辆导航设备100可选择导航信赖水平值较高的导航结果(例如，第一导航结果N1)，据以控制该自驾车辆C在该自驾区域A中自动驾驶。并且，随着路面状态及道路环境的剧烈改变(例如，自车道进入球道或是自球道回到车道)，该自驾车辆的车辆导航设备100随时可切换为选择当下导航信赖水平值较高的导航结果(例如，自该第一导航结果N1改为选择该第二导航结果N2或是自该第二导航结果N2返回到选择该第一导航结果N1)，据以控制该自驾车辆C在该自驾区域A中自动驾驶。当然，导航结果的切换选择方式并不以上述选择导航信赖水平值较高的方式为限。在其他实施方式中，亦可针对该第一导航装置1的导航信赖水平值L1及该第二导航装置2的导航信赖水平值L2个别设定切换用的阈值(上限阈值及/或下限阈值)，只有在目前被选择的导航结果的导航信赖水平值低于下限阈值及/或目前未被选择的导航结果的导航信赖水平值高于上限阈值时，该导航选择切换模块31才会进行导航装置的切换连接。
通过上述方式，本发明的自驾车辆的车辆导航设备100能够因应路面状态及道路环境等条件的变化，随时切换成使用具有较佳导航信赖水平值的导航结果(该第一导航结果N1及该第二导航结果N2中单一个导航结果)。借此，无论该自驾车辆C是行驶在一般道路、高尔夫球场的球道或在二者的间往来，该自驾车辆的车辆导航设备100都能够稳定地提供准确的导航结果，以避免该自驾车辆C发生误判或迷航，从而确保乘客的安全，给予良好的搭乘体验。除此之外，由于本发明的自驾车辆的车辆导航设备100切换使用二组导航装置(该第一导航装置1及该第二导航装置2)，故作为其导航装置，能够针对不同的路面状态及道路环境个别选用低泛用性但独特性高且较为廉价的导航装置，无须为了能同时适用多种道路条件选用高泛用性但价格极度昂贵的单一台导航装置。因此，本发明的自驾车辆的车辆导航设备100在生产成本上比起现有技术更具优势。
以上的叙述以及说明仅为本发明的较佳实施例的说明，本领域技术人员当可依据以下所界定保护范围以及上述的说明作其他的修改，只是这些修改仍应是为本发明的发明精神在本发明的保护范围中。

Claims (6)

1.一种自驾车辆的车辆导航设备，以高尔夫球场的球道作为自驾区域(A)，在所述的自驾区域(A)中导航自驾车辆(C)，所述的自驾车辆的车辆导航设备(100)包括：
第一导航装置(1)，包括三维光学雷达模块(11)、第一定位模块(12)及第一路径规划模块(13)，所述的第一定位模块(12)连接于所述的三维光学雷达模块(11)，所述的第一路径规划模块(13)连接于所述的第一定位模块(12)，根据所述的三维光学雷达模块(11)的感测及所述的第一定位模块(12)与所述的第一路径规划模块(13)的运算得到对于所述的自驾区域(A)的第一导航结果(N1)；
第二导航装置(2)，包括全球卫星导航***模块(21)、第二定位模块(22)及第二路径规划模块(23)，所述的第二定位模块(22)连接于所述的全球卫星导航***模块(21)，所述的第二路径规划模块(23)连接于所述的第二定位模块(22)，根据所述的全球卫星导航***模块(21)的感测及所述的第二定位模块(22)与所述的第二路径规划模块(23)的运算得到对于所述的自驾区域的第二导航结果(N2)；以及
运动控制装置(3)，包括导航选择切换模块(31)及运动控制模块(32)，所述的导航选择切换模块(31)连接于所述的运动控制模块(32)，所述的导航选择切换模块(31)经设置根据所述的第一导航装置(1)及所述的第二导航装置(2)的个别的导航信赖水平值，将所述的运动控制模块(32)自所述的第一导航装置(1)切换成连接于所述的第二导航装置(2)或将所述的运动控制模块(32)自所述的第二导航装置(2)切换成连接于所述的第一导航装置(2)，使所述的运动控制模块(32)根据所述的第一导航装置(1)的第一导航结果(N1)及所述的第二导航装置(2)的第二导航结果(N2)中单一个导航结果控制所述的自驾车辆(C)在所述的自驾区域(A)中自动驾驶，
其中所述的第一导航装置(1)的导航信赖水平值(L1)根据所述的三维光学雷达模块(11)及所述的第一定位模块(12)的运算机率模型取得，
所述的第二导航装置(2)的导航信赖水平值(L2)根据所述的全球卫星导航***模块(21)及所述的第二定位模块(22)的运算信息以及根据所述的自驾车辆(C)的车辆动态及道路动态提取信息取得。
2.根据权利要求1所述的自驾车辆的车辆导航设备，其特征在于，所述的第一定位模块(12)为即时定位与地图构建模块。
3.根据权利要求1所述的自驾车辆的车辆导航设备，其特征在于，所述的第一定位模块(12)所使用的地图资料包括高精度电子地图资料(M)。
4.根据权利要求3所述的自驾车辆的车辆导航设备，其特征在于，所述的高精度电子地图资料(M)包括激光点云地图资料(M1)、地理信息***地图资料(M2)及经纬坐标资料(M3)。
5.根据权利要求1所述的自驾车辆的车辆导航设备，其特征在于，所述的第二定位模块(22)包括惯性测量单元(221)、卡尔曼滤波器单元(222)、地图匹配单元(223)及位置增强单元(224)，所述的卡尔曼滤波器单元(222)连接于所述的全球卫星导航***模块(21)及所述的惯性测量单元(221)，所述的地图匹配单元(223)连接于所述的卡尔曼滤波器单元(222)，所述的位置增强单元(224)连接于所述的地图匹配单元(223)。
6.根据权利要求1或5所述的自驾车辆的车辆导航设备，其特征在于，所述的第二定位模块(22)所使用的地图资料包括地理信息***地图资料(M2)及经纬坐标资料(M3)。
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