CN112770259A - 基于dds协议和dsrc技术的自动驾驶车辆自组网方法及*** - Google Patents

基于dds协议和dsrc技术的自动驾驶车辆自组网方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法及***，在自动驾驶汽车车身前后左右分别部署四个OBU单元负责DSRC无线收发；通过车身雷达传感器检测周围环境中的动态车辆；域控制器判断雷达感知的周围车辆位置信息，对符合自组网范围的车辆，封装DDS消息选择合适方位的OBU单元借助DSRC广播出去；同时接收周围车辆通过DSRC广播发送过来的实时信息，动态建立自组网拓扑信息，将自组网络拓扑发布给中央控制器，作为自动驾驶决策算法的一路实时输入。本发明实现了自动驾驶汽车自组网的相互协同，提高了车辆实时信息共享的时效性，使自动驾驶车辆做到提前感知预测，有效提高自动驾驶的安全性。

Description

基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法及***
技术领域
本发明属于自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法及***。
背景技术
当今时代，自动驾驶技术的日新月异，自动驾驶车辆也会慢慢普及。随着自动驾驶汽车智能化和网联化的快速发展，车间互联已经是大势所趋。
同时，借助数据分发服务（Data Distribution Service for Real-Time-Systems，DDS），作为以数据为中心的分布式实时通信中间件，虽然在一定程度上可以通过QOS特性或者可靠协议来保障数据进行可靠地分发，但仍然无法全面解决通信链路的失效问题。
传统自动驾驶技术，大多依赖传感器以及AI算法的融合，形成感知决策为导向的自动驾驶，但车辆之间的互联相对较少。所以，通过车辆自组网，形成自动驾驶的另一个重要补充，显得尤为重要。基于DDS协议和DRSC技术在自动驾驶场景下实现自组网互联互通的技术，很好的弥补了这方面的空缺。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法及***，在车载域控制器中部署支持DSRC技术的OBU单元，利用网络层DDS协议，实现车辆之间的自组网互联互通。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法，包括步骤：
步骤1，通过车载雷达传感器，获取车辆周围环境中的自动驾驶汽车信息；
步骤2，域控制器提取实时探测的周围车辆数据信息，判断是否在有效自组网距离范围内；如果在有效距离范围内，则继续步骤3；如果不在有效距离范围内，则返回步骤1；
步骤3，域控制器识别出最合适的OBU方位，域控制器将自身车辆信息封装成DDS消息，通过对应方位的OBU单元广播发送；
步骤4，OBU单元同时接收周围其他车辆通过DSRC广播发送过来的实时共享信息，根据DDS协议标准解析，提取对端车辆信息，在域控制器上建立起自组网络拓扑；
步骤5，车载域控制器将自组网络拓扑发布给中央控制器，作为自动驾驶决策算法的一路实时输入。
进一步地，所述步骤1中，车辆周身设置若干雷达传感器，雷达传感器为激光雷达或毫米波雷达。
进一步地，所述步骤3中，自动驾驶车辆分别在车身前后左右四个方位部署4个支持DSRC技术的OBU单元。
进一步地，所述步骤3中，自身车辆信息包括车辆类型、位置信息、速度、方向、路径预测。
进一步地，所述步骤4中，还包括对提取的对端车辆信息进行合法性检查，对于检查通过的信息在域控制器上建立起自组网络拓扑。
进一步地，所述步骤5中，域控制器上部署DDS发布节点，中央控制器上部署DDS订阅节点；中央控制器通过DDS订阅节点获取域控制器上的自组网拓扑信息。
一种基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网***，包括中央控制器、域控制器、雷达传感器；域控制器上部署DDS发布节点和支持DSRC技术的OBU单元，中央控制器上部署DDS订阅节点；车辆通过雷达传感器探测周围环境中的自动驾驶汽车信息，然后通过域控制器识别出有效距离内的车辆以及最合适的OBU方位，通过对应方位的OBU单元广播自身车辆信息；同时接收周围有效距离内的车辆通过DSRC广播的车辆实时信息，在域控制器上建立自组网络拓扑，同时通过DDS发布订阅节点发送给中央控制器。
进一步地，OBU单元集成在域控制器中，负责DSRC物理层无线发送和接收。
进一步地，域控制器支持基于DDS协议作为DSRC网络层，负责DSRC网络层数据协议处理，承载车辆实时信息。
进一步地，域控制器把自身车辆信息承载到网络层的DDS协议中，再通过OBU单元的DSRC广播，发布给周围有效范围内的其他车辆；域控制器的OBU单元接收周围其他车辆通过DSRC广播过来的实时信息，根据DDS协议标准解析，提取对端车辆信息。
有益效果：本发明通过车载域控制器，同时集成DSRC无线传输技术和DDS协议实时传输技术，与周围环境车辆形成动态的自组网络，极大提高了车辆实时信息共享的时效性，可以使自动驾驶车辆做到提前感知预测，达成切换路线，减速避让以及其他合理操作，保障自动驾驶的运行安全。本发明适用于通过DDS协议发布订阅的实时数据传输，以及DSRC快速低时延的无线传输技术，保障了车辆自组网络的通信实时性要求。本发明利用DDS协议以数据为中心的发布订阅机制，保证了车辆自组网络方便快速的建立，也为自动驾驶算法提供了很重要的决策输入。
附图说明
图1是自动驾驶车辆自组网的网络拓扑示意图；
图2是基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网***框图；
图3是基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1和图2所示，本发明所述的基于DDS（Data Distribution Service）协议和DSRC （Dedicated short-range communications）技术的自动驾驶车辆自组网***，包括中央控制器、域控制器、雷达传感器；域控制器上部署DDS发布节点和支持DSRC技术的OBU单元，中央控制器上部署DDS订阅节点。中央控制器和域控制器都支持DDS协议。
车辆周身设置若干雷达传感器，雷达传感器包括激光雷达或毫米波雷达。自动驾驶车辆分别在车身前后左右四个方位，部署4个支持DSRC技术的OBU单元，集成在域控制器中，负责DSRC物理层无线发送和接收。
车辆可以通过雷达传感器探测车辆周围环境中的自动驾驶汽车信息，然后通过域控制器识别出有效距离内的车辆以及最合适的OBU方位，然后通过对应方位的OBU单元广播自身车辆信息。
同时接收周围有效距离内的车辆通过DSRC广播共享的车辆实时信息，在域控制器上建立自组网络拓扑信息表，进而在域控制器本地建立动态车辆自组网络拓扑，形成车用移动通信网络。车载域控制器动态创建自组网络拓扑，同时发布给中央控制器，作为中央控制器上自动驾驶预测算法的一路实时输入。
车载域控制器支持基于DDS协议作为DSRC网络层，负责DSRC网络层数据协议处理，承载车辆实时信息。
车载域控制器广播自身车辆信息时，先根据前后左右方向，把自身车辆类型、位置信息、速度、方向等信息，承载到网络层的DDS协议中；再通过车载OBU单元的DSRC广播，主动发布给周围有效范围内的其他车辆。域控制器的OBU单元接收周围其他车辆通过DSRC广播发布过来的实时共享信息，同样根据DDS协议标准解析，提取对端车辆类型、实时位置、速度、方向、路径预测等信息，建立自组网络拓扑信息表。
如图3所示，本发明所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法，包括步骤：
（1）通过车载雷达传感器，可以为激光雷达或者毫米波雷达，获取车辆周围环境中的自动驾驶汽车信息，传输给域控制器；
（2）域控制器通过数据提取获得车辆实时探测的周围车辆数据信息，并判断周围环境车辆，是否在有效自组网距离范围内；
如果在有效距离范围内（例如，100米），则继续步骤3；如果不在有效距离范围内，则返回步骤1。
（3）域控制器识别出最合适的OBU方位，开启DSRC广播，通过对应方位的OBU单元广播自身车辆信息。域控制器将自身车辆信息封装成DDS消息，通过专用短程通信 （DSRC）广播发送。
根据前后左右方向，把自身车辆类型、位置信息、速度、方向等信息，承载到网络层的DDS协议中；再通过车载OBU单元的DSRC广播，主动发布给周围有效范围内的其他车辆。
车载终端设备（On-Board-Unit，OBU），根据反馈信息，圈定有效范围内的车辆，主动广播车辆实时信息。
（4）域控制器的OBU单元同时接收周围其他车辆通过DSRC广播发布过来的实时共享信息，同样根据DDS协议标准解析，提取对端车辆类型、实时位置、速度、方向等信息；然后针对接收信息，做合法性检查，比如是否符合自组网距离范围，是否是雷达识别目标等，检查不通过的其他非法广播信息，直接丢弃，防止占用资源；对于检查通过的信息，在域控制器上建立起自组网拓扑网络信息表，进而在域控制器本地建立动态自组网络拓扑，形成车用移动通信网络（Vehicular ad-hoc network，VANET）；
（5）车载域控制器动态创建自组网拓扑，同时发布给中央控制器，作为自动驾驶决策算法的重要输入参数；识别相对位置，做出实时预判；
车载域控制器把拓扑信息，发布给中央控制器，作为自动驾驶预测算法的一路实时输入。
域控制器上部署DDS发布节点，中央控制器上部署DDS订阅节点。中央控制器和域控制器都支持DDS协议。
中央控制器通过DDS订阅节点获取域控制器上的自组网拓扑信息，通过决策算法得到自动驾驶路线，并发送给执行器。
本发明通过车载域控制器，同时集成DSRC无线传输技术和DDS协议实时传输技术，与周围环境车辆形成动态的自组网络，极大提高了车辆实时信息共享的时效性，可以使自动驾驶车辆做到提前感知预测，达成切换路线，减速避让以及其他合理操作，保障自动驾驶的运行安全。本发明适用于通过DDS协议发布订阅的实时数据传输，以及DSRC快速低时延的无线传输技术，保障了车辆自组网络的通信实时性要求。本发明利用DDS协议以数据为中心的发布订阅机制，保证了车辆自组网络方便快速的建立，也为自动驾驶算法提供了很重要的决策输入。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1，通过车载雷达传感器，获取车辆周围环境中的自动驾驶汽车信息；
步骤2，域控制器提取实时探测的周围车辆数据信息，判断是否在有效自组网距离范围内；如果在有效距离范围内，则继续步骤3；如果不在有效距离范围内，则返回步骤1；
步骤3，域控制器识别出最合适的OBU方位，域控制器将自身车辆信息封装成DDS消息，通过对应方位的OBU单元广播发送；
步骤4，OBU单元同时接收周围其他车辆通过DSRC广播发送过来的实时共享信息，根据DDS协议标准解析，提取对端车辆信息，在域控制器上建立起自组网络拓扑；
步骤5，车载域控制器将自组网络拓扑发布给中央控制器，作为自动驾驶决策算法的一路实时输入。
2.根据权利要求1所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法，其特征在于，所述步骤1中，车辆周身设置若干雷达传感器，雷达传感器为激光雷达或毫米波雷达。
3.根据权利要求1所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法，其特征在于，所述步骤3中，自动驾驶车辆分别在车身前后左右四个方位部署4个支持DSRC技术的OBU单元。
4.根据权利要求1所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法，其特征在于，所述步骤3中，自身车辆信息包括车辆类型、位置信息、速度、方向、路径预测。
5.根据权利要求1所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法，其特征在于，所述步骤4中，还包括对提取的对端车辆信息进行合法性检查，对于检查通过的信息在域控制器上建立起自组网络拓扑。
6.根据权利要求1所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网方法，其特征在于，所述步骤5中，域控制器上部署DDS发布节点，中央控制器上部署DDS订阅节点；中央控制器通过DDS订阅节点获取域控制器上的自组网拓扑信息。
7.一种基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网***，其特征在于，包括中央控制器、域控制器、雷达传感器；域控制器上部署DDS发布节点和支持DSRC技术的OBU单元，中央控制器上部署DDS订阅节点；
车辆通过雷达传感器探测周围环境中的自动驾驶汽车信息，然后通过域控制器识别出有效距离内的车辆以及最合适的OBU方位，通过对应方位的OBU单元广播自身车辆信息；同时接收周围有效距离内的车辆通过DSRC广播的车辆实时信息，在域控制器上建立自组网络拓扑，同时通过DDS发布订阅节点发送给中央控制器。
8.根据权利要求7所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网***，其特征在于，OBU单元集成在域控制器中，负责DSRC物理层无线发送和接收。
9.根据权利要求7所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网***，其特征在于，域控制器支持基于DDS协议作为DSRC网络层，负责DSRC网络层数据协议处理，承载车辆实时信息。
10.根据权利要求9所述的基于DDS协议和DSRC技术的自动驾驶车辆自组网***，其特征在于，域控制器把自身车辆信息承载到网络层的DDS协议中，再通过OBU单元的DSRC广播，发布给周围有效范围内的其他车辆；域控制器的OBU单元接收周围其他车辆通过DSRC广播过来的实时信息，根据DDS协议标准解析，提取对端车辆信息。
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