CN117565892A - 一种接力型自动驾驶***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动驾驶技术领域，尤其涉及一种接力型自动驾驶***和方法。所述***包括路侧设备和自动驾驶汽车；路侧设备，用于根据感知结果，结合交通流状态，对控制范围内的自动驾驶车辆进行路径规划，并将控制命令发送至车端，还用于全程记录控制命令和通信日志，并上传至云端；自动驾驶汽车，用于根据输入的起点和终点位置进行全局路径规划，并开启巡航功能，用于在进入路侧设备控制区域后，与路侧设备建立通讯连接，还用于具备控制模式切换功能，在接收到路侧设备的控制命令时，由路侧控制设备进行驾驶行为控制；在通过路侧设备控制区域后，进行自主控制。

Description

一种接力型自动驾驶***和方法

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，尤其涉及一种接力型自动驾驶***和方法。

背景技术

自动驾驶技术是人工智能领域的重点研究方向之一，高阶自动驾驶技术能够缓解交通事故和碳排放等问题，提高通行效率和驾驶安全性。根据美国SAE对自动驾驶技术的分级，当前普遍将自动驾驶分为L0～L5六个级别。其中L4级别是以单车智能为主进行驾驶任务，在长直路或者高速公路等结构化场景，单车智能可以做到L4级别功能。但是在在实际驾驶过程中，会遇到大量超越本身ODD的长尾问题。例如在遇到路口、环岛和匝道汇入汇出等存在复杂交通流场景，单车智能无法满足自动驾驶的需求，需要驾驶员介入进行接管操作，会造成乘坐舒适性差，驾驶效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种接力型自动驾驶***和方法。

为了实现上述目的，本发明提出了一种接力型自动驾驶***，所述***包括路侧设备和自动驾驶汽车；其中，

所述路侧设备，用于根据感知结果，结合交通流状态，对控制范围内的自动驾驶车辆进行路径规划，并将控制命令发送至车端，还用于全程记录控制命令和通信日志，并上传至云端；

所述自动驾驶汽车，用于根据输入的起点和终点位置进行全局路径规划，并开启巡航功能，用于在进入路侧设备控制区域后，与路侧设备建立通讯连接，还用于具备控制模式切换功能，在接收到路侧设备的控制命令时，由路侧控制设备进行驾驶行为控制；在通过路侧设备控制区域后，进行自主控制。

优选的，所述路侧设备具有多个，分别部署在：路口、上下匝道位置、临时施工区域和偶发事故区域。

优选的，所述路侧设备包括：射频收发单元、信号处理单元、控制计算单元和日志处理单元；其中，

所述射频收发单元，用于采用C-V2X技术和进入控制区域的车辆进行通讯连接，并使用公钥密码体制对车路通信内容进行加密后分发及解密后接收；

所述信号处理单元，用于接收射频收发单元接收的车辆自身状态信息，解析后发送至控制计算单元；

所述控制计算单元，用于根据解析后的信息，管理和协调路侧设备的控制逻辑，以实现对车辆的引导和控制；

所述日志处理单元，用于全程记录控制命令和通信日志，并通过无线网络上传至云端。

优选的，所述控制计算单元的处理包括：

基于实时数据和环境感知，管理和协调路侧设备的控制逻辑，制定决策，确定车辆引导的最佳路径及速度调整，实现对车辆的引导和控制。

优选的，所述路侧设备还包括路侧RSU失效处理模块，用于：

当出现车辆请求/引导请求的响应超时、路侧设备超时未接收到车端的执行或意图取消信息、车端前方车辆突然减速或变道、接收到优先级更高的意图请求或有未感知到的车辆时，拒绝、取消或停止当前的引导行为。

优选的，所述自动驾驶汽车包括车端失效处理模块，用于：

当出现车端按照引导建议无法完成意图动作、车端意图发生变化、车端接收到更高优先级的协作请求，未发送取消通知、车端未接收到路侧设备的引导取消消息或车端遇突发事件无法继续执行时，车端取消意图，停止当前引导行为并发送取消通知至路侧设备。

优选的，所述车端失效处理模块还用于：

当与路侧设备的通讯连接失败、车辆位于路侧设备的传感器盲区、地图下载失败、场景与地图匹配的视觉特征数量不足或车端与路侧设备的时间不同步时，在安全区域及时停车，并上报信息至云端。

另一方面，本发明提出了一种接力型自动驾驶方法，基于上述***实现，所述方法包括：

步骤1)自动驾驶汽车根据输入的起点和终点位置进行全局路径规划，并开启巡航功能；

步骤2)当自动驾驶汽车进入路侧设备的控制范围，与路侧设备建立通讯连接；

步骤3)当自动驾驶汽车接收到路侧设备控制命令时，切换控制模式，由路侧控制设备进行驾驶行为控制；

步骤4)路侧设备根据感知结果，结合交通流状态，对控制范围内车辆进行路径规划，并将控制命令发送至车端；

步骤5)自动驾驶车辆根据接收的控制命令进行行驶；

步骤6)重复步骤4)和步骤5)，直至自动驾驶车辆脱离路侧设备的控制范围，切换控制模式为自主控制模式。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、现有技术在实现全流程的自动驾驶功能时，需要同时考虑纵向和横向的自动驾驶功能，使用本发明的方法，只需要考虑纵向控制，在需要考虑横向控制的路段，由路侧控制设备提供控制命令，因此这种方法可以减少***计算量，利用低级别的自动驾驶算法，实现高级别自动驾驶效果，提升车辆自动驾驶的性能；

2、为了在复杂场景实现自动驾驶功能，车辆本身需要配置大量的传感器去满足感知需求，使用本发明的方法在常规的行驶道路，例如直路场景，只需要使用少量的传感器，在需要大量感知的路段，由路侧控制设备提供控制命令，可以大大减少车身传感器的数量，降低整车成本，提高传感器复用效率。

附图说明

图1是本发明的接力型自动驾驶工作原理图；

图2是路侧设备的单元架构图；

图3是自动驾驶汽车路侧接管流程。

具体实施方式

一种接力型自动驾驶方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：在路口、上下匝道位置、临时施工区域、偶发事故区域，部署路侧控制设备。

步骤2：自动驾驶汽车启动后，车端接收器开始接受路侧消息，保证车辆可以接受到路侧设备控制命令。

步骤3：自动驾驶汽车根据***输入的起点和终点位置进行全局路径规划，并开启巡航功能。

步骤4：在接受到路侧设备控制命令时，自动驾驶车辆切换控制模式，由路侧控制设备进行驾驶行为控制。

步骤5：路侧设备根据感知结果，结合交通流状态，对控制范围内车辆进行路径规划，并将控制命令发送至车端。

步骤6：车端在接受到路侧设备控制命令后，根据接受的控制命令，控制车辆行驶。

步骤7：自动驾驶汽车通过路侧设备控制区域后，驾驶模式切换为单车自主控制模式。

步骤8：路侧设备全程记录控制命令和通信日志，基于5G无线网络将数据上传至云端进行存储。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例1

本发明的实施例1提出了一种接力型自动驾驶***，该***包括路侧设备和自动驾驶汽车；路测设备有多个，分别部署在：路口、上下匝道位置、临时施工区域和偶发事故区域。

1、路侧设备，用于根据感知结果，结合交通流状态，对控制范围内的自动驾驶车辆进行路径规划，并将控制命令发送至车端，还用于全程记录控制命令和通信日志，并上传至云端；

路侧设备包括：射频收发单元、信号处理单元、控制计算单元、日志处理单元和路侧RSU失效处理模块，如图2所示。

射频收发单元，用于采用C-V2X技术和进入控制区域的车辆进行通讯连接，并使用公钥密码体制对车路通信内容进行加密后分发及解密后接收；

信号处理单元，用于接收射频收发单元接收的车辆自身状态信息，解析后发送至控制计算单元；

控制计算单元，用于根据解析后的信息，管理和协调路侧设备的控制逻辑，以实现对车辆的引导和控制；

具体来说，是基于实时数据和环境感知，管理和协调路侧设备的控制逻辑，制定决策，确定车辆引导的最佳路径及速度调整，实现对车辆的引导和控制。

日志处理单元，用于全程记录控制命令和通信日志，并通过5G无线网络上传至云端。

路侧RSU失效处理模块，用于：

当出现车辆请求/引导请求的响应超时、路侧设备超时未接收到车端的执行或意图取消信息、车端前方车辆突然减速或变道、接收到优先级更高的意图请求或有未感知到的车辆时，拒绝、取消或停止当前的引导行为。

2、自动驾驶汽车，用于根据输入的起点和终点位置进行全局路径规划，并开启巡航功能，用于在进入路侧设备控制区域后，与路侧设备建立通讯连接，还用于具备控制模式切换功能，在接收到路侧设备的控制命令时，由路侧控制设备进行驾驶行为控制；在通过路侧设备控制区域后，进行自主控制。

包括车端失效处理模块，用于：

当出现车端按照引导建议无法完成意图动作、车端意图发生变化、车端接收到更高优先级的协作请求，未发送取消通知、车端未接收到路侧设备的引导取消消息或车端遇突发事件无法继续执行时，车端取消意图，停止当前引导行为并发送取消通知至路侧设备。

当与路侧设备的通讯连接失败、车辆位于路侧设备的传感器盲区、地图下载失败、场景与地图匹配的视觉特征数量不足或车端与路侧设备的时间不同步时，在安全区域及时停车，并上报信息至云端。

实施例2

本发明的实施例2提出了一种接力型自动驾驶方法，包括以下步骤：

步骤1：在路口、上下匝道位置、临时施工区域、偶发事故区域，部署路侧控制设备，路侧控制设备中内置控制范围内的局部高精度地图，利用C-V2X技术与控制范围内车辆进行通讯。C-V2X中的C是指蜂窝(Cellular)，它是基于3G/4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，包含了两种通信接口：一种是车、人、路之间的短距离直接通信接口(PC5)，另一种是终端和基站之间的通信接口(Uu)，可实现长距离和更大范围的可靠通信。

步骤2：自动驾驶汽车启动后，车端接收器开始接受路侧消息，保证车辆可以接受到路侧设备控制命令。

步骤3：自动驾驶汽车根据***输入的起点和终点位置进行全局路径规划，并开启巡航功能。

步骤4：自动驾驶汽车在进入路侧设备控制区域后，与路侧设备进行通讯连接，车辆信息通过短程无线通信传递至路侧单元。路侧单元接收到自动驾驶汽车通讯请求后，利用感知***对环境内目标进行检测，并结合车辆传输的位置信息进行目标匹配，匹配完成后，跟踪请求接管的车辆。

步骤5：路侧设备根据收到的车辆通讯信息，进行车路坐标转换，统一到路侧设备感知***坐标系中。同时路侧设备根据感知结果，结合交通流状态，对控制范围内车辆进行路径规划，计算出的车道分配方案通过广播、组播或单播的方式传输至网联车辆。

步骤6：车端在接受到路侧设备控制命令后，切换控制模式，根据接受的控制命令，控制车辆行驶。

步骤7：自动驾驶汽车通过路侧设备控制区域后，驾驶模式切换为单车自主控制模式。

步骤8：路侧设备全程记录控制命令和通信日志，基于5G无线网络将数据上传至云端进行存储。

其中，使用公钥密码体制对车路通信内容进行加密后分发，其加密解密过程如下：

加密：通过加密算法和公钥对通信内容内容(明文)进行加密，得到密文。加密数字证书的内容可参考国际标准CCITTX.509。加密数字证书的格式等可参考GB/T20518《信息安全技术公钥基础设施数字证书格式》。

解密：通过解密算法和私钥对密文进行解密，得到明文。其中，公钥加密的内容，只能由相应的私钥进行解密。

信息***密码应用的基本要求、技术要求、管理要求等可参考GB/T 39786-2021《信息安全技术信息***密码应用基本要求》。

其中，关于失效问题，主要考虑路端、车端、通讯网络或其他模块由于环境因素、意外因素、产品质量等原因发生故障，造成部分功能无法正常运行以及如何应对失效来确保行驶安全。特别的，将失效安全主要分为RSU失效、车端失效、其他失效三种失效，以及其具体应对措施，具体分类如下：

RSU失效，RSU(Road Side Unit)集成C-V2X技术，实现路与车、路与人、路与云平台之间的全方位连接，为网联车辆提供交通安全、交通效率和信息服务应用，同时也为交通协同管控、交通运营服务提供有效的手段。失效方式有：

1)RSU应对车辆请求/引导请求的响应超时

2)RSU超时仍未接收到车端的执行或意图取消信息

3)RSU遇突发事件(如车端前方车辆突然减速或变道等)，无法继续配合

4)RSU接收到优先级更高的意图请求

5)RSU有未感知到的车辆，导致引导建议不全面

RSU失效应对措施：

1)RSU拒绝引导，反馈应用层处理

2)RSU取消引导，反馈应用层处理

3)RSU直接停止当前引导行为

4)RSU判定请求方完成意图，停止当前引导行为

车端失效，失效方式有：

1)车端按照引导建议无法完成意图动作

2)车端意图发生变化

3)车端接收到更高优先级的协作请求，未发送取消通知

4)车端未接收到RSU的引导取消消息

5)车端遇突发事件，无法继续执行

车端失效应对措施：

1)车端取消意图，可停止当前引导行为

2)车端发送取消通知，反馈应用层，决定是否按照最新意图发起请求

其他失效，失效方式：

1)场端通讯连接失效、场端车辆被遮挡位于传感器盲区、

2)地图下载失败、场景与地图匹配、视觉特征数量不足

3)车端与RSU时间不同步

其他失效应对措施：

1)即时停车、安全区域停车

2)云端/场端接管、上报信息给场/云端

如图3所示是自动驾驶汽车路侧接管流程。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种接力型自动驾驶***，其特征在于，所述***包括路侧设备和自动驾驶汽车；其中，

所述路侧设备，用于根据感知结果，结合交通流状态，对控制范围内的自动驾驶车辆进行路径规划，并将控制命令发送至车端，还用于全程记录控制命令和通信日志，并上传至云端；

所述自动驾驶汽车，用于根据输入的起点和终点位置进行全局路径规划，并开启巡航功能，用于在进入路侧设备控制区域后，与路侧设备建立通讯连接，还用于具备控制模式切换功能，在接收到路侧设备的控制命令时，由路侧控制设备进行驾驶行为控制；在通过路侧设备控制区域后，进行自主控制。

2.根据权利要求1所述的接力型自动驾驶***，其特征在于，所述路侧设备具有多个，分别部署在：路口、上下匝道位置、临时施工区域和偶发事故区域。

3.根据权利要求1所述的接力型自动驾驶***，其特征在于，所述路侧设备包括：射频收发单元、信号处理单元、控制计算单元和日志处理单元；其中，

所述射频收发单元，用于采用C-V2X技术和进入控制区域的车辆进行通讯连接，并使用公钥密码体制对车路通信内容进行加密后分发及解密后接收；

所述信号处理单元，用于接收射频收发单元接收的车辆自身状态信息，解析后发送至控制计算单元；

所述控制计算单元，用于根据解析后的信息，管理和协调路侧设备的控制逻辑，以实现对车辆的引导和控制；

所述日志处理单元，用于全程记录控制命令和通信日志，并通过无线网络上传至云端。

4.根据权利要求3所述的接力型自动驾驶***，其特征在于，所述控制计算单元的处理包括：

基于实时数据和环境感知，管理和协调路侧设备的控制逻辑，制定决策，确定车辆引导的最佳路径及速度调整，实现对车辆的引导和控制。

5.根据权利要求1所述的接力型自动驾驶***，其特征在于，所述路侧设备还包括路侧RSU失效处理模块，用于：

当出现车辆请求/引导请求的响应超时、路侧设备超时未接收到车端的执行或意图取消信息、车端前方车辆突然减速或变道、接收到优先级更高的意图请求或有未感知到的车辆时，拒绝、取消或停止当前的引导行为。

6.根据权利要求1所述的接力型自动驾驶***，其特征在于，所述自动驾驶汽车还包括车端失效处理模块，用于：

当出现车端按照引导建议无法完成意图动作、车端意图发生变化、车端接收到更高优先级的协作请求，未发送取消通知、车端未接收到路侧设备的引导取消消息或车端遇突发事件无法继续执行时，车端取消意图，停止当前引导行为并发送取消通知至路侧设备。

7.根据权利要求6所述的接力型自动驾驶***，其特征在于，所述车端失效处理模块还用于：

当与路侧设备的通讯连接失败、车辆位于路侧设备的传感器盲区、地图下载失败、场景与地图匹配的视觉特征数量不足或车端与路侧设备的时间不同步时，在安全区域及时停车，并上报信息至云端。

8.一种接力型自动驾驶方法，基于权利要求1-7之一所述的***实现，所述方法包括：

步骤1)自动驾驶汽车根据输入的起点和终点位置进行全局路径规划，并开启巡航功能；

步骤2)当自动驾驶汽车进入路侧设备的控制范围，与路侧设备建立通讯连接；

步骤3)当自动驾驶汽车接收到路侧设备控制命令时，切换控制模式，由路侧控制设备进行驾驶行为控制；

步骤4)路侧设备根据感知结果，结合交通流状态，对控制范围内车辆进行路径规划，并将控制命令发送至车端；

步骤5)自动驾驶车辆根据接收的控制命令进行行驶；

步骤6)重复步骤4)和步骤5)，直至自动驾驶车辆脱离路侧设备的控制范围，切换控制模式为自主控制模式。