[發明專利]一種基于虛擬軌道和移動閉塞技術的無人駕駛方法及系統

有效

• 申請號: 201610074331.9
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105644559B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 艾渤;張煜;鐘章隊;熊磊;鄭偉;馬慧茹
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B60W30/095
• 分類號: B60W30/095;B60T7/12;G08G1/0967;G08G1/16
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝;蘇興娟

本發明公開了一種基于虛擬軌道和移動閉塞技術的無人駕駛方法，該方法的步驟包括：構建無人駕駛車輛的虛擬軌道S1、獲取當前車輛與前方車輛的安全距離S2和基于當前車輛與前方車輛的實際間距與安全距離和最大停車距離之和的比較，對當前車輛進行行駛控制S3。本方案將“虛擬軌道”和基于通信的移動閉塞技術引入道路無人駕駛系統，可以有效地應對在道路車輛行駛過程中出現的各種隨機現象，使得原本雜亂無章的行車模式變得有矩可循，大大降低了系統設計的復雜度和無人駕駛車輛的成本。

技術領域

本發明涉及無人駕駛領域，特別是涉及一種基于虛擬軌道和移動閉塞技術的無人駕駛方法及系統。

背景技術

隨著道路車輛密度的與日俱增，人為駕駛車輛的弊端日益顯露，這些弊端導致城市交通擁堵，人民生命財產安全受到嚴重的威脅。無人駕駛技術可以在理論上使得車輛在道路上安全高效地行駛，因而得到人們的青睞。但由于道路環境的錯綜復雜，使得無人駕駛汽車的實現頗為困難，這也成為該技術的一個瓶頸。因此研究如何在這種復雜多變的環境中實現車輛的自動駕駛是一個重要的課題。

無人駕駛汽車是通過車載傳感器來感知車輛周圍環境，自動規劃行車路線并控制車輛到達預定目標的智能汽車。無人駕駛汽車涉及到復雜的控制與通信問題，加之實際道路的復雜多變，使得技術的實現困難化。無人駕駛汽車的通信體現在汽車與周圍環境的交互上，在目前存在的無人駕駛車輛的控制方法中，絕大多數系統采用的模式均為根據環境預先生成車輛行駛的路徑，再采集車輛與既定線路之間的誤差，利用反饋的方式不斷地改變車輛行駛的方向與速度，實現簡單的無人駕駛功能。但截至目前而言，無人駕駛汽車的研制還遠不能滿足日常生活的需要。在無人駕駛領域較為領先的Google公司所研制的無人駕駛汽車也尚處于原型階段，但這種無人駕駛汽車運行依賴地圖和詳細的數據，這一前提大大限制了他們的上路范圍。

實現車輛行駛方向與速度的控制有很多方法。例如，1、對汽車的縱向控制與橫向控制，即對車輛速度和車輛運行方向的控制；2、通過采用所謂虛擬車輛的方法生成既定的線路，對行車路線經修實時糾正；3、采用對方向盤轉角的控制來實現路徑追蹤；4、采用速度場與動態窗的方法進行導航，根據車輛的x坐標，y坐標，車身方向，轉向盤轉向所應滿足的動力學方程來描述車輛的行為；或，5、依靠占有矩陣來感知周邊環境以避免碰撞的方法。上述方法均是通過車載傳感器實現周圍環境的感知，然后利用計算機根據一定的算法生成車輛行駛的理想線路，再通過控制算法控制車輛的行駛線路，讓其盡可能保持理想線路行駛。現有技術中對于車輛控制的難點實質上存在于對環境的感知以及根據感知到的環境生成行駛線路的過程。

現有技術中對于環境感知方面已有許多檢測方法。例如，1、通過將道路劃分為結構性道路與非結構性道路，再利用道路檢測算法進行檢測；2、使用多傳感器協作的感知方式，并依據不同的算法去獲取周圍環境的信息，用于車輛的控制；3、基于雷達探測器的無人駕駛環境感知系統進行道路和環境的感知；4、直接構建一種包含障礙物探測，危險探測，道路檢測，路線生成以及車輛控制等等的完整的感知算法，可預先產生道路信息，減少對定位系統的依賴；5、以越野環境為背景，利用傳感器融合系統組成樹形的虛擬傳感器分層結構進行環境和道路的感知，同時在其虛擬傳感器的低層，采用卡爾曼濾波算法進行目標估計；在虛擬傳感器的高層，則采用D-S證據理論算法進行環境感知與邏輯推理。

通過現有技術可以看出，無人駕駛汽車在環境感知技術方面，路面檢測和障礙物探測是兩個重要的內容，處理這兩個問題的核心手段是合理布置適合的傳感器，并采用相應的算法去處理傳感器所采集的數據。而對于如此復雜和龐大的數據信息量的處理，依然是較為棘手的問題。目前，利用移動自組織網絡(MANET)在交通道路上的應用和車車通信的信道模型，來提升通信質量，但隨著網絡需求由主機到主機的通信演進為主機到網絡的海量信息訪問，為了適應這一變化，信息中心網絡(ICN)成為了新的研究熱點。