[發明專利]一種基于無人機輔助的車機協同控制及路徑優化方法

有效

• 申請號: 202011460346.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112558608B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 李永福;何昌鵬;陳文博
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于無人機輔助的車機協同控制及路徑優化方法，屬于智能交通以及車聯網領域。該車機協同控制包括無人機和車輛兩個部分；無人機包括無線通訊模塊、視覺傳感器模塊、GPS定位模塊、氣壓傳感器和車聯網V2X通信模塊；車輛包括無線通訊模塊、視覺傳感器模塊、GPS定位模塊、雷達、車載圖像服務器和車聯網V2X通信模塊。本發明結合車輛的近距離和無人機的遠距離交通狀態感知，為車輛行駛規劃出更合理的路徑，提高了車輛的行駛效率和安全性。

技術領域

本發明屬于無人機控制，智能交通以及車聯網領域，涉及一種基于無人機輔助的車機協同控制及路徑優化方法。

背景技術

目前，車輛保有量持續增加，交通擁堵已經成為急需解決的問題。在日益嚴峻的交通問題解決過程中，電子信息技術的發展為解決交通運輸中的問題提供了新的可能。現有技術利用互聯網為用戶提供交通環境信息，但是其提供的交通環境信息具有一定的滯后性，對于突發事件的反映不夠及時。

與此同時，無人機技術在近年來取得了長足的發展，無人機所攜帶的視覺傳感器可實時采集更為廣闊的交通環境信息。因此，如果無人機在車輛的控制下采集更廣闊且實時性更高的交通環境信息，并將實時的交通信息通過無線網絡傳送給車輛，車輛根據自身采集的交通環境信息以及無人機采集的交通環境信息共同對車輛的路徑做出規劃。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于無人機輔助的車機協同控制及路徑優化方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于無人機輔助的車機協同控制及路徑優化方法，該車機協同控制系統包括無人機和車輛兩個部分；

無人機包括無線通訊模塊、視覺傳感器模塊、GPS定位模塊、氣壓傳感器和車聯網V2X通信模塊；

車輛包括無線通訊模塊、視覺傳感器模塊、GPS定位模塊、雷達、車載圖像服務器和車聯網V2X通信模塊；

車載圖像服務器用于處理無人機和車輛所采集的圖像，其中無人機采集的是前方交通道路狀態的俯視圖，車輛采集的是平視圖，通過兩個視圖的融合得到道路的結構信息和障礙物的輪廓信息；

無人機搭載有無線通信和V2X通信模塊，并通過無線網絡和LTE-V/DSRC兩種方式與車輛建立通信連接；

第一種方式用于車輛向無人機發送控制指令和無人機向車輛反饋遠程道路狀態圖像信息；

第二種方式用于共享無人機與車輛的狀態信息；無人機視覺攝像頭位于無人機前方，攝像頭角度可調節，具有水平和垂直兩個自由度；無人機攝像頭采集的視覺圖像通過UDP數據報發送給車載圖像服務器；無人機搭載有GPS通信模塊用于估計無人機當前位置；無人機搭載有IMU、氣壓計傳感器用于估計無人機的姿態。

可選地，無人機通過視覺傳感器獲得的信息實時發送給在通信范圍內的車輛，在車輛的控制下對較遠處的交通環境信息進行采集并將交通環境信息發送給車輛；

車輛控制無人機的移動，以針對性的獲取某一區域的交通信息，通過雷達以及視覺傳感器獲取交通環境信息，并可對交通環境信息進行處理，通過處理自身采集的交通環境信息以控制車輛安全向前行駛并通過處理由無人機采集的交通環境信息以進行路徑規劃與優化。

可選地，該路徑優化方法包括以下步驟：

S1：車輛向無人機發送起飛指令，無人機起飛后通過視覺傳感器的視角獲取遠程道路狀態信息，并反饋給車輛，車輛接收到無人機感知的道路狀態信息后開始執行車輛的軌跡規劃算法；

S2：無人機通過V2X通信獲取車輛的GPS位置、速度和方向角信息，保持在車輛前方飛行并進行道路狀態信息采集，持續為車輛提供遠程道路狀態圖像；