本發(fā)明涉及無人駕駛車輛領域，具體涉及一種基于后方車輛行駛意圖識別的無人駕駛車輛運動控制系統(tǒng)及方法。

背景技術：

行駛環(huán)境感知是無人駕駛技術的重要內(nèi)容，也是實現(xiàn)車輛輔助駕駛及自主駕駛的前提。目前無人駕駛車輛的環(huán)境感知系統(tǒng)側(cè)重于車輛行駛前方狀況的識別，利用雷達及車載視覺傳感器對前方路面信息、障礙物以及信號燈等信息進行獲取和分析，而對無人駕駛車輛行駛后方車輛的狀態(tài)關注較少。

在實際的車輛行駛環(huán)境中，駕駛員經(jīng)常需要根據(jù)后方車輛的鳴笛，來決定加速或者換道操作，特別是在后面有特殊用途車輛(救護車、警車等)鳴笛時，需要快速進行靠右行駛及讓道操作。利用雷達及后置車載視覺設備雖然也可對無人駕駛車輛后方車輛的車速、車距等行駛信息進行獲取，但在識別后方車輛行駛意圖方面的實時性和可靠性方面還有一定的欠缺。此外，雷達以及車載視覺設備的精度容易受到雨、霧以及雪等天氣的影響，從而減低無人駕駛車輛后方車輛行駛意圖識別的效果，且成本不易控制。

由于無人駕駛技術目前仍在不停的發(fā)展之中，實際的道路中將會長期出現(xiàn)傳統(tǒng)車輛和無人駕駛車輛并行的狀態(tài)。因此，不僅要提高無人駕駛車輛前方行駛狀況的感知，也要加強無人駕駛車輛對后方車輛駕駛意圖的識別，提前做好防護措施，提高無人駕駛車輛的行駛安全性及智能化水平。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于后方車輛行駛意圖識別的無人駕駛車輛運動控制系統(tǒng)及方法，低成本、可靠性高，能有效提高無人駕駛車輛的行駛安全性及智能化水平。

為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：一種基于后方車輛行駛意圖識別的無人駕駛車輛運動控制系統(tǒng)，其特點是，包含：

主控制單元及分別與之連接的聲音識別單元、圖像采集單元及車速采集單元；

還包含聲音采集單元，所述的聲音采集單元與所述聲音識別單元連接；

所述的聲音采集單元，用于采集無人駕駛車輛后方車輛發(fā)出的聲音信號；

所述的聲音識別單元，用于對聲音采集單元采集到的聲音信號進行分析，并根據(jù)預設車輛識別規(guī)則對后方車輛的類型進行識別；

所述的圖像采集單元，用于采集無人駕駛車輛前方及兩側(cè)車道的車流狀態(tài)；

所述的車速采集單元，用于采集無人駕駛車輛前方車輛及后方車輛的行駛速度；

所述的主控制單元，用于對后方車輛的類型、無人駕駛車輛前方及兩側(cè)車道的車流狀態(tài)和無人駕駛車輛前方車輛及后方車輛的行駛速度進行分析，并根據(jù)預設的車輛控制規(guī)則控制無人駕駛車輛執(zhí)行相應的操作。

所述的預設車輛識別規(guī)則為：

對無人駕駛車輛后方車輛發(fā)出的聲音信號進行時長和頻率分析；

若后方車輛的聲音信號為持續(xù)信號，持續(xù)時間超過預設閥值，并且聲音信號的頻率維持不變，則將后方車輛識別為特殊用途車輛；

若后方車輛的聲音信號為間斷信號，則將后方車輛識別為非特殊用途車輛。

所述的特殊用途車輛為救護車、消防車及警車中的一種或多種。

所述的聲音采集單元包含依次連接的麥克風、運算放大器及AD轉(zhuǎn)換模塊，所述的AD轉(zhuǎn)換模塊與所述的聲音識別單元連接。

所述的圖像采集單元為一車載攝像頭；所述的車速采集單元為一車載雷達。

所述的預設的車輛控制規(guī)則為：

若后方車輛被識別為特殊用途車輛，則無人駕駛車輛對后方車輛的超車意圖執(zhí)行無條件避讓行駛操作策略；

若后方車輛被識別為非特殊用途車輛，則無人駕駛車輛對后方車輛的超車意圖執(zhí)行有條件避讓行駛操作策略。

所述的有條件避讓行駛操作策略包含：

檢測無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度，并與無人駕駛車輛的當前速度進行比較；

若無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度小于無人駕駛車輛的當前速度，則無人駕駛車輛保持直行；

若無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度大于無人駕駛車輛的當前速度，則無人駕駛車輛將后方車輛的行駛速度與當前車道的最高限速進行比較；

若后方車輛的行駛速度大于當前車道的最高限速，則無人駕駛車輛檢測右側(cè)車道的車流狀態(tài)，判斷是否具備變道行駛條件，若否，則無人駕駛車輛保持直行；若是，則無人駕駛車輛向右變道；

若后方車輛的行駛速度小于當前車道的最高限速，則無人駕駛車輛檢測當前車道前方的車流狀態(tài)，判斷是否具備加速行駛條件，若是，則無人駕駛車輛加速行駛，并將車速保持在大于后方車輛的行駛速度且小于當前車道的最高限速；若否，則無人駕駛車輛檢測右側(cè)車道的車流狀態(tài)，判斷是否具備變道行駛條件，若否，則無人駕駛車輛保持直行；若是，則無人駕駛車輛向右變道。

一種基于后方車輛行駛意圖識別的無人駕駛車輛運動控制方法，其特點是，包含以下步驟：

S1、持續(xù)對無人駕駛車輛后方車輛是否發(fā)出聲音信號進行檢測；

S2、檢測到無人駕駛車輛后方車輛發(fā)出聲音信號，則根據(jù)預設車輛識別規(guī)則對該聲音信號進行分析，以確定后方車輛的類型；

S3、根據(jù)后方車輛的類型，對后方車輛的超車意圖執(zhí)行相應的避讓行駛操作策略。

所述的步驟S2中，預設車輛識別規(guī)則為：

對無人駕駛車輛后方車輛發(fā)出的聲音信號進行時長和頻率分析；

若后方車輛的聲音信號為持續(xù)信號，持續(xù)時間超過預設閥值，并且聲音信號的頻率維持不變，則將后方車輛識別為特殊用途車輛；

若后方車輛的聲音信號為間斷信號，則將后方車輛識別為非特殊用途車輛。

所述的步驟S3包含：

若后方車輛被識別為特殊用途車輛，則無人駕駛車輛對后方車輛的超車意圖執(zhí)行無條件避讓行駛操作策略；

若后方車輛被識別為非特殊用途車輛，則無人駕駛車輛對后方車輛的超車意圖執(zhí)行有條件避讓行駛操作策略；

所述的有條件避讓行駛操作策略包含：

檢測無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度，并與無人駕駛車輛的當前速度進行比較；

若無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度小于無人駕駛車輛的當前速度，則無人駕駛車輛保持直行；

若無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度大于無人駕駛車輛的當前速度，則無人駕駛車輛將后方車輛的行駛速度與當前車道的最高限速進行比較；

若后方車輛的行駛速度大于當前車道的最高限速，則無人駕駛車輛檢測右側(cè)車道的車流狀態(tài)，判斷是否具備變道行駛條件，若否，則無人駕駛車輛保持直行；若是，則無人駕駛車輛向右變道；

若后方車輛的行駛速度小于當前車道的最高限速，則無人駕駛車輛檢測當前車道前方的車流狀態(tài)，判斷是否具備加速行駛條件，若是，則無人駕駛車輛加速行駛，并將車速保持在大于后方車輛的行駛速度且小于當前車道的最高限速；若否，則無人駕駛車輛檢測右側(cè)車道的車流狀態(tài)，判斷是否具備變道行駛條件，若否，則無人駕駛車輛保持直行；若是，則無人駕駛車輛向右變道。

本發(fā)明一種基于后方車輛行駛意圖識別的無人駕駛車輛運動控制系統(tǒng)及方法與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：通過對無人駕駛車輛后方車輛的行駛意圖進行識別，輔助無人駕駛車輛進行加速以及變道操作，加強無人駕駛車輛的行駛環(huán)境感知能力以及運動控制技術，提高無人駕駛車輛的行駛安全性及智能化水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于后方車輛行駛意圖識別的無人駕駛車輛運動控制系統(tǒng)的結(jié)構框圖；

圖2為本發(fā)明一種基于后方車輛行駛意圖識別的無人駕駛車輛運動控制方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明工作過程示意圖；

圖4為實施例中車輛控制規(guī)則示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。

如圖1所示，一種基于后方車輛行駛意圖識別的無人駕駛車輛運動控制系統(tǒng)，包含：主控制單元100及分別與之連接的聲音識別單元200、圖像采集單元300及車速采集單元400；還包含聲音采集單元500，所述的聲音采集單元500與所述聲音識別單元200連接；所述的聲音采集單元500，用于采集無人駕駛車輛后方車輛發(fā)出的聲音信號，這里的聲音信號主要為鳴笛聲；所述的聲音識別單元200，用于對聲音采集單元500采集到的聲音信號進行分析，并根據(jù)預設車輛識別規(guī)則對后方車輛的類型進行識別；所述的圖像采集單元300，用于采集無人駕駛車輛前方及兩側(cè)車道的車流狀態(tài)；所述的車速采集單元400，用于采集無人駕駛車輛前方車輛及后方車輛的行駛速度；所述的主控制單元100，用于對后方車輛的類型、無人駕駛車輛前方及兩側(cè)車道的車流狀態(tài)和無人駕駛車輛前方車輛及后方車輛的行駛速度進行分析，并根據(jù)預設的車輛控制規(guī)則控制無人駕駛車輛執(zhí)行相應的操作。

在本實施例中，如圖1所示，較佳地，所述的聲音采集單元500包含依次連接的麥克風501、運算放大器502及AD轉(zhuǎn)換模塊503，所述的AD轉(zhuǎn)換模塊503與所述的聲音識別單元200連接，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號便于識別分析；優(yōu)選地，所述的圖像采集單元300為一車載攝像頭；所述的車速采集單元400為一車載雷達。

在本實施例中，較佳地，預設車輛識別規(guī)則為：對無人駕駛車輛后方車輛發(fā)出的聲音信號進行時長和頻率分析；若后方車輛的聲音信號為持續(xù)信號，持續(xù)時間超過預設閥值，并且聲音信號的頻率維持不變，則將后方車輛識別為特殊用途車輛；若后方車輛的聲音信號為間斷信號，則將后方車輛識別為非特殊用途車輛；優(yōu)選地，所述的特殊用途車輛為救護車、消防車及警車中的一種或多種；非特殊用途車輛為普通車輛。

在本實施例中，較佳地，所述的預設的車輛控制規(guī)則為：若后方車輛被識別為特殊用途車輛，則無人駕駛車輛對后方車輛的超車意圖執(zhí)行無條件避讓行駛操作策略，靠右讓道行駛，在另外一些實施例中也可以靠左行駛；若后方車輛被識別為非特殊用途車輛，則無人駕駛車輛對后方車輛的超車意圖執(zhí)行有條件避讓行駛操作策略優(yōu)選地，有條件避讓行駛操作策略包含：檢測無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度，并與無人駕駛車輛的當前速度進行比較；若無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度小于無人駕駛車輛的當前速度，則無人駕駛車輛保持直行；若無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度大于無人駕駛車輛的當前速度，則無人駕駛車輛將后方車輛的行駛速度與當前車道的最高限速進行比較；若后方車輛的行駛速度大于當前車道的最高限速，則無人駕駛車輛檢測右側(cè)車道的車流狀態(tài)，判斷是否具備變道行駛條件(右側(cè)車道是否有車輛)，若否，則無人駕駛車輛保持直行；若是，則無人駕駛車輛向右變道；若后方車輛的行駛速度小于當前車道的最高限速，則無人駕駛車輛檢測當前車道前方的車流狀態(tài)，判斷是否具備加速行駛條件(當前車道前方是否有車輛)，若是，則無人駕駛車輛加速行駛，并將車速保持在大于后方車輛的行駛速度且小于當前車道的最高限速；若否，則無人駕駛車輛檢測右側(cè)車道的車流狀態(tài)，判斷是否具備變道行駛條件，若否，則無人駕駛車輛保持直行；若是，則無人駕駛車輛向右變道。

結(jié)合上述的無人駕駛車輛運動控制系統(tǒng)，本發(fā)明還公開了一種無人駕駛車輛運動控制方法，如圖2所示，包含以下步驟：

S1、持續(xù)對無人駕駛車輛后方車輛是否發(fā)出聲音信號進行檢測；

S2、檢測到無人駕駛車輛后方車輛發(fā)出聲音信號，則根據(jù)預設車輛識別規(guī)則對該聲音信號進行分析，以確定后方車輛的類型；

S3、根據(jù)后方車輛的類型，對后方車輛的超車意圖執(zhí)行相應的避讓行駛操作策略。

所述的步驟S3包含：

若后方車輛被識別為特殊用途車輛，則無人駕駛車輛對后方車輛的超車意圖執(zhí)行無條件避讓行駛操作策略；

若后方車輛被識別為非特殊用途車輛，則無人駕駛車輛對后方車輛的超車意圖執(zhí)行有條件避讓行駛操作策略；

所述的有條件避讓行駛操作策略包含：

檢測無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度，并與無人駕駛車輛的當前速度進行比較；

若無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度小于無人駕駛車輛的當前速度，則無人駕駛車輛保持直行；

若無人駕駛車輛后方車輛的行駛速度大于無人駕駛車輛的當前速度，則無人駕駛車輛將后方車輛的行駛速度與當前車道的最高限速進行比較；

若后方車輛的行駛速度大于當前車道的最高限速，則無人駕駛車輛檢測右側(cè)車道的車流狀態(tài)，判斷是否具備變道行駛條件，若否，則無人駕駛車輛保持直行；若是，則無人駕駛車輛向右變道；

若后方車輛的行駛速度小于當前車道的最高限速，則無人駕駛車輛檢測當前車道前方的車流狀態(tài)，判斷是否具備加速行駛條件，若是，則無人駕駛車輛加速行駛，并將車速保持在大于后方車輛的行駛速度且小于當前車道的最高限速；若否，則無人駕駛車輛檢測右側(cè)車道的車流狀態(tài)，判斷是否具備變道行駛條件，若否，則無人駕駛車輛保持直行；若是，則無人駕駛車輛向右變道。

結(jié)合圖3及圖4，簡述本發(fā)明的工作過程：

如圖3所示，無人駕駛車輛10后方行駛有車輛20，車輛20可以為有人駕駛車輛或無人駕駛車輛。無人駕駛車輛10上安裝有聲音采集裝置11、車載攝像頭12以及車載雷達13等裝置，聲音采集裝置11包含麥克風和運算放大器，可將車輛20發(fā)出的鳴笛聲信號30轉(zhuǎn)化成電壓信號，并通過AD轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字。無人駕駛車輛10上還設有聲音識別單元，用于進一步對鳴笛聲信號30的時間長短以及頻率進行分析，并將分析結(jié)果傳輸至無人駕駛車輛10的主控制單元，主控制單元根據(jù)分析結(jié)果對車輛20的行駛意圖(超車意圖)進行判斷，并對車輛20的鳴笛操作做出響應。

如圖4所示，無人駕駛車輛10通過聲音采集裝置11收集車輛20發(fā)出的鳴笛聲信號30，并對鳴笛聲信號30的時間長短和頻率進行分析，若鳴笛聲信號30持續(xù)時間超過一定時長(預設閾值)且頻率基本維持不變時，則將車輛20識別為救護車、消防車、警車等特殊用途車輛，無人駕駛車輛10無條件靠右讓道行駛。

若聲音采集裝置11收集到車輛20發(fā)出的鳴笛聲信號30為間斷信號時，無人駕駛車輛10開始識別車輛20的超車意圖。無人駕駛車輛10利用車載雷達13檢測車輛20的行駛速度，若車輛20的行駛速度小于無人駕駛車輛10的當前行駛速度時，無人駕駛車輛10對車輛20的鳴笛操作不予響應。

若車輛20的行駛速度大于無人駕駛車輛10的當前行駛速度時，將無人駕駛車輛10的車輛20的行駛速度與所在車道的最高限速作比較。

若車輛20的行駛速度大于所在車道的最高限速時，車載攝像頭12檢測無人駕駛車輛10右側(cè)車道車流情況；若檢測到右側(cè)車道無車輛時，無人駕駛車輛10向右變換車道；若檢測到右側(cè)車道有車輛時，無人駕駛車輛10保持正常行駛狀態(tài)，對車輛20的鳴笛操作不予響應。

若車輛20的行駛速度小于所在車道的最高限速時，車載攝像頭12檢測無人駕駛車輛10所在車道前方的車流情況；若檢測到所在車道前方無車輛時，無人駕駛車輛10加速行駛，直到無人駕駛車輛10的速度大于車輛20的行駛速度，且小于所在車道的最高限速，無人駕駛車輛10結(jié)束調(diào)整，保持當前車道直行；若檢測到所在車道的前方有車輛時，車載攝像頭12檢測無人駕駛車輛10右側(cè)車道車流情況，若檢測到右側(cè)車道無車輛時，無人駕駛車輛10向右變換車道；若檢測到右側(cè)車道也有車輛時，無人駕駛車輛10保持當前狀態(tài)，對車輛20的鳴笛操作不予響應。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。