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一種基于多種傳感器的車輛自動駕駛系統(tǒng)及方法

文檔序號:6715468閱讀:244來源:國知局
一種基于多種傳感器的車輛自動駕駛系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多種傳感器的車輛自動駕駛系統(tǒng)及方法,其結(jié)合了電子地圖、激光雷達(dá)、GPS定位、陀螺儀來獲取車輛和道路的實(shí)時信息,通過電子地圖提供的行駛路線獲取了初始的道路信息,在車輛行駛中激光雷達(dá)和GPS獲取實(shí)時道路狀態(tài)和車輛狀態(tài),最后通過陀螺儀結(jié)合電子地圖、激光雷達(dá)、GPS的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正后取得最后的自動駕駛策略。本發(fā)明方法復(fù)雜度低,雷達(dá)策略和GPS策略可并行處理,實(shí)時性高;結(jié)合多種傳感器,并利用不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行互相校正和檢驗(yàn),使得算法可靠性高;只需獲得電子地圖提供的少量道路信息,無需進(jìn)行實(shí)地采集,可適用于復(fù)雜環(huán)境。
【專利說明】一種基于多種傳感器的車輛自動駕駛系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛自動駕駛【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種基于多種傳感器的車輛自動駕 駛系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高,家用汽車數(shù)量正呈現(xiàn)井噴式的增長,據(jù) 統(tǒng)計(jì)2013年中國汽車數(shù)量已達(dá)到1. 8億,大量的城市存在嚴(yán)重的交通擁堵,嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì) 和社會的發(fā)展。
[0003] 目前交通調(diào)度主要依賴交通信號,駕駛由駕駛員完成。在擁堵路段每個交通車輛 都是一個獨(dú)立的單元,車輛間協(xié)調(diào)主要靠駕駛員的經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn),一旦駕駛員存在經(jīng)驗(yàn)不足、 不遵守交通信號等情況,極易造成交通肇事,對本來已經(jīng)擁堵不堪的交通無疑是雪上加霜。
[0004] 自動駕駛技術(shù)(即無人駕駛)是指依靠人工智能、視覺計(jì)算、雷達(dá)、監(jiān)控裝置和全 球定位系統(tǒng)協(xié)同合作,讓計(jì)算機(jī)在沒有任何人類主動的操作下,自動安全地操作機(jī)動車輛。 隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展,自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用成本逐漸降低,自動駕駛技術(shù)取得了長 足的發(fā)展。當(dāng)前自動駕駛的方法主要可分為以下三類:
[0005] (1)在道路上添加標(biāo)識物,如磁釘。通過車輛對標(biāo)識物位置的感知,來確定車輛的 位置,再結(jié)合其他傳感器的數(shù)據(jù)控制車輛的行駛。
[0006] (2)預(yù)先獲取道路信息,如利用街景地圖。車輛在自動駕駛時,不斷比對當(dāng)前道路 環(huán)境與預(yù)先獲取到的道路環(huán)境,來實(shí)時校正車輛位置。
[0007] (3)完全自主行駛,無需預(yù)先獲取道路信息,完全通過車輛自身對當(dāng)前環(huán)境的感知 進(jìn)行實(shí)時位置校正。
[0008] 上述汽車自動駕駛技術(shù)中,由于道路地圖是預(yù)存于車輛內(nèi),其數(shù)據(jù)的更新依賴于 駕駛員的人工操作,更新頻率不能夠保證,并且,即使駕駛員能夠做到及時更新,也可能由 于現(xiàn)有資源里沒有關(guān)于道路的最新信息而使得最終得到的資料不能夠反應(yīng)當(dāng)下的道路情 況,最終造成行車路線不合理,導(dǎo)航準(zhǔn)確率不高,給行車帶來不便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種基于多種傳感器的車輛 自動駕駛系統(tǒng)及方法,無需預(yù)先采集道路數(shù)據(jù),能更好的適應(yīng)突發(fā)情況較多的道路,具有較 高的實(shí)時性和可靠性。
[0010] 一種基于多種傳感器的車輛自動駕駛系統(tǒng),包括:通信單元、信息傳感單元和車輛 控制單元;其中:
[0011] 所述的信息傳感單元用于實(shí)時獲取當(dāng)前車輛的GPS坐標(biāo)、當(dāng)前道路寬度、周圍障 礙物位置以及當(dāng)前車輛的行駛方向;
[0012] 所述的車輛控制單元利用通信單元獲取運(yùn)營商提供的電子地圖以確定車輛的導(dǎo) 航行駛路線,從而得到路線中各路口的位置信息以及各條道路的道路方向,進(jìn)而根據(jù)當(dāng)前 車輛的GPS坐標(biāo)確定當(dāng)前所在道路及其道路方向;進(jìn)一步,車輛控制單元根據(jù)當(dāng)前車輛的 行駛方向以校正當(dāng)前所在的道路方向,進(jìn)而利用校正后的道路方向去校準(zhǔn)車輛的行駛方 向。
[0013] 所述的車輛控制單元根據(jù)當(dāng)前道路寬度以及周圍障礙物位置,判斷出可行區(qū)域, 進(jìn)而作出避障應(yīng)對。
[0014] 所述的信息傳感單元包括:
[0015] 激光雷達(dá)裝置,用于實(shí)時獲取當(dāng)前道路寬度以及周圍障礙物位置;
[0016] GPS模塊,用于實(shí)時獲取當(dāng)前車輛的GPS坐標(biāo);
[0017] 陀螺儀,用于實(shí)時獲取當(dāng)前車輛的行駛方向。
[0018] 所述的車輛控制單元以采樣間隔△t利用信息傳感單元從當(dāng)前開始獲取n組車輛 的行駛方向Pi,Pn,n為大于1的自然數(shù);若滿足以下關(guān)系式則認(rèn)為當(dāng)前車輛的行駛 方向與所在的道路方向平行,并將當(dāng)前所在的道路方向a校正為及;

【權(quán)利要求】
1. 一種基于多種傳感器的車輛自動駕駛系統(tǒng),包括:通信單元、信息傳感單元和車輛 控制單元;其特征在于: 所述的信息傳感單元用于實(shí)時獲取當(dāng)前車輛的GPS坐標(biāo)、當(dāng)前道路寬度、周圍障礙物 位置以及當(dāng)前車輛的行駛方向; 所述的車輛控制單元利用通信單元獲取運(yùn)營商提供的電子地圖以確定車輛的導(dǎo)航行 駛路線,從而得到路線中各路口的位置信息以及各條道路的道路方向,進(jìn)而根據(jù)當(dāng)前車輛 的GPS坐標(biāo)確定當(dāng)前所在道路及其道路方向;進(jìn)一步,車輛控制單元根據(jù)當(dāng)前車輛的行駛 方向以校正當(dāng)前所在的道路方向,進(jìn)而利用校正后的道路方向去校準(zhǔn)車輛的行駛方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛自動駕駛系統(tǒng),其特征在于:所述的車輛控制單元根據(jù) 當(dāng)前道路寬度以及周圍障礙物位置,判斷出可行區(qū)域,進(jìn)而作出避障應(yīng)對。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛自動駕駛系統(tǒng),其特征在于:所述的信息傳感單元包 括: 激光雷達(dá)裝置,用于實(shí)時獲取當(dāng)前道路寬度以及周圍障礙物位置; GPS模塊,用于實(shí)時獲取當(dāng)前車輛的GPS坐標(biāo); 陀螺儀,用于實(shí)時獲取當(dāng)前車輛的行駛方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛自動駕駛系統(tǒng),其特征在于:所述的車輛控制單元以采 樣間隔At利用信息傳感單元從當(dāng)前開始獲取η組車輛的行駛方向P 1, β2··· βη,η為大 于1的自然數(shù);若滿足以下關(guān)系式則認(rèn)為當(dāng)前車輛的行駛方向與所在的道路方向平行,并 將當(dāng)前所在的道路方向α校正為
其中:^為β η β 2··· β η的平均值,sthMS和Λ thMs均為預(yù)設(shè)的經(jīng)驗(yàn)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛自動駕駛系統(tǒng),其特征在于:得到校正后的道路方向 a Mal后,所述的車輛控制單元以采樣間隔△ t利用信息傳感單元從當(dāng)前開始獲取η組車輛 的行駛方向P1, β2··· βη,η為大于1的自然數(shù);若滿足以下關(guān)系式則認(rèn)為當(dāng)前車輛的行駛 方向與所亦的道路方向偏差較并將當(dāng)前車輛的行駛方向校正為a Mal ;
其中:及為β u β 2··· β n的平均值,Λ thMS為預(yù)設(shè)的經(jīng)驗(yàn)值。
6. -種基于多種傳感器的車輛自動駕駛方法,包括如下步驟: (1) 通過采集實(shí)時獲取當(dāng)前車輛的GPS坐標(biāo)、當(dāng)前道路寬度、周圍障礙物位置以及當(dāng)前 車輛的行駛方向; (2) 獲取運(yùn)營商提供的電子地圖以確定車輛的導(dǎo)航行駛路線,從而得到路線中各路口 的位置信息以及各條道路的道路方向,進(jìn)而根據(jù)當(dāng)前車輛的GPS坐標(biāo)確定當(dāng)前所在道路及 其道路方向; (3) 根據(jù)當(dāng)前車輛的行駛方向以校正當(dāng)前所在的道路方向,進(jìn)而利用校正后的道路方 向去校準(zhǔn)車輛的行駛方向;同時,根據(jù)當(dāng)前道路寬度以及周圍障礙物位置,判斷出可行區(qū) 域,進(jìn)而作出避障應(yīng)對。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛自動駕駛方法,其特征在于:所述的道路方向以及行駛 方向均表不為與磁北極方向線的夾角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛自動駕駛方法,其特征在于:所述的步驟(3)中校正當(dāng) 前所在道路方向的具體實(shí)現(xiàn)如下:以采樣間隔△t利用信息傳感單元從當(dāng)前開始獲取η組 車輛的行駛方向β D β 2··· β η,η為大于1的自然數(shù);若滿足以下關(guān)系式則認(rèn)為當(dāng)前車輛的 行駛方向與所在的道路方向平行,并將當(dāng)前所在的道路方向α校正為及;
其中:^為β η β 2··· β η的平均值,sthMS和Λ thMS均為預(yù)設(shè)的經(jīng)驗(yàn)值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛自動駕駛方法,其特征在于:所述的步驟(3)中校準(zhǔn)車 輛行駛方向的具體實(shí)現(xiàn)如下:得到校正后的道路方向a Mal后,所述的車輛控制單元以采樣 間隔At利用信息傳感單元從當(dāng)前開始獲取η組車輛的行駛方向P1, β2···βη,η為大于1 的自然數(shù);若滿足以下關(guān)系式則認(rèn)為當(dāng)前車輛的行駛方向與所在的道路方向偏差較大,并 將當(dāng)前車輛的行駛方向校正為ct Mal;
其中:^為β η β 2··· β n的平均值,Λ thMs為預(yù)設(shè)的經(jīng)驗(yàn)值。
【文檔編號】G08G1/0968GK104392625SQ201410693646
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】楊國青, 李紅, 逄偉, 劉遠(yuǎn)源, 楊增輝, 吳朝暉 申請人:浙江大學(xué), 江蘇蘿卜交通科技有限公司
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