本發(fā)明涉及自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高速公路的嵌入式集成自動(dòng)駕駛控制器。

背景技術(shù)：

受益于處理器芯片、深度學(xué)習(xí)技術(shù)和傳感器技術(shù)的快速進(jìn)步，自動(dòng)駕駛研究得到了快速發(fā)展。很多整車廠、零部件供應(yīng)商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和科研院所都相繼推出了自動(dòng)駕駛樣車或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，如谷歌的無(wú)人駕駛樣車、百度的百智自動(dòng)駕駛樣車、日產(chǎn)的drive pilot 1.0自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等。相關(guān)技術(shù)中的自動(dòng)駕駛控制器，并未將感知融合、路徑規(guī)劃、決策控制等系統(tǒng)整合至一個(gè)控制器中，需要多個(gè)工控機(jī)或多個(gè)控制器共同完成自動(dòng)駕駛控制功能，系統(tǒng)尺寸大、功耗大，抗震性能等并不能符合車規(guī)要求，不易商業(yè)化和量產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種集成度高、易于量化生產(chǎn)的基于高速公路的嵌入式集成自動(dòng)駕駛控制器。

本發(fā)明的技術(shù)方案為，包括：集成于一個(gè)可編輯門(mén)陣列的自動(dòng)駕駛感知單元、車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊、駕駛模式切換控制模塊和人機(jī)交互控制模塊，所述可編輯門(mén)陣列包含有可至少與環(huán)境傳感器、車速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的數(shù)據(jù)傳輸接口，可向執(zhí)行單元發(fā)送控制指令的控制信號(hào)傳輸接口，以及與人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)娜藱C(jī)交互接口；

所述自動(dòng)駕駛感知單元用于通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口收集交通標(biāo)志道路信息和障礙物信息，與高精度地圖、GPS慣導(dǎo)信息、車輪、車速信息進(jìn)行融合生成局部行駛路徑信息，并將所述局部行駛路徑信息發(fā)送給車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊，將障礙物位置信息和自車位置信息發(fā)送給人機(jī)交互控制模塊；

所述車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊用于接收所述局部行駛路徑和人機(jī)交互控制模塊發(fā)送的車輛自身姿態(tài)信息，通過(guò)控制信號(hào)傳輸接口對(duì)執(zhí)行單元各模塊發(fā)送控制指令；

所述駕駛模式切換控制模塊用于監(jiān)測(cè)人機(jī)交互控制模塊輸入，控制自動(dòng)駕駛模式與人工駕駛模式切換，并將切換后的車輛自身姿態(tài)信息發(fā)送給車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊；

所述人機(jī)交互控制模塊用于通過(guò)人機(jī)交互接口接收人機(jī)交互系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，以及自動(dòng)駕駛感知單元發(fā)送的障礙物位置信息和自車位置信息，并通過(guò)人機(jī)交互接口發(fā)送給人機(jī)交互系統(tǒng)顯示輸出。

進(jìn)一步的，所述自動(dòng)駕駛感知單元包括車輛融合定位模塊，所述車輛融合定位模塊用于接收GPS慣導(dǎo)信息，并與高精度地圖、車輪、車速信息進(jìn)行融合實(shí)現(xiàn)車輛的定位。

進(jìn)一步的，所述自動(dòng)駕駛感知單元包括多傳感器信息融合模塊，所述多傳感器信息融合模塊用于接收環(huán)境傳感器發(fā)送的交通標(biāo)志道路信息和障礙物信息，并結(jié)合所述車輛融合定位模塊發(fā)送的車輛位置信息，進(jìn)行多源信息融合處理，建立車輛行駛局部環(huán)境地圖。

進(jìn)一步的，所述多傳感器信息融合模塊接收的交通標(biāo)志道路信息和障礙物信息包括但不限于交通標(biāo)志信息、交通信號(hào)燈信息、車道線信息、道路邊沿信息、道路引導(dǎo)信息、行人信息、車輛信息、其他障礙物信息。

進(jìn)一步的，所述自動(dòng)駕駛感知單元包括全局路徑規(guī)劃模塊，所述全局路徑規(guī)劃模塊用于接收人機(jī)交互系統(tǒng)中駕駛員設(shè)置的起點(diǎn)和終點(diǎn)，根據(jù)所述車輛融合定位模塊發(fā)送的車輛位置信息完成包含行駛路線的自動(dòng)駕駛行為全局路徑規(guī)劃。

進(jìn)一步的，所述自動(dòng)駕駛感知單元包括局部路徑規(guī)劃模塊，所述局部路徑規(guī)劃模塊接收全局路徑規(guī)劃模塊規(guī)劃的行駛路線和所述車輛融合定位模塊發(fā)送的車輛位置信息，在多傳感器信息融合模塊建立的所述車輛行駛局部環(huán)境地圖上，規(guī)劃滿足交通規(guī)則和安全性要求的局部行駛路徑，并將所述局部行駛路徑發(fā)送給所述車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊。

進(jìn)一步的，還包括異常處理模塊，所述異常處理模塊用于監(jiān)控車輛狀態(tài)、自動(dòng)駕駛控制器和道路天氣狀況，接受報(bào)警信號(hào)進(jìn)行處理，以及將所述報(bào)警信號(hào)發(fā)送給人機(jī)交互控制模塊。

進(jìn)一步的，所述車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊向執(zhí)行單元發(fā)送的控制指令包括但不限于油門(mén)開(kāi)度控制信號(hào)、轉(zhuǎn)向控制信號(hào)、制動(dòng)控制信號(hào)、駐車控制信號(hào)、檔位控制信號(hào)、燈光和喇叭控制信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述自動(dòng)駕駛感知單元通過(guò)以太網(wǎng)獲取高精度地圖、GPS慣導(dǎo)信息。

進(jìn)一步的，所述自動(dòng)駕駛感知單元通過(guò)CAN線與執(zhí)行單元連接。

本發(fā)明的有益效果：將感知融合、路徑規(guī)劃、決策規(guī)劃和控制等整套自動(dòng)駕駛系統(tǒng)集成到一個(gè)嵌入式控制器中實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航、車道保持、自主變道、自主超車、自主加速、緊急制動(dòng)和自動(dòng)靠邊停車等自動(dòng)駕駛功能，同時(shí)極大地減少了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的尺寸和減低了系統(tǒng)功耗，易于量產(chǎn)，抗震性更高。而相較于傳統(tǒng)設(shè)備與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率更快，運(yùn)算精度更高，而由于外部接口較少，故障率低，系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性更高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明模塊連接圖；

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明目的是針對(duì)結(jié)構(gòu)特征鮮明、交通參與對(duì)象相對(duì)較少、交通情況相對(duì)簡(jiǎn)單的高速公路或類似場(chǎng)景的特殊工況，提供一種嵌入式集成的自動(dòng)駕駛環(huán)境控制器，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航、車道保持、自主變道、自主超車、自主加速、緊急制動(dòng)和自動(dòng)靠邊停車等自動(dòng)駕駛功能。

本發(fā)明包括自動(dòng)駕駛感知單元、車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊、異常處理模塊、駕駛模式切換控制模塊和人機(jī)交互控制模塊五大部分組成。其中自動(dòng)駕駛感知模塊包括多傳感器信息融合、車輛融合定位、全局路徑規(guī)劃模塊及局部路徑規(guī)劃模塊。

傳感器信息融合模塊接收、處理、分析來(lái)自單目相機(jī)、立體相機(jī)、毫米波雷達(dá)等傳感器獲取的交通標(biāo)志信息、交通信號(hào)燈信息、車道線信息、道路邊沿信息、道路引導(dǎo)信息、行人信息、車輛信息、其他障礙物信息，進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別后并結(jié)合車輛融合定位模塊發(fā)送的車輛位置信息，進(jìn)行多源信息融合處理，建立車輛行駛局部環(huán)境地圖。

車輛融合定位模塊，接收GPS慣導(dǎo)的定位信息，并與車速、轉(zhuǎn)速、高精度地圖和多傳感器信息融合模塊的相關(guān)信息融合進(jìn)行車輛定位。

全局路徑規(guī)劃模塊，接收人機(jī)交互系統(tǒng)中駕駛員設(shè)置的起點(diǎn)和終點(diǎn)，根據(jù)所述車輛融合定位模塊發(fā)送的車輛位置信息完成包含行駛路線的自動(dòng)駕駛行為全局路徑規(guī)劃。

局部路徑規(guī)劃模塊，接收全局路徑規(guī)劃模塊規(guī)劃的行駛路線和車輛融合定位模塊的定位信息，在多傳感器信息融合模塊建立的車輛行駛局部環(huán)境地圖上，規(guī)劃滿足交通規(guī)則和安全性要求的局部行駛路徑；

車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊，依據(jù)車輛自身姿態(tài)和局部規(guī)劃路徑，根據(jù)控制策略對(duì)執(zhí)行單元，包括油門(mén)(EMS)、轉(zhuǎn)向(EPS)、制動(dòng)(ESC)、駐車(EPB)、檔位(TCU)、燈光和喇叭(BCM)發(fā)出CAN總線指令進(jìn)行控制，并通過(guò)反饋信息進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，操作車輛按照規(guī)劃的路徑實(shí)現(xiàn)車輛動(dòng)作。

異常處理模塊，監(jiān)控車輛狀態(tài)、自動(dòng)駕駛控制器和道路天氣狀況，接受報(bào)警信號(hào)，如(燃油異常報(bào)警、胎壓異常報(bào)警、自動(dòng)駕駛控制器異常報(bào)警以及傳感器異常報(bào)警，天氣狀況預(yù)警等，通過(guò)整車網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警報(bào)文送入控制器內(nèi)進(jìn)行處理)發(fā)現(xiàn)異?；虿贿m應(yīng)于自動(dòng)駕駛的狀況，報(bào)警提示駕駛員接管車輛，結(jié)束自動(dòng)駕駛，必要時(shí)緊急制動(dòng)停車。

駕駛模式切換控制模塊，監(jiān)測(cè)人機(jī)交互模塊輸入信號(hào)，監(jiān)測(cè)到主動(dòng)(自動(dòng)駕駛系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、方向盤(pán)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、油門(mén)和制動(dòng)踏板狀態(tài))或被動(dòng)(主要由異常處理模塊提供)駕駛模式切換信號(hào)后，控制自動(dòng)駕駛模式與人工駕駛模式的平順、安全切換，并將切換后的車輛自身姿態(tài)信息發(fā)送給車輛縱橫向動(dòng)作控制模塊。

人機(jī)交互控制模塊，接受人機(jī)交互系統(tǒng)的駕駛員的各種輸入指令，以及自動(dòng)駕駛感知單元發(fā)送的障礙物位置信息和自車位置信息，并通過(guò)整車網(wǎng)絡(luò)送入駕駛模式切換控制模塊處理，并將車輛狀態(tài)、自動(dòng)駕駛控制器狀態(tài)、道路環(huán)境感知結(jié)果、報(bào)警提示信號(hào)通過(guò)整車網(wǎng)絡(luò)送入人機(jī)交互系統(tǒng)顯示，幫助駕駛員了解和監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)。

自動(dòng)駕駛控制器的總線接口，與GPS慣導(dǎo)、高精度地圖和視覺(jué)傳感器連接采用以太網(wǎng)，與毫米波雷達(dá)、人機(jī)交互系統(tǒng)、EPS、EMS、ESC、EPB、TCU、BCM連接采用CAN總線。

自動(dòng)駕駛控制器，軟件系統(tǒng)基于烏班圖(Ubuntu)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，控制器形式采用嵌入式控制器形式，可選用英偉達(dá)Tegra K1、X1等芯片實(shí)現(xiàn)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。