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  • 一種自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統的制作方法

    文檔序號:26100113發布日期:2021-07-30 18:10
    一種自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統的制作方法

    本發明涉及一種非機動車過街路權協商系統,尤其是涉及一種自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統。



    背景技術:

    據統計,我國機動車保有量超3.6億輛,非機動車保有量超4億輛,機動車與非機動車混合通行是我國城市交通的重要特征。2019年我國非機動車傷亡人數達1.3萬人,其中在非機動車過街這一時段發生的傷亡占很大一部分。

    目前,非機動車駕駛人在無信號燈情況下過街時與司機通過眼神或者手勢等方式表達是否讓行的意圖,提高過街的安全性。而在自動駕駛背景下,自動駕駛車輛需要通過對非機動車的意圖進行預測來實施相應的車輛控制。自動駕駛車輛對非機動車的有效意圖預測的前提和基礎是準確的環境感知,由于非機動車相比較機動車體積小,且數量眾多,易相互遮擋,自動駕駛車輛搭載的環境感知傳感器無法非常準確地獲取非機動車的信息;另外,自動駕駛車輛無法準確識別非機動車駕駛人意圖,非機動車駕駛人也難以掌握自動駕駛車輛的行駛意圖,即雙方無法通過進行有效的信息交換來確認路權。由此,自動駕駛車輛被編程為默認在非機動車過街時無條件讓行來保障非機動車過街安全,這將致使大量自動駕駛車輛排隊現象的出現,自動駕駛車輛通行效率顯著降低。



    技術實現要素:

    本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠兼顧非機動車過街安全與自動駕駛車輛通行效率的自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統。

    本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統,包括環境感知模塊、決策模塊、輸出模塊和反饋模塊,所述的環境感知模塊包括自動駕駛車載監控模塊、非機動車載監控模塊、路側監控模塊,所述的輸出模塊包括自動駕駛車輛輸出模塊和非機動車輸出模塊,所述的自動駕駛車載監控模塊和所述的自動駕駛車輛輸出模塊搭載在自動駕駛車輛上,所述的非機動車車載監控模塊、所述的非機動車輸出模塊和所述的反饋模塊搭載在非機動車上,所述的路側監控模塊安裝在非機動車過街路側;所述的自動駕駛車載監控模塊用于獲取自動駕駛車輛速度、加速度和行車方向信息并輸出給所述的決策模塊,所述的非機動車車載監控模塊用于獲取非機動車速度、加速度和行車方向信息并輸出給所述的決策模塊,所述的路側監控模塊用于獲取自動駕駛車輛位置信息和非機動車位置信息并輸出給所述的決策模塊,所述的決策模塊能夠對輸入其內的信息進行處理生成對應的決策信號輸出,所述的決策模塊還能夠通過所述的自動駕駛車輛輸出模塊輸出對非機動車駕駛人的提示信息,所述的自動駕駛車輛輸出模塊用于執行來自決策模塊的決策信號,所述的反饋模塊用于將非機動車駕駛人輸入其內的反饋信息輸出給所述的決策模塊;當自動駕駛車輛與非機動車在街口相遇時,所述的自動駕駛車載監控模塊獲取自動駕駛車輛速度、加速度和行車方向信息并輸出給所述的決策模塊,所述的非機動車車載監控模塊獲取非機動車速度、加速度和行車方向信息并輸出給所述的決策模塊,所述的決策模塊對其接收的信息進行處理并生成相應決策信號輸出,在生成相應決策信號過程中,如有需要,所述的決策模塊能通過所述的自動駕駛車輛輸出模塊輸出對非機動車駕駛人的提示信息,也能通過所述的反饋模塊接收非機動車駕駛人輸出的反饋信息,所述的自動駕駛車輛輸出模塊執行來自所述的決策模塊的決策信號。

    所述的決策模塊生成相應決策信號的具體過程為:

    s1、所述的決策模塊通過所述的自動駕駛車載監控模塊、所述的非機動車載監控模塊和所述的路側監控模塊輸出的檢測信號中的自動駕駛車輛和非機動車的速度、加速度、行車方向和位置信息預測出自動駕駛車輛與非機動車的行駛軌跡;

    s2、將以自動駕駛車輛與非機動車預測的行駛軌跡的交匯點為圓心,自動駕駛車輛長度的1.5倍為半徑所形成的圓形區域定義為危險區域;

    s3、將自動駕車輛到達危險區域起點邊緣的時間記為tvs,終點邊緣的時間記為tve,非機動車到達危險區域起點邊緣的時間記為tns,終點邊緣的時間記為tne,非機動車到達危險區域起始邊緣前自動駕駛車輛穿越危險區域的速度記為vmax,采用公式(1)~(4)分別計算得到tns、tne、tvs和vmax:

    其中,min為取最小值符號;dv為自動駕駛車輛當前位置離預測的該自動駕駛車輛將到達的危險區域起始邊緣的距離,dv等于所述的決策模塊獲取的自動駕駛車輛當前位置和預測的該自動駕駛車輛將到達的危險區域起始邊緣位置的直線距離;dn為非機動車當前位置離預測的該非機動車將到達的危險區域起始邊緣的距離,dn等于所述的決策模塊獲取的非機動車當前位置和預測的該非機動車將到達的危險區域起始邊緣位置的直線距離;vv為自動駕駛車輛當前的速度;vn為非機動車當前的速度;w為危險區域的直徑;l為自動駕駛車輛的長度;vlm為自動駕駛車輛允許的最高速度;

    s4、比較dv+w+l和的大小,其中al為自動駕駛車輛性能內的最大加速度,根據比較結果確定tve的值,具體為:

    如果則令

    如果則令

    s5、所述的決策模塊分別比較tne和tvs的大小以及tns和tve的大小,基于比較結果生成對應的決策信號輸出,具體為:

    當tne<tvs或者tve<tns時,所述的決策模塊判斷自動駕駛車輛和非機動車不存在同時到達危險區域的可能,此時所述的決策模塊輸出正常通行的決策信號至所述的自動駕駛車輛輸出模塊,所述的自動駕駛車輛輸出模塊執行來自所述的決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛正常通過街口;

    當tne≥tvs且tve≥tns時,所述的決策模塊判斷自動駕駛車輛和非機動車存在同時到達危險區域的可能,此時所述的決策模塊先通過所述的非機動車輸出模塊以交流信息的方式詢問非機動車行駛人是否同意讓行,之后,如果所述的決策模塊在預設時間內從所述的反饋模塊處獲取到非機動車行駛人反饋的“是”的有效輸入,此時所述的決策模塊輸出正常通行的決策信號至自動駕駛車輛輸出模塊,所述的自動駕駛車輛輸出模塊執行來自所述的決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛正常通過街口;

    如果所述的決策模塊在預設時間內從所述的反饋模塊處獲取到非機動車行駛人反饋的“否”的有效輸入,此時所述的決策模塊比較自動駕駛車輛在非機動車到達危險區域前停車所需的最小加速度as和自動駕駛車輛性能內的最大加速度al,根據比較結果確定自動駕駛車輛能否在非機動車到達危險區域前停車,as按如下公式進行計算:

    當as<al時,所述的決策模塊判斷自動駕駛車輛能在非機動車到達危險區域前停車,此時所述的決策模塊輸出禁止通行的決策信號至自動駕駛車輛輸出模塊,所述的自動駕駛車輛輸出模塊執行來自所述的決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛開始減速并在危險區域前停車,同時所述的決策模塊輸出能夠通行的提醒信號至所述的非機動車輸出模塊,提醒非機動車駕駛人正常過街;

    當as≥al時,所述的決策模塊判斷自動駕駛車輛不能在非機動車到達危險區域前停車,此時所述的決策模塊輸出正常通行的決策信號至所述的自動駕駛車輛輸出模塊,所述的自動駕駛車輛輸出模塊執行來自所述的決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛正常通過街口,同時所述的決策模塊輸出“前方危險”的提醒信號至所述的非機動車輸出模塊,提醒非機動車駕駛人讓行;

    如果所述的決策模塊在預設時間內從所述的反饋模塊處未獲取到非機動車行駛人輸入的有效輸入信息,此時所述的決策模塊利用非機動車監控模塊檢測到的非機動車加速度和速度信息判斷非機動車的“走-?!睜顟B,檢測非機動車是否繼續前進,當判斷非機動車處于繼續前進狀態時,所述的決策模塊按照之前的方法利用當前信息重新判斷自動駕駛車輛能否在非機動車到達危險區域前停車,并進行相應操作;當判斷非機動車處于停止前進狀態時,所述的決策模塊輸出正常通行的決策信號至所述的自動駕駛車輛輸出模塊,所述的自動駕駛車輛輸出模塊執行來自所述的決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛正常通過街口。該方法中實現了自動駕駛車輛與非機動車的有效交流,解決非機動車“走-?!崩Щ?,進一步提高通行效率及通行安全性。

    與現有技術相比,本發明的優點在于通過環境感知模塊、決策模塊、輸出模塊和反饋模塊構建自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統,環境感知模塊包括自動駕駛車載監控模塊、非機動車載監控模塊、路側監控模塊,輸出模塊包括自動駕駛車輛輸出模塊和非機動車輸出模塊,自動駕駛車載監控模塊和自動駕駛車輛輸出模塊搭載在自動駕駛車輛上,非機動車車載監控模塊、非機動車輸出模塊和反饋模塊搭載在非機動車上,路側監控模塊安裝在非機動車過街路側;自動駕駛車載監控模塊用于獲取自動駕駛車輛速度、加速度和行車方向信息并輸出給決策模塊,非機動車車載監控模塊用于獲取非機動車速度、加速度和行車方向信息并輸出給決策模塊,路側監控模塊用于獲取自動駕駛車輛位置信息和非機動車位置信息并輸出給決策模塊,決策模塊能夠對輸入其內的信息進行處理生成對應的決策信號輸出,決策模塊還能夠通過自動駕駛車輛輸出模塊輸出對非機動車駕駛人的提示信息,自動駕駛車輛輸出模塊用于執行來自決策模塊的決策信號,反饋模塊用于將非機動車駕駛人輸入其內的反饋信息輸出給決策模塊;當自動駕駛車輛與非機動車在街口相遇時,自動駕駛車載監控模塊獲取自動駕駛車輛速度、加速度和行車方向信息并輸出給決策模塊,非機動車車載監控模塊獲取非機動車速度、加速度和行車方向信息并輸出給決策模塊,決策模塊對其接收的信息進行處理并生成相應決策信號輸出,在生成相應決策信號過程中,如有需要,決策模塊能通過自動駕駛車輛輸出模塊輸出對非機動車駕駛人的提示信息,也能通過反饋模塊接收非機動車駕駛人輸出的反饋信息,自動駕駛車輛輸出模塊執行來自決策模塊的決策信號,由此本發明通過環境感知模塊、決策模塊、輸出模塊和反饋模塊將自動駕駛車輛與非機動車之間進行緊密銜接,大幅提升自動駕駛車輛對非機動車的環境感知能力,實現了自動駕駛車輛與非機動車的自動路權協商,保障非機動車過街安全的同時提高自動駕駛車輛通行效率。

    附圖說明

    圖1為本發明的自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統的結構圖一;

    圖2為本發明的自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統的結構圖二;

    圖3為本發明的自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統的工作流程圖;

    圖4為本發明的自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統的一種應用環境示意圖。

    具體實施方式

    以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

    實施例:如圖1和圖2所示,一種自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統,包括環境感知模塊、決策模塊、輸出模塊和反饋模塊,環境感知模塊包括自動駕駛車載監控模塊、非機動車載監控模塊、路側監控模塊,輸出模塊包括自動駕駛車輛輸出模塊和非機動車輸出模塊,自動駕駛車載監控模塊和自動駕駛車輛輸出模塊搭載在自動駕駛車輛上,非機動車車載監控模塊、非機動車輸出模塊和反饋模塊搭載在非機動車上,路側監控模塊安裝在非機動車過街路側;自動駕駛車載監控模塊用于獲取自動駕駛車輛速度、加速度和行車方向信息并輸出給決策模塊,非機動車車載監控模塊用于獲取非機動車速度、加速度和行車方向信息并輸出給決策模塊,路側監控模塊用于獲取自動駕駛車輛位置信息和非機動車位置信息并輸出給決策模塊,決策模塊能夠對輸入其內的信息進行處理生成對應的決策信號輸出,決策模塊還能夠通過自動駕駛車輛輸出模塊輸出對非機動車駕駛人的提示信息,自動駕駛車輛輸出模塊用于執行來自決策模塊的決策信號,反饋模塊用于將非機動車駕駛人輸入其內的反饋信息輸出給決策模塊;當自動駕駛車輛與非機動車在街口相遇時,自動駕駛車載監控模塊獲取自動駕駛車輛速度、加速度和行車方向信息并輸出給決策模塊,非機動車車載監控模塊獲取非機動車速度、加速度和行車方向信息并輸出給決策模塊,決策模塊對其接收的信息進行處理并生成相應決策信號輸出,在生成相應決策信號過程中,如有需要,決策模塊能通過自動駕駛車輛輸出模塊輸出對非機動車駕駛人的提示信息,也能通過反饋模塊接收非機動車駕駛人輸出的反饋信息,自動駕駛車輛輸出模塊執行來自決策模塊的決策信號。

    本實施例中,如圖3所示,決策模塊生成相應決策信號的具體過程為:

    s1、決策模塊通過自動駕駛車載監控模塊、非機動車載監控模塊和路側監控模塊輸出的檢測信號中的自動駕駛車輛和非機動車的速度、加速度、行車方向和位置信息預測出自動駕駛車輛與非機動車的行駛軌跡;

    s2、將以自動駕駛車輛與非機動車預測的行駛軌跡的交匯點為圓心,自動駕駛車輛長度的1.5倍為半徑所形成的圓形區域定義為危險區域;

    s3、將自動駕車輛到達危險區域起點邊緣的時間記為tvs,終點邊緣的時間記為tve,非機動車到達危險區域起點邊緣的時間記為tns,終點邊緣的時間記為tne,非機動車到達危險區域起始邊緣前自動駕駛車輛穿越危險區域的速度記為vmax,采用公式(1)~(4)分別計算得到tns、tne、tvs和vmax:

    其中,min為取最小值符號;dv為自動駕駛車輛當前位置離預測的該自動駕駛車輛將到達的危險區域起始邊緣的距離,dv等于決策模塊獲取的自動駕駛車輛當前位置和預測的該自動駕駛車輛將到達的危險區域起始邊緣位置的直線距離;dn為非機動車當前位置離預測的該非機動車將到達的危險區域起始邊緣的距離,dn等于決策模塊獲取的非機動車當前位置和預測的該非機動車將到達的危險區域起始邊緣位置的直線距離;vv為自動駕駛車輛當前的速度;vn為非機動車當前的速度;w為危險區域的直徑;l為自動駕駛車輛的長度;vlm為自動駕駛車輛允許的最高速度;

    s4、比較dv+w+l和的大小,其中al為自動駕駛車輛性能內的最大加速度,根據比較結果確定tve的值,具體為:

    如果則令

    如果則令

    s5、決策模塊分別比較tne和tvs的大小以及tns和tve的大小,基于比較結果生成對應的決策信號輸出,具體為:

    當tne<tvs或者tve<tns時,決策模塊判斷自動駕駛車輛和非機動車不存在同時到達危險區域的可能,此時決策模塊輸出正常通行的決策信號至自動駕駛車輛輸出模塊,自動駕駛車輛輸出模塊執行來自決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛正常通過街口;

    當tne≥tvs且tve≥tns時,決策模塊判斷自動駕駛車輛和非機動車存在同時到達危險區域的可能,此時決策模塊先通過非機動車輸出模塊以交流信息的方式詢問非機動車行駛人是否同意讓行,之后,如果決策模塊在預設時間內從反饋模塊處獲取到非機動車行駛人反饋的“是”的有效輸入,此時決策模塊輸出正常通行的決策信號至自動駕駛車輛輸出模塊,自動駕駛車輛輸出模塊執行來自決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛正常通過街口;

    如果決策模塊在預設時間內從反饋模塊處獲取到非機動車行駛人反饋的“否”的有效輸入,此時決策模塊比較自動駕駛車輛在非機動車到達危險區域前停車所需的最小加速度as和自動駕駛車輛性能內的最大加速度al,根據比較結果確定自動駕駛車輛能否在非機動車到達危險區域前停車,s按如下公式進行計算:

    當as<al時,決策模塊判斷自動駕駛車輛能在非機動車到達危險區域前停車,此時決策模塊輸出禁止通行的決策信號至自動駕駛車輛輸出模塊,自動駕駛車輛輸出模塊執行來自決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛開始減速并在危險區域前停車,同時決策模塊輸出能夠通行的提醒信號至非機動車輸出模塊,提醒非機動車駕駛人正常過街;

    當as≥al時,決策模塊判斷自動駕駛車輛不能在非機動車到達危險區域前停車,此時決策模塊輸出正常通行的決策信號至自動駕駛車輛輸出模塊,自動駕駛車輛輸出模塊執行來自決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛正常通過街口,同時決策模塊輸出“前方危險”的提醒信號至非機動車輸出模塊,提醒非機動車駕駛人讓行;

    如果決策模塊在預設時間內從反饋模塊處未獲取到非機動車行駛人輸入的有效輸入信息,此時決策模塊利用非機動車監控模塊檢測到的非機動車加速度和速度信息判斷非機動車的“走-?!睜顟B,檢測非機動車是否繼續前進,當判斷非機動車處于繼續前進狀態時,決策模塊按照之前的方法利用當前信息重新判斷自動駕駛車輛能否在非機動車到達危險區域前停車,并進行相應操作;當判斷非機動車處于停止前進狀態時,決策模塊輸出正常通行的決策信號至自動駕駛車輛輸出模塊,自動駕駛車輛輸出模塊執行來自決策模塊的決策信號,控制自動駕駛車輛正常通過街口。

    本實施例中,反饋模塊可以被設置為接收非機動車駕駛人的語音輸入的麥克風,或供非機動車駕駛人選擇的按鈕等。決策模塊可以選擇專用的電控裝置,也可以使用車輛的ecu(電控單元)。此外,決策模塊可以為車載裝置,搭載在自動駕駛車輛上,也可以設置為遠程控制單元,并與其他模塊以有線和/或無線的方式進行通訊。

    圖4展示了本發明的自動駕駛背景下的非機動車過街路權協商系統的一種應用環境。如圖4所示,自動駕駛車輛在道路上行駛,自動駕駛車輛的前方有一人行橫道,人行橫道旁有非機動車和路側監控設施,非機動車部分被障礙遮擋,自動駕駛車輛無法通過自身傳感器準確獲取全非機動車的信息。本發明可使自動駕駛車輛行至人行橫道附近時,判斷出非機動車是否需要過街,并與非機動車通過相互交流協商的形式確認路權。本發明也可以用于與圖4不同的環境。比如,在無信號交叉口,非機動車可以橫穿馬路;又比如在沒有設置路口的路段,無隔離欄進行隔離,非機動車同樣可能橫穿道路。

    再多了解一些
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