[发明专利]一种基于虚拟轨道和移动闭塞技术的无人驾驶方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于虚拟轨道和移动闭塞技术的无人驾驶方法，该方法的步骤包括：构建无人驾驶车辆的虚拟轨道S1、获取当前车辆与前方车辆的安全距离S2和基于当前车辆与前方车辆的实际间距与安全距离和最大停车距离之和的比较，对当前车辆进行行驶控制S3。本方案将“虚拟轨道”和基于通信的移动闭塞技术引入道路无人驾驶系统，可以有效地应对在道路车辆行驶过程中出现的各种随机现象，使得原本杂乱无章的行车模式变得有矩可循，大大降低了系统设计的复杂度和无人驾驶车辆的成本。

技术领域

本发明涉及无人驾驶领域，特别是涉及一种基于虚拟轨道和移动闭塞技术的无人驾驶方法及系统。

背景技术

随着道路车辆密度的与日俱增，人为驾驶车辆的弊端日益显露，这些弊端导致城市交通拥堵，人民生命财产安全受到严重的威胁。无人驾驶技术可以在理论上使得车辆在道路上安全高效地行驶，因而得到人们的青睐。但由于道路环境的错综复杂，使得无人驾驶汽车的实现颇为困难，这也成为该技术的一个瓶颈。因此研究如何在这种复杂多变的环境中实现车辆的自动驾驶是一个重要的课题。

无人驾驶汽车是通过车载传感器来感知车辆周围环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。无人驾驶汽车涉及到复杂的控制与通信问题，加之实际道路的复杂多变，使得技术的实现困难化。无人驾驶汽车的通信体现在汽车与周围环境的交互上，在目前存在的无人驾驶车辆的控制方法中，绝大多数系统采用的模式均为根据环境预先生成车辆行驶的路径，再采集车辆与既定线路之间的误差，利用反馈的方式不断地改变车辆行驶的方向与速度，实现简单的无人驾驶功能。但截至目前而言，无人驾驶汽车的研制还远不能满足日常生活的需要。在无人驾驶领域较为领先的Google公司所研制的无人驾驶汽车也尚处于原型阶段，但这种无人驾驶汽车运行依赖地图和详细的数据，这一前提大大限制了他们的上路范围。

实现车辆行驶方向与速度的控制有很多方法。例如，1、对汽车的纵向控制与横向控制，即对车辆速度和车辆运行方向的控制；2、通过采用所谓虚拟车辆的方法生成既定的线路，对行车路线经修实时纠正；3、采用对方向盘转角的控制来实现路径追踪；4、采用速度场与动态窗的方法进行导航，根据车辆的x坐标，y坐标，车身方向，转向盘转向所应满足的动力学方程来描述车辆的行为；或，5、依靠占有矩阵来感知周边环境以避免碰撞的方法。上述方法均是通过车载传感器实现周围环境的感知，然后利用计算机根据一定的算法生成车辆行驶的理想线路，再通过控制算法控制车辆的行驶线路，让其尽可能保持理想线路行驶。现有技术中对于车辆控制的难点实质上存在于对环境的感知以及根据感知到的环境生成行驶线路的过程。

现有技术中对于环境感知方面已有许多检测方法。例如，1、通过将道路划分为结构性道路与非结构性道路，再利用道路检测算法进行检测；2、使用多传感器协作的感知方式，并依据不同的算法去获取周围环境的信息，用于车辆的控制；3、基于雷达探测器的无人驾驶环境感知系统进行道路和环境的感知；4、直接构建一种包含障碍物探测，危险探测，道路检测，路线生成以及车辆控制等等的完整的感知算法，可预先产生道路信息，减少对定位系统的依赖；5、以越野环境为背景，利用传感器融合系统组成树形的虚拟传感器分层结构进行环境和道路的感知，同时在其虚拟传感器的低层，采用卡尔曼滤波算法进行目标估计；在虚拟传感器的高层，则采用D-S证据理论算法进行环境感知与逻辑推理。

通过现有技术可以看出，无人驾驶汽车在环境感知技术方面，路面检测和障碍物探测是两个重要的内容，处理这两个问题的核心手段是合理布置适合的传感器，并采用相应的算法去处理传感器所采集的数据。而对于如此复杂和庞大的数据信息量的处理，依然是较为棘手的问题。目前，利用移动自组织网络(MANET)在交通道路上的应用和车车通信的信道模型，来提升通信质量，但随着网络需求由主机到主机的通信演进为主机到网络的海量信息访问，为了适应这一变化，信息中心网络(ICN)成为了新的研究热点。