[发明专利]一种面向露天矿区无人运输的车路云融合感知系统及方法

说明书

本发明公开了一种面向露天矿区无人运输的车路云融合感知系统及方法，本系统包括实现数据交互的车辆端、路侧系统和V2X云平台；车辆端用于对车辆感知数据进行融合处理，获取障碍物信息；路侧系统用于对接收的车辆端数据和路侧感知数据进行处理，形成装卸载区和关键交叉路口的局部地图并进行实时更新；V2X云平台用于根据从车辆端接收的车辆信息数据和从路侧系统接收的实时局部地图，对所储存的高精地图进行扩展维护和信息融合处理，并将处理后的高精地图、动态行车许可和动态行驶路段下发至车辆端进行局部路径规划的调整。本发明将感知系统中各模块通过消息交互连接，提高了车辆端的全息感知与智能处理能力，提升了露天矿区作业交通安全水平。

技术领域

本发明属于自动驾驶领域，特别涉及一种面向露天矿区无人运输的车、路、云融合感知系统及方法。

背景技术

自动驾驶代表了未来汽车的发展方向，近些年发展迅猛，单车智能的无人驾驶成为研究焦点。在自动驾驶环境下，车辆在道路行驶中会遇到各种障碍物信息，为了保证车辆行驶安全，需要使用多种传感器来组成感知系统。单车感知系统通常包括多种传感器，每种传感器均可以从自己的角度获取得到障碍物信息。虽然这些信息是冗余的并且具有不同的可靠性，但通过信息融合处理，可以从中提取出更加准确和可靠的信息，为决策规划控制提供可靠的道路行驶信息。

将自动驾驶完全建立在单车智能上，对感知、决策和控制提出了极高的要求。随着智能等级提高，技术难度会呈指数级上升，成本也会显著增加。即使能够实现 L4 甚至 L5级自动驾驶，但因其自身感知和决策的局限性（如视野被遮挡、意图误判等）依然无法应对各类突发事件，导致安全事故发生。此外，道路拥堵、通行效率不高问题依然无法解决。在这种情况下，使车与车（vehicle to vehicle，V2V）、车与设施（vehicle to infrastructure，V2I）、车与网（vehicle to network，V2N）等及时通信协商，不仅会降低智能驾驶难度，而且驾驶将会更安全，交通效率也会更高。因此车联网技术应运而生，在国内外都受到高度的重视。业界已经达成共识，基于车联网的车路协同，可大大弥补单车智能感知和决策上的不足，推动自动驾驶早日落地。

基于V2X（vehicle to everything）和单车感知融合的车辆协同整体方案，可以实现更大范围和更复杂的业务，能从感知角度扩大车辆感知范围、深度和广度，减少单车智能面向的问题数量和难度。后续随着业务场景的丰富，将会有更多的增强业务出现。

中国专利CN 207852108U提供了一种车路协同系统及其车路协同路侧感知设备，该车路协同路侧感知设备能够将交通环境信息进行广播，解决现有无人驾驶车辆在自动驾驶过程中安全性差的问题。但是该方案没有涉及到路侧设备提供的信息和单车探测设备信息的关联和融合方法。中国专利CN107742432A公开了一种基于车路协同的高速公路运行车速主动预警系统及方法，主要针对路侧单元的传感器给车载单元提供道路预警信息，实现不同天气和路段下的车速引导。然而，该预警系统中的路侧单元和车载单元的数据传输为单向传输，数据形式较为单一且没有和云端进行大数据量的交互。中国专利CN109859472A涉及车辆行驶路障感知系统、方法、车辆及车路协同主动安全系统和方法，其中的系统为辅助驾驶，运行过程中仍然需要人工参与上传路况信息，处理突发情况等操作，并且在车载单元中感知模块只进行测距防撞，没有进行深入的感知融合处理。

此外，现有融合技术主要集中在车载传感器数据的融合，感知范围普遍在200m范围内，且在灰尘或极端天气等恶劣环境下稳定性较差，再加上露天矿区道路岔口多、盲区大，因此现有方案均难以支撑业务复杂且对稳定性要求比较高的矿区自动驾驶运输场景。另外，现有的车路协同技术还缺少车载模块的感知融合技术，但例如在露天矿区矿坑下或者有山体遮挡、信号较差的场景又非常依赖车载模块的功能。

发明内容