CN112747765A - 一种基于导航与传感器融合的路径推送方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种融合导航和传感器的路径推送方法、系统及存储介质，其通过地图及传感器融合，实时监测道路信息，规划导航路径，通过仪表对环境及路径进行场景重构，给驾驶员提供实时、准确的路径规划。具体地，根据摄像头信息确定自车所在车道，结合导航确定是否需要变道，较传统导航更加准确；根据雷达及摄像头融合信息确定变道时机及路径，避免碰撞危险、闯红灯、错过路口等情况；融合全景摄像头信息，解决拥堵路况下的加塞、侧碰撞情况，提升驾驶安全性与体验感；导航融合视频信息，使路径更加明了。

Description

一种基于导航与传感器融合的路径推送方法、系统及存储 介质

技术领域

本发明属于汽车安全驾驶领域，具体涉及车辆导航路径规划技术。

背景技术

目前，车载导航成了车辆的标配，但现在导航主要给出标准工况的路径及提示信息。对于交通灯情况、车道线、实时车流情况不明确，容易出现在红灯情况下随着导航转向，拥堵时变道以及长实线不能变道等情况。随着驾驶辅助技术的越来越普及，搭载ADAS地图的车辆越来越多，主要用于提供车道类型、限速及车道线识别。现在已有各种路径推送方法，但是对于导航信号不足的区域，还存在路径推送不实时不准确的问题。

发明内容

本发明公开一种融合导航和传感器的路径推送方法，通过地图及传感器融合，实时监测道路信息，规划导航路径，通过仪表对环境及路径进行场景重构，给驾驶员提供实时、准确的路径规划。

本发明的技术方案如下：

一种融合导航和传感器的路径推送方法，包括如下步骤：

（1）通过驾驶员交互模块获取用户输入的导航目的地信息；

（2）导航模块根据导航目的地信息实时规划路径，输出前方的道路目标情况；

所述导航模块具有ADAS地图；

（3）确定前方是否存在路口，若是，执行步骤（4）；

（4）传感器模块检测本车所在车道的行驶方向；

（5）根据导航路径分析是否需要转向，若否，则执行步骤（7），若是，执行步骤（6）；

（6）确定转向方向；

（7）对比所在车道及该车道的规定行驶方向，确定是否需要变道，若是，执行步骤（8），若否，则执行步骤（13）；

（8）分析确定变道方向；

（9）传感器模块检测路口、实线距离，计算出变道起点，规划出行驶曲线方程；

（10）判断变道路径上是否存在碰撞危险，若是，执行步骤（12），若否，执行步骤（11）；

（11）若无碰撞危险，显示模块通过仪表显示变道路径，将换道车道线显示为设定颜色（蓝色），和/或语音模块发出语音提示，然后执行步骤（13）；

（12）若存在碰撞危险，显示模块通过仪表显示换道车道线为另一设定颜色，和/或按一定频率闪烁，语音模块发出语音提示，待没有碰撞危险后，执行步骤（13）；

（13）传感器模块检测信号灯状态，判断本车道是否允许通行；若是，执行步骤（15），若否，执行步骤（14）；

（14）显示模块通过仪表显示信号状态，语音模块发出语音提示；

（15）语音模块发出声音提示，并由仪表显示转向路径；

（16）若收到驾驶员拨动转向灯信号，则系统自动进行换道。

上述方法中，所述传感器模块包括毫米波雷达和摄像头。

所述摄像头实时检测并输出环境目标给中央控制器，同时实时采集视频信息，并输出带颜色的视频信息到车机显示控制器。

所述车机显示控制器根据摄像头视频信息，以视频信息为基础绘制图像，控制显示仪表在所示图像正上方根据导航信息显示每条道路行驶方向，并根据融合摄像头信息判断的当前行驶车道，根据导航路径控制显示仪表突出显示计划行驶车道。

所述毫米波雷达检测交通参与者情况并输出给中央控制器；所述毫米波雷达检测交通参与者情况，输出相邻车道目标信息。

本发明可帮助驾驶员进行路径选择，提高通行效率，提升变道安全性，具有优点如下：

1、根据摄像头信息确定自车所在车道，结合导航确定是否需要变道，较传统导航更加准确。

2、根据雷达及摄像头融合信息确定变道时机及路径，避免碰撞危险、闯红灯、错过路口等情况。

3、融合全景摄像头信息，解决拥堵路况下的加塞、侧碰撞情况，提升驾驶安全性与体验感。

4、导航融合视频信息，路径更加明了。

本发明的另一目的在于提出一种用于环境目标的融合装置，用于至少部分解决背景技术中提到的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种融合导航和传感器的路径推送系统，所述系统包括传感器模块、导航模块、中央控制器、驾驶员交互模块，声音控制模块和显示控制模块和显示模块，各模块被配置为能够相互配合，共同执行根据以上所述的融合导航和传感器的路径推送方法。

相应地，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器能够执行所述的融合导航和传感器的路径推送方法。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的流程图；

图3为本发明的显示示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行进一步的描述：

参见图1，本发明可以采用图示的系统框架， 包括传感器模块1、导航模块2、中央控制器3、驾驶员交互模块4，声音控制模块5和显示控制模块7和显示模块6等。

本发明通过毫米波雷达、智能前置摄像头、全景摄像头和ADAS地图对导航路径进行判断，并通过仪表导航模块提供导航路径，毫米波雷达、摄像头、全景摄像头检测交通环境及参与者的实时情况，对导航路径进行修正，避免在导航指引下引起的走错车道、闯红绿灯、激进转向等情况 。

本实施例中，传感器模块1具有包括前向毫米波雷达、四个侧向毫米波雷达、前摄像头和四个全景摄像头。它们检测到目标信息，输出给中央控制器3。

其中，前向摄像头两个功能：一是提供车道及车道线信息，目标及交通信号灯信号，二是通过以太网输出当前道路视频信息。

在进一步的实施例中，摄像头实时输出的环境目标包含车道线、红绿灯，车辆、行人。车道线识别包括识别结果（是否为目标）、类型（虚线、实线包含双实线及实线+虚线（双线时显示本车道侧的线型））、曲率（0、50、80m）、车辆距离车道线宽度、车道宽度、换道效果等。车辆识别包括识别结果（是否为目标）、类型（轿车、货车包含卡车、摩托车、自行车、公交车、其他、行人）、纵横向距离（包括本车到两侧车道线横向距离）、运动方向（同向、对向、左到右、右到左）、动态效果（根据纵横向距离、ID显示）等。红绿灯识别包括红灯、绿灯、黄灯、倒计时、箭头等。交通路口拥堵情况下，融合全景摄像头，输出目标信息。

摄像头还通过一定频率曝光，实时采集视频信息，并以以太网输出带颜色的视频信息给显示控制模块7（即车机显示控制器）。

前向毫米波雷达检测交通参与者情况，包括前车、临车的横纵向距离、速度、加速度，并模拟出可能的行进路线，路径上目标车辆数等。侧向毫米波雷达输出相邻车道目标信息，包括目标长、宽信息，相对位置，航向角，加速度以及是障碍物的概率等。

进一步的实施例中，导航模块2具有ADAS地图。驾驶员通过导航设定目的地，导航模块2规划并输出岔路、路口等规划行驶轨迹，导航实时输出路径上前方600m的目标，若目标为路口、岔路，系统判断计算路径，输出本车预计行驶方向。

本发明另外的实施例中，中央控制器3包含了目标融合、车道线融合和地图融合和路径规划，具体是融合雷达和摄像头的目标信号，输出道路情况、车辆、红绿灯信息。对导航路径，通过传感器信息判断变道距离、拥堵情况、是否在路径车道、路径干涉、红路灯、实线等，计算出最佳的变道时机，通过显示仪表进行场景重构，并通过声音控制模块提醒驾驶员变道。

车机显示控制器包括两个功能：一是输出导航信息，导航融合输出路网信息，通过透传模块、重构以及算法模块，对路网信息进行解析、重构以及打包；二是接收视频及导航信息，以视频为基础，叠加道路信息（车道线、路沿、行人、车辆等），结合导航模块2输出的导航路径及中央控制器3输出的换道信息，提供换道信息，辅助驾驶员进行道路选择。

参见图2，采用上述系统进行融合导航和传感器的路径推送方法按照如下逻辑实现：

一、变道逻辑

1、车辆启动，功能打开，导航输入目的地。

2、导航实时规划路径,实时输出前方的道路目标情况，包括路口、红绿灯，车辆导航路径，车道数量及每条车道的行驶方向。

3、确定前方是否存在路口。

4、摄像头检测本车所在车道形式方向。

5、根据导航路径分析是否需要转向。

6、确定行驶方向。

7、对比所在车道及该车道的规定行驶方向，确定是否需要换道。

8、确定变道方向（左、右）。

9、检测路口、实线距离，计算出变道起点，lanechange=（0x1:start），规划出行驶曲线方程。

10、系统识别附近目标，结合盲区报警信号，在BSD区域，lanechange=（0x2:stop）禁止突然变道；模拟出行驶轨迹，计算碰撞时间TTC1，接收盲区报警信号，在LCA区域，计算碰撞时间TTC2，分析在变道路径上是否存在碰撞可能性。

11、若无碰撞危险，仪表显示变道路径，换道车道线变为蓝色，语音提示“请向左、右侧车道变道”。

12、若存在碰撞危险，换道车道线变为红色，并按一定频率闪烁，语音提示“有碰撞危险，减速换道”，等待没有碰撞危险后，进行换道。

13、检测红绿灯Light_station状态（red、green、yellow），判断是否允许通行。

14、红、黄灯时，仪表显示红绿灯状态，语音提示“红灯（黄灯）、请等待”。

15、待绿灯时提醒可以出发，并推送转向路径。

16、驾驶员是否拨动转向灯。

17、若是，系统自动进行换道。

二、显示方案，如图3所示：

2.1显示信息-1

车机显示控制器根据摄像头视频信息，以视频信息为基础绘制图像；在仪表正上方根据导航信息显示每条道路行驶方向，并融合摄像头信息判断当前行驶车道，根据导航路径突出显示计划行驶车道。

2.2目标显示-2

a. 本车道前方至少选择两个目标

b. 后方各车道至少且最多选择一个目标

c. 本车道无目标时，左右车道可显示更多的目标；左右车道无目标时，本车道可显示更多目标。目标切换时，优先放弃远方目标、再优先放弃左侧目标、再放弃右侧目标。

d. 仪表根据传感器输出的目标类型（轿车、卡车、两轮车、行人） 显示具体目标。

2.4换道轨迹-4

根据中央控制器输出的行驶轨迹曲线方程显示行驶轨迹线，颜色为蓝色，置于顶层。

本发明的系统内部计算换道轨迹，并根据传感器实时检测周边环境来判断换道可能性。预期轨迹计算方法是根据本车所在位置A与目标位置B预期轨迹模型：

Y =1/60*C5*X5+1/24*C4*X4+ 1/6*C3*X3+1/2*C2*X2+C1*X+C0

其中：Y为横向距离， X为纵向距离， 车头中心至预期轨迹的距离为：C0， 车辆相对预期轨迹的角度为：C1，当前位置曲率为： C2，曲率变化率（曲率求导一次）为： C3，曲率变化率（曲率求导二次）为： C4，单位1/m^3；曲率变化率（曲率求导三次）为： C5， C4和C5曲率高阶次项，用于更精准拟合轨迹曲

2.5语音提示方案

lanechange=（0x1:start），语音输出“请向左、右侧车道变道”；

lanechange=（0x1:stop）, 变道方向（左、右），语音输出“有碰撞危险，减速换道”。

Light_station=(0x1:red),语音提示“红灯，请等待”。

Light_station=(0x1:green),语音提示“请向左、右、直行”。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

Claims (10)

1.一种融合导航和传感器的路径推送方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）通过驾驶员交互模块获取用户输入的导航目的地信息；

（2）导航模块根据导航目的地信息实时规划路径，输出前方的道路目标情况；

所述导航模块具有ADAS地图；

（3）确定前方是否存在路口，若是，执行步骤（4）；

（4）传感器模块检测本车所在车道的行驶方向；

（5）根据导航路径分析是否需要转向，若否，则执行步骤（7），若是，执行步骤（6）；

（6）确定转向方向；

（7）对比所在车道及该车道的规定行驶方向，确定是否需要变道，若是，执行步骤（8），若否，则执行步骤（13）；

（8）分析确定变道方向；

（9）传感器模块检测路口、实线距离，计算出变道起点，规划出行驶曲线方程；

（10）判断变道路径上是否存在碰撞危险，若是，执行步骤（12），若否，执行步骤（11）；

（11）若无碰撞危险，显示模块通过仪表显示变道路径，将换道车道线显示为设定颜色（蓝色），和/或语音模块发出语音提示，然后执行步骤（13）；

（12）若存在碰撞危险，显示模块通过仪表显示换道车道线为另一设定颜色，和/或按一定频率闪烁，语音模块发出语音提示，待没有碰撞危险后，执行步骤（13）；

（13）传感器模块检测信号灯状态，判断本车道是否允许通行；若是，执行步骤（15），若否，执行步骤（14）；

（14）显示模块通过仪表显示信号状态，语音模块发出语音提示；

（15）语音模块发出声音提示，并由仪表显示转向路径；

（16）若收到驾驶员拨动转向灯信号，则系统自动进行换道。

2.根据权利要求1所述的融合导航和传感器的路径推送方法，其特征在于：所述显示模块根据摄像头视频信息，以视频信息为基础绘制图像；通过仪表在所示图像正上方根据导航信息显示每条道路行驶方向，并根据融合摄像头信息判断的当前行驶车道，根据导航路径在显示仪表上突出显示计划行驶车道。

3.根据权利要求1或2所述的融合导航和传感器的路径推送方法，其特征在于：所述传感器模块包括毫米波雷达和摄像头；所述摄像头实时检测并输出环境目标给中央控制器，同时实时采集视频信息，并输出带颜色的视频信息到车机显示控制器；所述毫米波雷达检测交通参与者情况并输出给中央控制器；所述毫米波雷达检测交通参与者情况，输出相邻车道目标信息。

4.根据权利要求3所述的融合导航和传感器的路径推送方法，其特征在于：所述摄像头实时输出的环境目标包含车道线、信号灯、车辆、行人；车道线识别包括识别结果、类型、曲率、车辆距离车道线宽度、车道宽度、换道效果等；车辆识别包括识别结果、类型、纵横向距离、运动方向、动态效果等；信号灯识别包括红灯、绿灯、黄灯、倒计时、箭头等；所述交通路口拥堵情况下，融合全景摄像头，输出目标信息。

5.根据权利要求3所述的融合导航和传感器的路径推送方法，其特征在于：所述毫米波雷达包括前向和侧向毫米波雷达，前向毫米波雷达检测交通参与者情况包括前车、临车的横纵向距离、速度、加速度，并模拟出可能的行进路线，路径上目标车辆数等；

侧向毫米波雷达输出相邻车道目标信息，包括目标长、宽信息，相对位置，航向角，加速度以及是障碍物的概率等。

6.根据权利要求1或2 所述的融合导航和传感器的路径推送方法，其特征在于：所述步骤（2）中，导航模块实时输出路径上前方600m的道路目标；所述的道路目标情况包括路口、红绿灯、车辆导航路径、车道数量及每条车道的行驶方向。

7.根据权利要求1或2 所述的融合导航和传感器的路径推送方法，其特征在于：所述步骤（10）中，由中央控制器根据传感器模块检测的信息识别附近目标，结合盲区报警信号，在BSD区域，禁止突然变道；并模拟出行驶轨迹，计算碰撞时间TTC1，接收盲区报警信号，在LCA区域，计算碰撞时间TTC2，分析碰撞可能性。

8.根据权利要求1所述的融合导航和传感器的路径推送方法，其特征在于：所述中央控制器计算换道轨迹，并根据传感器实时检测周边环境来判断换道可能性；预期轨迹计算方法是根据本车所在位置A与目标位置B预期轨迹模型：

Y =1/60*C5*X5+1/24*C4*X4+ 1/6*C3*X3+1/2*C2*X2+C1*X+C0

其中：Y为横向距离， X为纵向距离， 车头中心至预期轨迹的距离为：C0， 车辆相对预期轨迹的角度为：C1，当前位置曲率为： C2，曲率变化率（曲率求导一次）为： C3，曲率变化率（曲率求导二次）为： C4，单位1/m^3；曲率变化率（曲率求导三次）为： C5， C4和C5曲率高阶次项，用于更精准拟合轨迹曲线。

9.一种融合导航和传感器的路径推送系统，其特征在于，所述系统包括传感器模块、导航模块、中央控制器、驾驶员交互模块，声音控制模块和显示控制模块和显示模块，各模块被配置为能够相互配合，共同执行根据权利要求1至8中任一项所述的融合导航和传感器的路径推送方法。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器能够执行根据权利要求1至8中任一项所述的融合导航和传感器的路径推送方法。

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