一种多车协同避障系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多车协同避障系统及方法，该系统包括决策层，其分别与感知层、执行层，以及通信装置相连接，对避障环境下车况信息、路况信息以及定位信息进行解析，并向执行层发送避障指令，实现车辆队列的避障操作；感知层，其采集车况信息、路况信息以及定位信息并输入决策层，包括超声波雷达、激光雷达、双目摄像头、光电编码器、姿态传感器、差分北斗/GPS信号RTCM信号源；执行层，其接受决策层输出的指令并执行，包括驱动电机，转向舵机，制动器；通信装置，用于避障车辆与相邻车辆进行信息交互，包括DSRC通讯机和5G微蜂窝基站；本发明专利技术整个多车协同避障系统高效稳定且具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种多车协同避障系统及方法
本专利技术涉及一种多车协同避障系统及方法，属于智能交通系统

技术介绍
随着科学技术水平的不断提升，近年来人们日常生活中的交通工具发生着重要的变化，同时现代人生活节奏的加快，对交通工具的要求越来越高，不但要求交通工具行驶速度更快、体验要更舒适，而且要有更高的安全性和智能性。其中最为普及、技术更新最快的当属汽车行业。汽车领域的科学技术通过给人们带来便利、提高人们的体验、改变人们生活方式，但是在汽车给人类带来正面影响的同时也出现很多负面影响，比如环境污染、交通事故等安全方面的威胁。据统计，全球每年有约5000万人因交通事故而受伤，有约120万人在交通事故中丧命，这些交通事故带来的直接经济损失达5100多亿美元，在全球疾病以及伤残负担原因中排名前十，预测在2020年全球因交通事故引起的伤残或死亡人数会上升到234万，在人类疾病以及伤残负担排名中会到第三。如今计算机技术、半导体电子技术、互联网技术已经应用到工业和生活的各个角落，人们已经将这些技术与汽车技术相融合，一定程度上改善了由于交通事故引起的人员伤亡。比如产生了很多用于汽车的辅助智能驾驶系统、自动泊车、倒车时的安全距离提示系统等。但是目前的汽车科学技术与将来人类理想的车辆技术对比仍然有很大的挑战，这要通过计算机控制系统智能算法逐步突破。避障规划是无人驾驶智能车控制系统一个主要组成部分，已经越来越受到研究者与科学家的关注。在真实环境中，无人驾驶智能汽车行驶在全局规划的给定路径中时，往往会受到随机障碍物的影响，这时需要无人驾驶智能车采用局部避障的方法安全地完成行驶任务。综上所述，研究无人驾驶智能车避障控制系统的避障规划方法将具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种多车协同避障系统及方法，提供车辆行驶方向前方存在障碍物的信息、目标车辆以及周围车辆的车况信息、车辆定位信息以及实现多车协同避障的规划方法，在复杂多变的外界环境中，解决了目前避障方法不成熟的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多车协同避障系统，包括决策层，执行层、通信装置和感知层分别与决策层相连通；前述的感知层，实时采集车况信息、路况信息以及定位信息；前述的执行层，接收决策层输出的指令并执行；前述的通信装置，用于避障车辆与目标道路上的相邻车辆进行信息交互；前述的决策层由感知层获取信息进行解析和运算，向避障车辆底层的动力部件发送解析与运算结果，通过通信装置与目标道路上相邻车辆进行信息交互，决策层进行汇总向执行层发送最终指令进行执行；作为本专利技术的进一步优选，前述的感知层包括超声波雷达、激光雷达、双目摄像头、光电编码器、姿态传感器和差分北斗系统；前述的执行层，包括驱动电机、转向舵机和制动器；前述的通信装置，包括DSRC通讯机和5G微蜂窝基站；作为本专利技术的进一步优选，前述的车况信息包括车辆位置、速度和加速度；前述的路况信息包括目标车辆与障碍物之间的距离、目标车辆与相邻车辆之间的距离；前述的定位信息包括通过差分北斗系统发送的差分定位数据；前述的决策层发送的最终指令包括加速指令、减速指令和转向指令；作为本专利技术的进一步优选，前述的决策层包括信息输入模块、信息处理模块和信息输出模块；其中，信息输入模块接收车况信息、路况信息以及定位信息并将前述信息传输至信息处理模块；信息处理模块对车况信息、路况信息以及定位信息进行分析和调制，并将调制后的信息传输至信息输出模块；信息输出模块将调制后的信息传输至避障车辆底层的动力部件处进行执行；一种多车协同避障方法，包括以下步骤：第一步：感知层实时采集车况信息、路况信息以及定位信息，监测到车辆行驶方向前方存在障碍物并将信息传输给决策层；第二步：决策层接收到感知层传送的障碍物信息后，通信装置同时搜集周围环境信息并继续反馈给决策层；第三步：决策层接收到通信装置传送的周围环境信息后开始与周围车辆进行信息交互；第四步：决策层将全部信息进行汇总后生成换道指令，向执行层发送最终指令进行执行；第五步：执行层接收到指令开始实施避障操作，并实时向决策层反馈车况信息；第六步：重复第三步至第五步，直至整个避障操作结束；作为本专利技术的进一步优选，前述的第一步步骤中具体包括如下：感知层通过激光雷达检测到车辆行驶方向前方存在障碍物；感知层将车辆行驶方向前方存在障碍物的信息传输给决策层；决策层通过差分北斗系统检测车辆位置信息；感知层根据障碍物信息与车辆位置信息测量车辆与前方障碍物精确距离信息；同时将精确的车辆与前方障碍物的距离信息传输给决策层；作为本专利技术的进一步优选，前述的第二步步骤中具体包括如下：决策层接收到第一步中感知层发送的障碍物存在信号，同时感知层根据激光雷达回收所发出的激光束、超声波雷达回收所发射的超声波以及双目摄像头采集的图像收集同车道的车辆信息，并将其传输给决策层；作为本专利技术的进一步优选，前述的第三步步骤中具体包括如下：决策层根据感知层传送的车道以及相邻车道内的车辆信息后，通过DSRC通讯机向周围车辆发送避障请求；同时决策层将目标车辆与周围车辆进行实时信息交互；作为本专利技术的进一步优选，前述的第四步步骤中具体包括如下：决策层对障碍物信息、同车道车辆信息，以及相邻车道车辆信息进行分析整合后向执行层发送实施换道避障路径操作的完整指令；作为本专利技术的进一步优选，前述的第五步步骤中包括如下：执行层接收到决策层的避障指令，通过驱动电机实施加速、减速的操作；通过转向舵机实施左拐、右拐的操作；感知层通过光电编码器采集车辆实时速度信息，通过姿态传感器采集车辆实时加速度信息，通过差分北斗系统采集车辆实时位置信息，并将前述全部信息传输给决策层；决策层根据反馈的车辆速度信息、加速度信息以及位置信息实时调整规划轨迹。通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的多车协同避障系统能够保证智能汽车具有良好的路况计算能力和路径跟踪精度，车队能够根据本方法在保持较紧凑的车辆间距情况下安全地完成多车协同避障；其次，相较于拓宽或增设道路等基础设施的手段，本专利技术提出的多车协同避障系统及方法侧重提高车辆本身的技术更为经济有效；传统交通系统更多关注的是仅仅针对单一车辆的提高行驶安全性、改善经济性、减小排放的控制方法，本专利技术提出的多车协同避障系统及方法具有更显著的改进车辆能源经济性、减缓交通拥堵以及提高驾驶安全性的优点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术优选实施例的多车协同避障系统架构图；图2为本专利技术优选实施例的决策层原理框图；图3为本专利技术优选实施例的多车协同避障方法流程图；图4为本专利技术优选实施例的多车协同避障系统及方法示意图。图中：401为目标车辆，402为障碍物，403为相邻车道车辆。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1-4所示，本专利技术包括以下技术特征：401为目标车辆，402为障碍物，403为相邻车道车辆。如图1所示，本专利技术的一种多车协同避障系统，包括决策层，执行层、通信装置和感知层分别与决策层相连通；前述的感知层，实时采集车况信息、路况信息以及定位信息；前述的执行层，接收决策层输出的指令并执行；前述的通信装置，用于避障车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多车协同避障系统，其特征在于：包括决策层，执行层、通信装置和感知层分别与决策层相连通；前述的感知层，实时采集车况信息、路况信息以及定位信息；前述的执行层，接收决策层输出的指令并执行；前述的通信装置，用于避障车辆与目标道路上的相邻车辆进行信息交互；前述的决策层由感知层获取信息进行解析和运算，向避障车辆底层的动力部件发送解析与运算结果，通过通信装置与目标道路上相邻车辆进行信息交互，决策层进行汇总向执行层发送最终指令进行执行。

【技术特征摘要】
1.一种多车协同避障系统，其特征在于：包括决策层，执行层、通信装置和感知层分别与决策层相连通；前述的感知层，实时采集车况信息、路况信息以及定位信息；前述的执行层，接收决策层输出的指令并执行；前述的通信装置，用于避障车辆与目标道路上的相邻车辆进行信息交互；前述的决策层由感知层获取信息进行解析和运算，向避障车辆底层的动力部件发送解析与运算结果，通过通信装置与目标道路上相邻车辆进行信息交互，决策层进行汇总向执行层发送最终指令进行执行。2.根据权利要求1所述的多车协同避障系统，其特征在于：前述的感知层包括超声波雷达、激光雷达、双目摄像头、光电编码器、姿态传感器和差分北斗系统；前述的执行层，包括驱动电机、转向舵机和制动器；前述的通信装置，包括DSRC通讯机和5G微蜂窝基站。3.根据权利要求1所述的多车协同避障系统，其特征在于：前述的车况信息包括车辆位置、速度和加速度；前述的路况信息包括目标车辆与障碍物之间的距离、目标车辆与相邻车辆之间的距离；前述的定位信息包括通过差分北斗系统发送的差分定位数据；前述的决策层发送的最终指令包括加速指令、减速指令和转向指令。4.根据权利要求1所述的多车协同避障系统，其特征在于：前述的决策层包括信息输入模块、信息处理模块和信息输出模块；其中，信息输入模块接收车况信息、路况信息以及定位信息并将前述信息传输至信息处理模块；信息处理模块对车况信息、路况信息以及定位信息进行分析和调制，并将调制后的信息传输至信息输出模块；信息输出模块将调制后的信息传输至避障车辆底层的动力部件处进行执行。5.一种多车协同避障方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：感知层实时采集车况信息、路况信息以及定位信息，监测到车辆行驶方向前方存在障碍物并将信息传输给决策层；第二步：决策层接收到感知层传送的障碍物信息后，通信装置同时搜集周围环境信息并继续反馈给决策层；第三步：决策层接收到通信装置传送的周围环境信息后开始与周围车辆进行信息交互；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷国栋，刘好，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32