高速公路自动驾驶上下匝道控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高速公路自动驾驶上下匝道控制系统及方法，包括摄像头、图像处理模块、导航模块、自动驾驶决策模块和执行机构；摄像头用于获取图像；图像处理模块从图像中识别出匝道标志线、车道线，在车道线不规则时从图像中识别出道路右边沿的实线，作为右车道线，同时拟合出左车道线，给出驶入或驶出高速公路的行驶路径；导航模块用于提供车辆距匝道的距离信息，及匝道与高速路的相对位置信息；自动驾驶决策模块基于导航模块所提供的信息发出匝道检测的触发信号给摄像头；自动驾驶决策模块基于导航模块所提供的信息控制执行机构，使车辆自动调节车速；自动驾驶决策模块基于行驶路径控制车辆驶入或驶出高速路。本发明专利技术能够实现车辆自动进出匝道。

【技术实现步骤摘要】
高速公路自动驾驶上下匝道控制系统及方法
本专利技术属于自动驾驶技术，具体涉及一种高速公路自动驾驶上下匝道控制系统及方法。
技术介绍
高速公路自动驾驶系统是针对高速公路结构化道路的自动驾驶系统，在高速公路主路上通过前视摄像头对车道线的检测以确定车辆和车道线的相对位置，从而控制方向盘沿着车道线行驶或切换道路；通过车身周围的雷达传感器对车辆四周交通环境进行检测，从而确实安全状况。针对目前高速公路自动驾驶系统能否适应上下匝道主要有两种方案：第一种方案，增加激光雷达对匝道进行三维建模；由于激光雷达数据量大，现有电子电器架构无法兼容，且激光雷达的成本高，对环境的适应性也差。第二种方案，利用高精度导航/地图进行局部路径规划，此种方式对地图精度以及定位精度的要求非常高，但现有的定位方式不能满足要求。因此，有必要开发一种新的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高速公路自动驾驶上下匝道控制系统及方法，能实现车辆自动进出匝道。本专利技术所述的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，包括摄像头、图像处理模块、导航模块、自动驾驶决策模块和执行机构，所述自动驾驶决策模块分别与摄像头、图像处理模块、导航模块连接，该自动驾驶决策模块还通过整车CAN网络与执行机构连接；所述摄像头用于获取图像；所述图像处理模块从所获取的图像中识别出匝道标志线、车道线，并在车道线不规则时从所获取的图像中识别出道路右边沿的实线，作为右车道线，同时拟合出左车道线，并给出驶入或驶出高速公路的行驶路径；所述导航模块用于提供车辆距匝道的距离信息，以及匝道与高速路的相对位置信息；所述自动驾驶决策模块基于导航模块所提供的信息发出匝道检测的触发信号给摄像头，摄像头将识别区域调整到匝道方向；所述自动驾驶决策模块还基于导航模块所提供的信息控制执行机构，使车辆自动调节车速；所述自动驾驶决策模块还基于所述行驶路径控制执行机构，使车辆按照该行驶路径驶入或驶出高速路。还包括用于对道路边沿或高速路护栏进行检测的雷达组，并提供道路边沿信息给图像处理模块，所述图像处理模块将道路边沿信息和图像信息相融合并规划出行驶路径，所述自动驾驶决策模块基于雷达组所提供的信息进行驾驶决策处理及车辆控制；该雷达组分别与图像处理模块、自动驾驶决策模块连接。所述雷达组至少包括分别安装在车辆的四个角以及正前方的下格栅上的雷达。所述雷达采用毫米波雷达。所述摄像头安装在车辆正前方的前挡风玻璃。本专利技术所述的高速公路自动驾驶上下匝道控制方法，采用如本专利技术所述的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，其方法包括以下步骤：步骤一、导航模块实时提供车辆距匝道的距离信息，以及车辆与匝道的相对位置，在车辆距匝道的距离达到预设距离时，触发高速公路自动驾驶上下匝道控制系统进入工作状态；步骤二、摄像头实时获取车辆前方的图像，图像处理模块从所获取的图像中识别出车道线，并根据车道线判断车辆是否在最右侧车道，若不是，则自动驾驶决策模块控制车辆完成车道的自动切换，使车辆进入最右侧车道，若是，则自动驾驶决策模块控制车辆保持在最右侧车道上行驶；步骤三、自动驾驶决策模块发出匝道检测的触发信号给摄像头，使摄像头将识别区域调整到匝道方向；步骤四、摄像头实时获取匝道方向的图像，图像处理模块从所获取的图像中识别出匝道标志线和车道线，并在车道线不规则时从所获取的图像中识别出道路右边沿的实线，作为右车道线，同时拟合出左车道线，并给出行驶路径；步骤五、自动驾驶决策模块根据所述步骤四所输出的行驶路径控制车辆驶入或驶出高速路；并在图像处理模块能识别到车道的左车道线和右车道线时，退出高速公路自动驾驶上下匝道控制系统。在车辆从高速路进入匝道时，所述步骤一中，在车辆距匝道的距离为D1米时，触发高速公路自动驾驶上下匝道控制系统进入工作状态；在车辆从匝道进入高速路时，所述步骤一中，在车辆距匝道的距离为D2米时，触发高速公路自动驾驶上下匝道控制系统进入工作状态。在车辆从高速路进入匝道时，所述步骤三还包括：在车辆距匝道的距离为D3米时，自动驾驶决策模块根据距离的变化控制车辆逐渐降低车速到匝道规定的车速。在车辆从匝道进入高速路时，所述步骤五中还包括：自动驾驶决策模块根据所述步骤四所输出的行驶路径控制车辆驶入高速路并不断提高车速到高速路规定的车速。所述步骤四中，还包括通过雷达对道路边沿或高速路护栏进行检测，所述图像处理模块将道路边沿信息和图像信息相融合并规划出行驶路径，具体为：所述图像处理模块利用摄像头所检测的道路右边沿的实线，并结合雷达对高速路护栏的探测结果，计算出道路的边界，然后根据检测的道路右边沿的实线的位置，并利用车辆道路的宽度，反向拟合出虚拟的左车道线，并规划出车辆上下匝道的行驶路径。本专利技术具有以下优点：本专利技术通过摄像头对匝道的特点进行识别，并结合雷达的识别结果和普通导航的提示，实现车辆在匝道口的自动驾驶功能。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2为车辆从高速路自动进入匝道的示意图；图3为车辆从匝道自动进入高速路的示意图；图4为车辆从高速路自动进入匝道的逻辑流程图；图5为车辆从匝道自动进入高速路的逻辑流程图；图中：1、雷达，2、图像处理模块，3、摄像头，4、导航模块，5、自动驾驶决策模块，6、整车CAN网络，7、执行机构，8、左车道线，9、中央虚线，10、匝道标志线，11、道路右边沿的实线，12、行驶路径，13、高速路护栏。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，包括雷达组、摄像头3、图像处理模块2、导航模块4、自动驾驶决策模块5和执行机构7。自动驾驶决策模块5分别与摄像头3、图像处理模块2、导航模块4连接，自动驾驶决策模块5还通过整车CAN网络6与执行机构7连接；雷达组分别与图像处理模块2、自动驾驶决策模块5连接。摄像头3用于获取图像。图像处理模块2从所获取的图像中识别出匝道标志线10、车道线，并在车道线不规则时从所获取的图像中识别出道路右边沿的实线11，作为右车道线，同时拟合出左车道线8，并给出驶入或驶出高速公路的行驶路径12。导航模块4用于提供车辆距匝道的距离信息，以及匝道与高速路的相对位置信息（比如：匝道口位于高速路的右侧）。自动驾驶决策模块5基于导航模块4所提供的信息发出匝道检测的触发信号给摄像头3，摄像头3将识别区域调整到匝道方向。自动驾驶决策模块5还基于导航模块4所提供的信息控制执行机构7，使车辆自动调节车速。自动驾驶决策模块5还基于行驶路径控制执行机构7，使车辆按照该行驶路径驶入或驶出高速路。雷达组用于对道路边沿或高速路护栏进行检测，并提供道路边沿信息给图像处理模块2，所述图像处理模块2将道路边沿信息和图像信息相融合并规划出行驶路径。具体为：利用摄像头检测道路右边沿的实线11，并结合雷达对高速路护栏13的探测结果，以明确道路的边界，然后根据检测的道路右边沿的实线11的位置，利用车辆道路宽度（车辆道路宽度是固定的，一般为3.75m），反向拟合出另一条虚拟的左车道线，并规划出车辆上下匝道的行驶路径。本专利技术主要以摄像头3为主，以雷达1为辅。自动驾驶决策模块5还基于雷达组所提供的信息进行驾驶决策处理及车辆控制；该雷达组分别与图像处理模块2、自动驾驶决策模块5连接。整车CAN网络6用于提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，其特征在于：包括摄像头（3）、图像处理模块（2）、导航模块（4）、自动驾驶决策模块（5）和执行机构（7），所述自动驾驶决策模块（5）分别与摄像头（3）、图像处理模块（2）、导航模块（4）连接，该自动驾驶决策模块（5）还通过整车CAN网络（6）与执行机构（7）连接；所述摄像头（3）用于获取图像；所述图像处理模块（2）从所获取的图像中识别出匝道标志线（10）、车道线，并在车道线不规则时从所获取的图像中识别出道路右边沿的实线（11），作为右车道线，同时拟合出左车道线（8），并给出驶入或驶出高速公路的行驶路径（12）；所述导航模块（4）用于提供车辆距匝道的距离信息，以及匝道与高速路的相对位置信息；所述自动驾驶决策模块（5）基于导航模块（4）所提供的信息发出匝道检测的触发信号给摄像头（3），摄像头（3）将识别区域调整到匝道方向；所述自动驾驶决策模块（5）还基于导航模块（4）所提供的信息控制执行机构（7），使车辆自动调节车速；所述自动驾驶决策模块（5）还基于所述行驶路径（12）控制执行机构（7），使车辆按照该行驶路径（12）驶入或驶出高速路。

【技术特征摘要】
1.一种高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，其特征在于：包括摄像头（3）、图像处理模块（2）、导航模块（4）、自动驾驶决策模块（5）和执行机构（7），所述自动驾驶决策模块（5）分别与摄像头（3）、图像处理模块（2）、导航模块（4）连接，该自动驾驶决策模块（5）还通过整车CAN网络（6）与执行机构（7）连接；所述摄像头（3）用于获取图像；所述图像处理模块（2）从所获取的图像中识别出匝道标志线（10）、车道线，并在车道线不规则时从所获取的图像中识别出道路右边沿的实线（11），作为右车道线，同时拟合出左车道线（8），并给出驶入或驶出高速公路的行驶路径（12）；所述导航模块（4）用于提供车辆距匝道的距离信息，以及匝道与高速路的相对位置信息；所述自动驾驶决策模块（5）基于导航模块（4）所提供的信息发出匝道检测的触发信号给摄像头（3），摄像头（3）将识别区域调整到匝道方向；所述自动驾驶决策模块（5）还基于导航模块（4）所提供的信息控制执行机构（7），使车辆自动调节车速；所述自动驾驶决策模块（5）还基于所述行驶路径（12）控制执行机构（7），使车辆按照该行驶路径（12）驶入或驶出高速路。2.根据权利要求1所述的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，其特征在于：还包括用于对道路边沿或高速路护栏（13）进行检测的雷达组，并提供道路边沿信息给图像处理模块（2），所述图像处理模块（2）将道路边沿信息和图像信息相融合并规划出行驶路径（12），所述自动驾驶决策模块（5）基于雷达组所提供的信息进行驾驶决策处理及车辆控制；该雷达组分别与图像处理模块（2）、自动驾驶决策模块（5）连接。3.根据权利要求2所述的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，其特征在于：所述雷达组至少包括分别安装在车辆的四个角以及正前方的下格栅上的雷达（1）。4.根据权利要求2或3所述的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，其特征在于：所述雷达（1）采用毫米波雷达（1）。5.根据权利要求1至3任一所述的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，其特征在于：所述摄像头（3）安装在车辆正前方的前挡风玻璃上。6.一种高速公路自动驾驶上下匝道控制方法，其特征在于：采用如权利要求1至5任一所述的高速公路自动驾驶上下匝道控制系统，其方法包括以下步骤：步骤一、导航模块（4）实时提供车辆距匝道的距离信息，以及车辆与匝道的相对位置，在车辆距匝道的距离达到预设距离时，触发高速公路自动驾驶上下匝道控制系统进入工作状态；步骤二、摄像头（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔周维，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50