基于UWB进行环境感知数据共享的目标车辆筛选方法、装置及设备与流程

基于uwb进行环境感知数据共享的目标车辆筛选方法、装置及设备
技术领域
1.本发明涉及无人驾驶技术领域，特别涉及基于uwb进行环境感知数据共享的目标车辆筛选方法、装置及设备。


背景技术：

2.在无人驾驶技术中，车辆需要通过自身携带的多种传感器及路边设备进行环境感知，为控制车辆的安全行驶提供决策支撑。通过获取周边车辆的环境感知数据为自身所用，是提高环境感知准确性的重要方法，但是对于车辆自身来说，并不是周围所有的车辆所感知到的数据都是有价值的，例如来自本车正后方及正后方两侧的车辆所感知到的环境数据对于本车的行驶并没有帮助，获取这些数据只会增加数据传输量，因此需要对有价值的目标车辆进行筛选，从而仅与有价值的车辆建立数据共享。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供一种基于uwb进行环境感知数据共享的目标车辆筛选方法。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.基于uwb进行环境感知数据共享的目标车辆筛选方法
6.其步骤包括：
7.s1：通过车体中线确定本车车体方向。
8.将车辆的位姿信息映射到地图上，在传统的车辆位姿信息地图中，由于定位精度不够，车辆以点状映射到地图信息中，往往很难精准的确定车体方向及运动方向。为了更为精准的确定车体方向，可通过设置每个车辆车体前端的第一uwb设备和位于车体尾端中间位置的第二uwb设备进行综合判断。
9.s2：以车辆中线为基准，确定可共享数据的目标区域大小；
10.根据车辆自身需求确定共享数据的目标区域，目标区域是以uwb设备为角顶点，以车体中线所在的直线为角平分线，在一定夹角阙值范围内形成的夹角区域。夹角阙值的大小可以根据车辆的自身情况或者驾驶员的需求确定，例如，一般的，车体越长，所需要感知的环境区域越大，因此，可以适当的增大夹角阙值，增大夹角区域，扩大可共享数据的目标区域。
11.s3：根据车辆运动方向，确定可共享数据的目标区域方向；
12.通过uwb信号自身的定位功能确定本车的运动方向，其主要目的是确定车辆是前进状态还是后退状态。当车辆前进时，车辆前方一定范围内的车辆感知数据对于本车的行驶具备一定的价值，因此此时可共享数据的目标区域以车体前端的第一uwb设备为角顶点，角的两边向车体前方延伸，形成的可共享数据的目标区域方向位于车辆前方。
13.s4：筛选目标车辆，建立数据共享传输。
14.在确定可共享数据的目标区域后，通过预设的uwb协议，与目标区域内的目标车辆建立通信连接，进而将目标车辆的当前环境感知数据传递到本车。
15.本说明书还提供一种基于基于uwb进行环境感知数据共享的目标车辆筛选装置，包括：
16.标定模块；精确标定车体位置及车体方向；
17.设置模块；设置夹角阙值的大小，设定目标区域大小；
18.确定模块；根据运动轨迹确定车辆运动方向，确定目标区域
19.连接模块；通过uwb信号与所述目标区域内的车辆建立通信连接，进行环境感知数据的传输；
20.有益效果：本方法通过周边车辆信号源方向，能够精准的确定其他车辆与本车的位置关系，从而高效、准确的确定可共享环境感知数据的目标车辆。同时车辆可随时根据车辆行驶方向调整目标区域，自动筛选一定范围内的车辆并建立数据传输，克服了由于定位不够精准，只能大范围的获取周边所有车辆感知数据的问题，避免了无价值的感知数据的共享。本发明方法无需通过传统的互联网通讯即可进行数据传输，提供了一种极其简便的感知数据共享的方法。由于uwb信号传输范围在十几米范围内，车辆只会与附近范围内的车辆建立数据传输，在满足环境感知数据共享需求的同时，又不会对大范围内无共享价值的车辆进行数据传输。同时uwb技术具备明显的低功耗优势，车辆在不间断进行数据共享传输的过程中，不会出现明显的功耗增加。
附图说明
21.图1为本申请中的场景示意图。
22.图2为本申请中的区域标定示意图。
23.图3为本申请中的目标车辆筛选逻辑示意图。
24.图4为本申请中的车辆筛选装置模块结构示意图。
具体实施方式
25.以下将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明是通过以下技术方案实现的：
27.基于uwb进行环境感知数据共享的目标车辆筛选方法
28.图1为本说明书实施例所涉及的场景示意图。在图1所示的场景下，该场景下包括本车(白色车辆)及周围存在6个其它车辆，其中本车及其他车辆均安装可以接收及发射uwb超宽带(ultrawide band，uwb)信号的设备，uwb即为一种无线载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，传输速度快，并且uwb定位精度高，可达到厘米级。在现有技术中，利用传统的车辆位姿信息地图，由于定位精度不够，车辆以点状映射到地图信息中，往往很难精准的确定车体方向及运动方向，因此难以精准的判断本车与周边车辆的位置关系，不能识别筛选有共享数据价值的目标车辆，因此本车将与周围的6辆车全部建立数据共
享通道，获取6辆其他车辆的环境感知数据，显然的，图中车辆编号为4、5、6的车辆所感知到的环境数据对本车并无太大价值，增大了数据传输量，降低了数据传输及共享的效率，基于此，本说明书实施例提供一种能够筛选提供有价值的感知数据的目标车辆的方法。
29.需要说明的是，在本方法中，所有的车辆均默认携带了uwb设备，能够进行uwb信号收发，并且每个车辆包括位于车体前端车辆中间位置的第一uwb设备和位于车体尾端中间位置的第二uwb设备。uwb设备在发送信号的过程，自动加入所属车辆标签信息，同一车辆的uwb设备携带相同的标签信息。
30.其步骤包括：
31.s1：通过车体中线确定本车车体方向。
32.将车辆的位姿信息映射到地图上，在传统的车辆位姿信息地图中，由于定位精度不够，车辆以点状映射到地图信息中，往往很难精准的确定车体方向及运动方向。为了更为精准的确定车体方向，可通过设置每个车辆车体前端的第一uwb设备和位于车体尾端中间位置的第二uwb设备进行综合判断,例如，其设置位置可以位于图2中的a/b点。
33.具体地，可利用现有的uwb技术定位手段，基于到达时间差(timedifference of arrival，tdoa)的定位方法对信号源进行具体的位置检测，从而可以精确的得到信号源的位置或者坐标，即可以得到本车第一uwb设备和第二uwb设备的位置坐标，第一uwb设备和第二uwb设备坐标连线即为车辆中线。
34.在本方法中，确定车体中线还可以利用信号源的传播方向进行确定，例如，以第一uwb设备作为接收基准，以第一uwb设备所接收到的第二uwb设备信号源的方向作为车体尾端朝向，经过第一uwb设备坐标点的信号源方向所在的直线即为车体中线。
35.对于信号源的方向，可通过相关设备携带的uwb芯片中的天线阵列对于接收到的uwb信号的到达角(即到达方向)进行识别，并将到达方向确定为uwb信号的传播方向。
36.s2：以车辆中线为基准，确定可共享数据的目标区域大小；
37.根据车辆自身需求确定共享数据的目标区域，目标区域是以uwb设备为角顶点，以车体中线所在的直线为角平分线，在一定夹角阙值范围内形成的夹角区域。夹角阙值的大小可以根据车辆的自身情况或者驾驶员的需求确定，例如，一般的，车体越长，所需要感知的环境区域越大，因此，可以适当的增大夹角阙值，增大夹角区域，扩大可共享数据的目标区域。
38.参见图2所示，直线ab为车体中线，车体中线分别为角eaf和角hbg的角平分线，角eaf和角hbg即为根据需要确定的夹角阙值。
39.s3：根据车辆运动方向，确定可共享数据的目标区域方向；
40.通过uwb信号自身的定位功能确定本车的运动方向，其主要目的是确定车辆是前进状态还是后退状态。当车辆前进时，车辆前方一定范围内的车辆感知数据对于本车的行驶具备一定的价值，因此此时可共享数据的目标区域以车体前端的第一uwb设备为角顶点，角的两边向车体前方延伸，形成的可共享数据的目标区域方向位于车辆前方，如图2中的角eaf形成的区域；当车辆后退时，车辆后方一定范围内的车辆感知数据对于本车的行驶具备一定的价值，因此可共享数据的目标区域以第二uwb设备为角顶点，角的两边向车体后方延伸，形成的可共享数据的目标区域方向位于车辆后方，如图2中的角hbg形成的区域；
41.s4：筛选目标车辆，建立数据共享传输。
42.在确定可共享数据的目标区域后，通过预设的uwb协议，与目标区域内的目标车辆建立通信连接，进而将目标车辆的当前环境感知数据传递到本车。
43.例如，在车辆前进过程中，以本车第一uwb设备进行周边其他车辆的uwb信号接收，利用接收到的信号源的传播来源方向判断车辆是否位于目标区域内，当车体中线方向与uwb信号的传播方向的夹角小于夹角阙值时，判定车辆位于目标区域内，即可建立数据共享传输。
44.在一种具体实施方式中，当目标区域内包含多个车辆时，本车可以同时与多个目标车辆建立uwb信号连接，同时接收多个目标车辆中的环境感知数据，作为本车控制行驶的依据。
45.一般地，在本方法中，当车辆前进时，不考虑接收车辆后方一定范围内车辆的感知数据，并不代表这些车辆的数据没有任何价值，例如在正常情况下，车辆在转向及变道时，需要考虑后方车辆的运动情况，而在本方法中，可以通过后方车辆接收前方车辆的驾驶信息，主动避让前方车辆，避免前方车辆在转向过程中因没有后方车辆信息影响行车安全。
46.对应的，本说明书实施例还提供一种基于基于uwb进行环境感知数据共享的目标车辆筛选装置，包括：
47.标定模块；精确标定车体位置及车体方向；
48.设置模块；设置夹角阙值的大小，设定目标区域大小；
49.确定模块；根据运动轨迹确定车辆运动方向，确定目标区域
50.连接模块；通过uwb信号与所述目标区域内的车辆建立通信连接，进行环境感知数据的传输；
51.进一步地，所述标定模块用于精确标定车体位置及车体方向；利用基于到达时间差(timedifference of arrival，tdoa)的定位方法对设备自身进行具体的位置检测，得到本车第一uwb设备和第二uwb设备的位置坐标，从而标定车辆中线，进而通过车体中线标定车体位置。
52.进一步地，设置模块，用于接收用户的设置操作，主要用于设置夹角阙值的大小，夹角阙值直接决定了目标区域的大小，因此，用户可以根据自身车体的实际情况决定进行设置，夹角阙值的设定能够满足不同的需求，如在一些特殊环境下，如大雾环境中，有必要增大目标区域，获取更多周边车辆的感知数据。
53.进一步地，确定模块用于确定目标区域，在设置模块中，可以确定目标区域的大小，在本模块中，可以根据车辆的定位设备确定车辆的运动轨迹，结合车体方向，判断车辆处于前进还是后退，进而确定目标区域的角顶点是第一uwb设备还是第二uwb设备，同时利用确定模块确定目标区域是位于车辆前方还是车辆后方。在本模块中，车辆的运动方向还可以通过监测轮轴转向来实现。
54.进一步地，所述连接模块用于与目标区域内的车辆建立通讯连接，获取目标区域内的车辆的环境感知数据，并传递到本车控制器或者其他数据存储设备中，
55.更进一步地，所述连接模块，能够同时获取多个目标车辆的环境感知数据，并传递到本车控制器或者其他数据存储设备中。
56.在更多实施例中，本发明方法还提供：
57.一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计
算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1中所述的目标车辆筛选方法。为了简洁，在此不再赘述。
58.应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元cpu，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器dsp、专用集成电路asic，现成可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
59.存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
60.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1中所述的方法。
61.实施例中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
62.本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
63.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。