一种自动驾驶安全位置停车系统及方法与流程

1.本发明涉及车辆自动驾驶控制技术领域，具体涉及一种自动驾驶安全位置停车系统及方法。


背景技术：

2.自动驾驶汽车是在没有驾驶员的情况下，通过传感器采集自身和外界环境的状态数据，经过计算平台的定位模块、感知模块和决策规划模块分析处理后，通过控制模块发送控制指令到车的底盘来进行控制，使车辆按照规划的路径进行自动驾驶。稳定可靠的自动驾驶汽车将会极大的改变人类的出行或物流方式，它会降低交通事故，提高物流效率，节省人力成本，并且使人类在出行中自由享受各种生活和娱乐服务。
3.然而，随着自动驾驶技术的发展，使用场景也日趋复杂化，自动驾驶的事故也层出不穷。其中一个很重要的因素是因为系统、硬件出故障时或驾驶员出现疲劳时，没有相对安全的措施保障驾驶员的安全。针对以上情况，行业目前主要的措施是进行靠边停车或本车道停车。
4.如在申请号为cn201910162649.6的发明专利申请中公开了一种自动驾驶控制方法、装置及系统，所述系统包括：计算机系统，用于根据传感器系统传入的车辆以及周边环境的状态数据，生成第一驾驶路径规划信息以及第二驾驶路径规划信息，所述第一驾驶路径规划信息用于生成控制报文，并发送到车辆底盘系统以对车辆进行运动控制，所述第二驾驶路径规划信息用于实时提供给工控机系统；工控机系统，用于保存所述计算机系统提供的第二驾驶路径规划信息，并对所述计算机系统的运行状态进行监控，在所述计算机系统发生异常时，利用所述第二驾驶路径规划信息，以及传感器系统传入的车辆以及周边环境的状态数据，控制所述车辆靠边停车。然而，无论靠边停车或本车道停车都存在一定程度的风险，极大可能出现二次事故。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种在系统、硬件出现故障或驾驶员疲劳驾驶时，能够将车辆停靠在距离最近的安全停车位置，进而避免车辆靠边停车或本车道停车而出现二次事故风险的自动驾驶安全位置停车系统及方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种自动驾驶安全位置停车系统，包括：自动驾驶控制单元，包括自动驾驶控制器和自动驾驶冗余控制器，所述自动驾驶控制器和所述自动驾驶冗余控制器均用于对车辆的行车和泊车过程进行控制，且所述自动驾驶控制器和所述自动驾驶冗余控制器互为冗余；车身控制单元，所述车身控制单元包括车身控制器和车灯控制器，所述车身控制器用于对车门、车窗、座椅、车灯、胎压和网关进行控制，所述车灯控制器对车灯进行控制，
且所述车身控制器和所述车灯控制器对车灯进行冗余控制；底盘控制单元，所述底盘控制单元包括底盘控制器和底盘冗余控制器，所述底盘控制器和所述底盘冗余控制器均用于对车辆的制动和转向进行控制，且所述底盘控制器和所述底盘冗余控制器互为冗余；人机交互单元，所述人机交互单元包括人机交互控制器，所述人机交互控制器用于对仪表、车机和音响进行控制，且所述人机交互控制器采用双电源供电；动力控制单元，所述动力控制单元包括动力控制器和动力冗余控制器，所述动力控制器和所述动力冗余控制器均用于对电机进行控制，且所述动力控制器和所述动力冗余控制器均采用双电源供电；传感定位单元，所述传感定位单元包括摄像头模块、毫米雷达波模块、激光雷达模块、导航定位模块和导航冗余定位模块，所述摄像头模块、所述毫米雷达波模块和所述激光雷达模块均用于获取车辆周围的环境信息，且所述摄像头模块、所述毫米雷达波模块和所述激光雷达模块互为冗余，所述导航定位模块和所述导航冗余定位模块用于输出车辆的位置、路线、路况、天气信息，且所述导航定位模块和所述导航冗余定位模块互为冗余。
7.一种自动驾驶安全位置停车方法，采用上述的自动驾驶安全位置停车系统，包括以下步骤：步骤1）判断所述自动驾驶安全位置停车系统是否处于正常工作状态，以及车辆的自动驾驶功能是否开启，若均为是则执行步骤2），否则执行步骤7）；步骤2）是否满足进入安全位置停车的条件，若是则执行步骤4），若否则执行步骤3）；步骤3）返回执行步骤2）；步骤4）所述传感定位单元判断车辆当前所处的位置，并确认一个距离车辆当前所处位置最近的安全停车位置；步骤5）所述自动驾驶控制单元根据车辆当前所处的位置和最近的安全停车位置进行车辆行驶路径的规划；步骤6）所述自动驾驶控制单元控制车辆根据规划的路径行驶到安全停车位置后停车；步骤7）退出自动驾驶功能并结束。
8.优选的，还包括驾驶员监测单元，所述驾驶员监测单元用于根据驾驶员表情和行为判断驾驶员驾驶状态；步骤2）中，进入安全位置停车的条件包括：驾驶员在驾驶位，驾驶员监测单元通过驾驶员表情、行为判断驾驶员驾驶状态，若驾驶员的驾驶状态为疲劳驾驶状态，则通过仪表显示和语音提示驾驶员保持注意力集中并接管车辆，若驾驶员疲劳驾驶状态的持续时间达到设定时间仍未接管车辆，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障，则此时满足进入安全位置停车的条件。
9.优选的，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：所述传感定位单元中的所述摄像头模块、所述毫米雷达波模块、所述激光雷达模块、所述导航定位模块和所述导航冗余定位模块对自身故障状态进行监控，若所述摄像头模块、所述毫米雷达波模块和所述激光雷达模块任意一个出现遮挡或故障导致自动驾驶功能无法正常使用，则首先通过仪表显示
和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管或车辆行驶前方存在危险情况，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障，则此时满足进入安全位置停车的条件。
10.优选的，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：若所述自动驾驶控制器或所述自动驾驶冗余控制器存在单点失效，则首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障，则此时满足进入安全位置停车的条件。
11.优选的，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：当所述动力控制器和所述动力冗余控制器中有且仅有一个出现故障时，首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障，则此时满足进入安全位置停车的条件。
12.优选的，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：当所述底盘控制器和所述底盘冗余控制器中有且仅有一个对车辆的制动控制出现故障时，首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障，则此时满足进入安全位置停车的条件。
13.优选的，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：当所述底盘控制器和所述底盘冗余控制器中有且仅有一个对车辆的转向控制出现故障时，首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障，则此时满足进入安全位置停车的条件。
14.优选的，步骤4）中，所述导航定位模块或所述导航冗余定位模块基于导航信息判断车辆当前所处的位置，若车辆当前所处的位置为急转弯、落石、大坡道、车速快且无应急车道的路况时，所述导航定位模块或所述导航冗余定位模块基于地图信息确认一个距离车辆当前所处位置最近的安全停车位置。
15.优选的，步骤5）中，所述自动驾驶控制单元基于所述摄像头模块、所述毫米雷达波模块和所述激光雷达模块获取的车辆周围的环境信息对车辆周围的路况进行感知融合，并基于安全停车位置和感知融合结果进行车辆行驶路径的规划。
16.优选的，步骤6）中，所述自动驾驶控制单元在安全停车过程中通过人机交互单元在仪表上进行显示，以提醒驾驶员当前正在安全停车，同时通过所述车身控制单元点亮双闪指示灯，以对周边车辆进行危险警示。
17.与现有技术相比，本发明中的自动驾驶控制单元、车身控制单元、底盘控制单元、人机交互单元、动力控制单元和传感定位单元均采用冗余控制，通过冗余控制来提高整个系统的可靠性，同时本方案在系统出现故障并满足进入安全位置停车的条件时，能够根据车辆当前所处的位置确定一个距离最近的安全停车位置，然后通过对车辆的行驶路径进行规划，以使得车辆自动行驶到安全停车位置，由此避免了车辆靠边停车或本车道停车带来的二次事故风险的问题。同时，本方案还能针对不同路况、环境、天气、地形，在系统中的各控制器、传感器和执行器在可用状态时保证车辆及时停在安全位置，并执行安全措施保证驾驶员安全。
附图说明
18.图1为本发明自动驾驶安全位置停车系统的系统框图；图2为本发明自动驾驶安全位置停车系统中传感定位单元在车辆上的布置图；图3为本发明自动驾驶安全位置停车方法中判断进入安全位置停车条件的流程图；图4为本发明自动驾驶安全位置停车方法的流程图。
具体实施方式
19.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.如附图1所示，一种自动驾驶安全位置停车系统，包括：自动驾驶控制单元，包括自动驾驶控制器和自动驾驶冗余控制器，自动驾驶控制器和自动驾驶冗余控制器均用于对车辆的行车和泊车过程进行控制，且自动驾驶控制器和自动驾驶冗余控制器互为冗余，自动驾驶控制单元采用全冗余设计方案，包括芯片冗余、电源冗余、功能冗余，作为安全位置停车的主控制器。
23.车身控制单元，车身控制单元包括车身控制器和车灯控制器，车身控制器用于对车门、车窗、座椅、车灯、胎压和网关进行控制，车灯控制器对车灯进行控制，且车身控制器和车灯控制器对车灯进行冗余控制，且车身控制单元采用双电源接入。
24.底盘控制单元，底盘控制单元包括底盘控制器和底盘冗余控制器，底盘控制器和
底盘冗余控制器均用于对车辆的制动和转向进行控制，且底盘控制器和底盘冗余控制器互为冗余。
25.人机交互单元，人机交互单元包括人机交互控制器，人机交互控制器用于对仪表、车机和音响进行控制，且人机交互控制器采用双电源供电，保证一路失效时另一路可正常供电。
26.动力控制单元，动力控制单元包括动力控制器和动力冗余控制器，动力控制器和动力冗余控制器均用于对电机进行控制，且动力控制器和动力冗余控制器均采用双电源供电。
27.传感定位单元，传感定位单元包括摄像头模块、毫米雷达波模块、激光雷达模块、导航定位模块和导航冗余定位模块，摄像头模块、毫米雷达波模块和激光雷达模块均用于获取车辆周围的环境信息，且摄像头模块、毫米雷达波模块和激光雷达模块互为冗余，即单点失效可由其他传感器短时替代感知；导航定位模块和导航冗余定位模块用于输出车辆的位置、路线、路况、天气信息，且导航定位模块和导航冗余定位模块互为冗余。具体的，摄像头模块包括多个摄像头，360
°
覆盖车辆周边区域，输出车道线、目标、交通标识等，多个摄像头在车辆上的分布如附图2所示，毫米雷达波模块包括多个毫米波雷达，使毫米波雷达能覆盖车辆周围 360
°
的所有区域 ，也可以输出护栏，毫米波雷达在车辆上的分布如附图2所示，激光雷达模块包括多个激光雷达，主要考虑城市工况提供准确的目标、车道线信息，激光雷达在车辆上的分布如附图2所示，导航定位模块和导航冗余定位模块均包括gps和车载导航系统，提供准确的车辆位置、路线、路况、天气等信息，其分布也如附图2所示。
28.如附图3和附图4所示，一种自动驾驶安全位置停车方法，采用上述的自动驾驶安全位置停车系统，包括以下步骤：步骤1）判断自动驾驶安全位置停车系统是否处于正常工作状态，以及车辆的自动驾驶功能是否开启，若均为是则执行步骤2），否则执行步骤7）；步骤2）是否满足进入安全位置停车的条件，若是则执行步骤4），若否则执行步骤3）；步骤3）返回执行步骤2）；步骤4）传感定位单元判断车辆当前所处的位置，并确认一个距离车辆当前所处位置最近的安全停车位置；步骤5）自动驾驶控制单元根据车辆当前所处的位置和最近的安全停车位置进行车辆行驶路径的规划；步骤6）自动驾驶控制单元控制车辆根据规划的路径行驶到安全停车位置后停车；步骤7）退出自动驾驶功能并结束。
29.在本实施例中，还包括驾驶员监测单元，驾驶员监测单元用于根据驾驶员表情和行为判断驾驶员驾驶状态；步骤2）中，进入安全位置停车的条件包括：驾驶员在驾驶位，驾驶员监测单元通过驾驶员表情、行为判断驾驶员驾驶状态，若驾驶员的驾驶状态为疲劳驾驶状态（如打哈欠、闭眼等动作），则通过仪表显示和语音提示驾驶员保持注意力集中并接管车辆，若驾驶员疲劳驾驶状态的持续时间达到设定时间（如5s）仍未接管车辆，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障（有其他故障时则系统退出），则此时满足进入安全位置停车的条件。
30.在本实施例中，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：传感定位单元中的摄像头模块、毫米雷达波模块、激光雷达模块、导航定位模块和导航冗余定位模块对自身故障状态进行监控，若摄像头模块、毫米雷达波模块和激光雷达模块任意一个出现遮挡或故障导致自动驾驶功能无法正常使用（感知为冗余设计，若冗余方案传感器同时故障，则直接退出系统），则首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管或车辆行驶前方存在危险情况，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障（有其他故障时则系统退出），则此时满足进入安全位置停车的条件。
31.在本实施例中，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：自动驾驶控制器为冗余设计，包括芯片设计冗余、系统功能冗余，电源冗余，若自动驾驶控制器或自动驾驶冗余控制器存在单点失效，则首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障（有其他故障时则系统退出），则此时满足进入安全位置停车的条件。
32.在本实施例中，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：当动力控制器和动力冗余控制器中有且仅有一个出现故障时，首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障（有其他故障时则系统退出），则此时满足进入安全位置停车的条件。
33.在本实施例中，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：当底盘控制器和底盘冗余控制器中有且仅有一个对车辆的制动控制出现故障时，首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障，则此时满足进入安全位置停车的条件。
34.在本实施例中，步骤2）中，进入安全位置停车的条件还包括：当底盘控制器和底盘冗余控制器中有且仅有一个对车辆的转向控制出现故障时，首先通过仪表显示和语音提示驾驶员进行车辆接管，若驾驶员在设定时间未对车辆进行接管，且自动驾驶安全位置停车系统无其他故障，则此时满足进入安全位置停车的条件。
35.在本实施例中，步骤4）中，导航定位模块或导航冗余定位模块基于导航信息判断车辆当前所处的位置（导航定位按照全冗余设计），若车辆当前所处的位置为急转弯、落石、大坡道、车速快且无应急车道的路况时（具体以法规定义的危险路况为准），导航定位模块或导航冗余定位模块基于地图信息确认一个距离车辆当前所处位置最近的安全停车位置。
36.在本实施例中，步骤5）中，自动驾驶控制单元基于摄像头模块、毫米雷达波模块和激光雷达模块获取的车辆周围的环境信息对车辆周围的路况进行感知融合，并基于安全停车位置和感知融合结果进行车辆行驶路径的规划。
37.在本实施例中，步骤6）中，自动驾驶控制单元在安全停车过程中通过人机交互单元在仪表上进行显示，以提醒驾驶员当前正在安全停车，同时通过车身控制单元点亮双闪指示灯，以对周边车辆进行危险警示，停车完成后拉手刹并点亮双闪。
38.与现有技术相比，本发明中的自动驾驶控制单元、车身控制单元、底盘控制单元、人机交互单元、动力控制单元和传感定位单元均采用冗余控制，通过冗余控制来提高整个系统的可靠性，同时本方案在系统出现故障并满足进入安全位置停车的条件时，能够根据车辆当前所处的位置确定一个距离最近的安全停车位置，然后通过对车辆的行驶路径进行规划，以使得车辆自动行驶到安全停车位置，由此避免了车辆靠边停车或本车道停车带来
的二次事故风险的问题。同时，本方案还能针对不同路况、环境、天气、地形，在系统中的各控制器、传感器和执行器在可用状态时保证车辆及时停在安全位置，并执行安全措施保证驾驶员安全。
39.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。