一种环卫车自动驾驶系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种环卫车自动驾驶系统及其控制方法，涉及自动驾驶领域，该自动驾驶系统包括定位子系统，其用于实时更新车辆的位姿信息，选择预先录制的清扫路线；其还用于实时根据信号强度的大小，自动切换定位方式；感知子系统，其用于根据清扫路线生成信息态势图；决策子系统，其用于生成驾驶态势图，进而生成横向控制命令和纵向控制命令；驾驶态势图包括行进路线的路径规划；控制子系统，还用于接收并执行横向控制命令和纵向控制命令，以及同步执行预定的清扫任务；HMI子系统，其用于人机交互。本发明专利技术的自动驾驶系统，无需采集高精度地图，可满足不同场景环境下环卫车自动驾驶的定位精度需求，完成环卫车的自动驾驶及清扫作业。

An automatic driving system for environmental sanitation vehicle and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种环卫车自动驾驶系统及其控制方法
本专利技术涉及自动驾驶领域，具体涉及一种环卫车自动驾驶系统及其控制方法。
技术介绍
汽车自动驾驶技术一直是汽车领域的研究热点，力争能使车辆的驾驶更为简单及人性化。为了提高驾驶的安全性，很多车辆都配置了自动驾驶系统。但是现有的自动驾驶系统依赖于高精度地图，需要在高精度地图覆盖的区域才能实现路径规划。环卫车是用于城市市容整理、清洁的专用车辆，其运行场景复杂，受道路环境等因素约束较大，现有的自动驾驶系统无法满足环卫车自动驾驶工况。一方面，现有的高精度地图覆盖范围小且采集及维护成本较高，另一方面，在高架桥下、隧道或其它GPS信号较弱的场景下，环卫处的定位精度无法满足自动驾驶需求，存在一定的安全隐患，无法保证自动驾驶的安全性和可靠性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种环卫车自动驾驶系统及其控制方法，可选择预先录制的清扫路线，无需高精度地图；还可根据信号强度的大小，选择定位方式。本专利技术第一方面提供一种环卫车自动驾驶系统，其包括：定位子系统，其用于实时更新车辆的位姿信息，以及根据初始位姿信息选择预先录制的清扫路线；其还用于实时根据信号强度的大小，自动切换定位方式；感知子系统，其用于采集道环卫车所在道路环境信息、以及环卫车周围障碍物目标的距离和速度信息，并根据上述清扫路线生成信息态势图；决策子系统，其用于根据上述信息态势图生成驾驶态势图，进而生成横向控制命令和纵向控制命令；上述驾驶态势图包括行进路线的路径规划；控制子系统，还用于接收并执行上述横向控制命令和纵向控制命令，以及同步执行预定的清扫任务；HMI子系统，其用于人机交互，确定采用自动驾驶模式或手动驾驶模式；其还用于显示自动驾驶过程中的车辆位姿信息、道路环境信息和路径规划。基于第一方面，在可能的实施例中，定位子系统包括：高精度定位模块，其用于根据高精度定位信号生成车辆位姿信息；激光定位模块，其用于根据激光定位信号生成车辆位姿信息；切换模块，其用于当上述高精度定位信号强度小于信号阈值时，采用激光定位模块进行定位，否则采用高精度定位模块进行定位。基于第一方面，在可能的实施例中，感知子系统包括：一个单目相机，其安装于上述驾驶室内，上述单目相机用于检测行驶前方和行驶前方两侧的障碍物目标；一个视觉传感器，其安装于上述驾驶室内，上述视觉传感器用于识别行驶前方的障碍物目标类型，上述障碍物目标类型包括行人、车辆和车道线；两个激光雷达，其分别设置于驾驶室的左右两侧下方，上述激光雷达用于检测行驶前方和行驶前方两侧的障碍物目标的类别，以及探测行驶前方两侧的道路边沿；上述障碍物目标的类别包括静态障碍物和动态障碍物；一个毫米波雷达，其安装于上述驾驶室下方中部，上述毫米波雷达用于对障碍物目标的类别进行补充检测，以及探测行驶前方的远距离障碍物目标，还用于计算远距离障碍物目标与环卫车之间的距离，以及上述远距离障碍物目标的速度；六个超声波雷达，其安装于上述驾驶室下方，并对称分布于上述毫米波雷达两侧，上述超声波雷达用于检测上述环卫车两侧的近距离障碍物目标，还用于计算近距离障碍物目标与环卫车之间的距离，以及上述近距离障碍物目标的速度；高精度惯导，其用于探测上述环卫车自身的位置和姿态；信息融合模块，其分别与上述单目相机、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达以及高精度惯导连接。基于第一方面，在可能的实施例中，决策子系统还用于根据上述路径规划进行行为规划；上述行为规划包括绕行超车、停车等待、减速跟车和保持车道内匀速行驶；上述横向控制命令和纵向控制命令基于上述行为规划生成。基于第一方面，在可能的实施例中，还包括存储子系统，上述定位子系统还用于预先录制清扫路线，并存储于上述存储子系统。基于第一方面，在可能的实施例中，还包括监控子系统，上述监控子系统用于监控上述感知子系统的工作状态，并在上述感知子系统发生异常时将异常信息发送至上述HMI子系统和控制子系统；上述HMI子系统还用于根据上述异常信息控制发出警报；上述控制子系统还用于根据上述异常信息控制减速停车。本专利技术第二方面提供一种应用于上述自动驾驶系统的控制方法，其包括步骤：当确定采用自动驾驶模式后，采集车辆位姿信息，并根据上述位姿信息选择预先录制的清扫路线；实时根据信号强度的大小，选择定位方式；采集道环卫车所在道路环境信息、以及环卫车周围障碍物目标的距离和速度信息，并根据上述清扫路线生成信息态势图；根据上述信息态势图生成驾驶态势图，进而生成横向控制命令和纵向控制命令，上述驾驶态势图包括行进路线的路径规划，执行上述横向控制命令和纵向控制命令，并同步执行预定的清扫任务。基于第二方面，在可能的实施例中，上述实时根据信号强度的大小，选择定位方式，具体包括：当高精度信号强度小于信号阈值时，采用激光定位模块进行定位；当上述高精度信号强度大于或等于信号阈值时，采用高精度定位模块进行定位。基于第二方面，在可能的实施例中，根据上述信息态势图生成驾驶态势图之后，还包括：根据上述驾驶态势图进行行为规划，上述行为规划包括绕行超车、停车等待、减速跟车和保持车道内匀速行驶；上述横向控制命令和纵向控制命令基于上述行为规划生成。基于第二方面，在可能的实施例中，根据上述驾驶态势图进行行为规划，具体包括：当行驶前方的障碍物目标为静态障碍物时，若上述静态障碍物的尺寸小于可绕行范围，确定上述行为规划为绕行超车，否则，停车等待；当行驶前方的障碍物目标为动态障碍物时，若上述动态障碍物的速度小于上述环卫车的速度，确定上述行为规划为减速跟车，上述跟车目标为上述动态障碍物，否则保持车道内匀速行驶。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的环卫车自动驾驶系统，可根据环卫车的位姿信息选择预先录制的清扫路线，无需采集高精度地图，同时，还可实时根据信号强度的大小，自动切换定位方式，可满足不同场景环境下环卫车自动驾驶的定位精度需求；利用定位子系统、感知子系统、决策子系统和控制子系统的配合，完成环卫车的自动驾驶及清扫作业。(2)本专利技术的环卫车自动驾驶系统，通过设置激光定位模块和切换模块，可弥补高精度定位信号强度较差时造成的定位误差大的缺陷，确保了定位的准确性及自动驾驶的安全性。(3)本专利技术的环卫车自动驾驶系统，通过单目相机、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达以及高精度惯导之间存在的感知冗余，可精准识别多种障碍物目标，减少感知盲区，有效检测环卫车实际运行工况中复杂的道路环境，以及包括机动车、行人在内的道路参与者，保证了自动驾驶安全性。(4)本专利技术的环卫车自动驾驶系统，利用环卫车清扫路线虽复杂但较为固定的特点，由人工驾驶，使用定位子系统预先录制多条清扫路线并存储至存储子系统，以便于每次自动驾驶时均可根据车辆位姿信息自行选择。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环卫车自动驾驶系统，其特征在于，其包括：/n定位子系统，其用于实时更新车辆的位姿信息，以及根据初始位姿信息选择预先录制的清扫路线；其还用于实时根据信号强度的大小，自动切换定位方式；/n感知子系统，其用于采集道环卫车所在道路环境信息、以及环卫车周围障碍物目标的距离和速度信息，并根据所述清扫路线生成信息态势图；/n决策子系统，其用于根据所述信息态势图生成驾驶态势图，进而生成横向控制命令和纵向控制命令；所述驾驶态势图包括行进路线的路径规划；/n控制子系统，还用于接收并执行所述横向控制命令和纵向控制命令，以及同步执行预定的清扫任务；/nHMI子系统，其用于人机交互，确定采用自动驾驶模式或手动驾驶模式；其还用于显示自动驾驶过程中的车辆位姿信息、道路环境信息和路径规划。/n

【技术特征摘要】
1.一种环卫车自动驾驶系统，其特征在于，其包括：
定位子系统，其用于实时更新车辆的位姿信息，以及根据初始位姿信息选择预先录制的清扫路线；其还用于实时根据信号强度的大小，自动切换定位方式；
感知子系统，其用于采集道环卫车所在道路环境信息、以及环卫车周围障碍物目标的距离和速度信息，并根据所述清扫路线生成信息态势图；
决策子系统，其用于根据所述信息态势图生成驾驶态势图，进而生成横向控制命令和纵向控制命令；所述驾驶态势图包括行进路线的路径规划；
控制子系统，还用于接收并执行所述横向控制命令和纵向控制命令，以及同步执行预定的清扫任务；
HMI子系统，其用于人机交互，确定采用自动驾驶模式或手动驾驶模式；其还用于显示自动驾驶过程中的车辆位姿信息、道路环境信息和路径规划。


2.如权利要求1所述的环卫车自动驾驶系统，其特征在于，所述定位子系统包括：
高精度定位模块，其用于根据高精度定位信号生成车辆位姿信息；
激光定位模块，其用于根据激光定位信号生成车辆位姿信息；
切换模块，其用于当所述高精度定位信号强度小于信号阈值时，采用激光定位模块进行定位，否则采用高精度定位模块进行定位。


3.如权利要求1所述的环卫车自动驾驶系统，其特征在于，所述感知子系统包括：
一个单目相机，其安装于所述驾驶室内，所述单目相机用于检测行驶前方和行驶前方两侧的障碍物目标；
一个视觉传感器，其安装于所述驾驶室内，所述视觉传感器用于识别行驶前方的障碍物目标类型，所述障碍物目标类型包括行人、车辆和车道线；
两个激光雷达，其分别设置于驾驶室的左右两侧下方，所述激光雷达用于检测行驶前方和行驶前方两侧的障碍物目标的类别，以及探测行驶前方两侧的道路边沿；所述障碍物目标的类别包括静态障碍物和动态障碍物；
一个毫米波雷达，其安装于所述驾驶室下方中部，所述毫米波雷达用于对障碍物目标的类别进行补充检测，以及探测行驶前方的远距离障碍物目标，还用于计算远距离障碍物目标与环卫车之间的距离，以及所述远距离障碍物目标的速度；
六个超声波雷达，其安装于所述驾驶室下方，并对称分布于所述毫米波雷达两侧，所述超声波雷达用于检测所述环卫车两侧的近距离障碍物目标，还用于计算近距离障碍物目标与环卫车之间的距离，以及所述近距离障碍物目标的速度；
高精度惯导，其用于探测所述环卫车自身的位置和姿态；
信息融合模块，其分别与所述单目相机、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达以及高精度惯导连接。


4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晗，鲁新月，付源翼，李洋，樊景帅，管杰，万四禧，李贵涛，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42