本發(fā)明屬于無人駕駛，尤其涉及一種非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下無人車輛主動安全控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的進(jìn)步，地面無人平臺的出現(xiàn)引起了世界的廣泛關(guān)注。其中，無人車輛屬于地面無人平臺中的核心平臺，其應(yīng)用環(huán)境正由理想低強(qiáng)度環(huán)境擴(kuò)大到復(fù)雜高強(qiáng)度環(huán)境，地面無人平臺的可靠性和安全性要求也隨之提升。

2、現(xiàn)有的無人車輛，大多基于遠(yuǎn)程遙操控技術(shù)實(shí)現(xiàn)遙控為主、自主為輔的平臺應(yīng)用模式。在遠(yuǎn)程遙操控系統(tǒng)中，操控人員根據(jù)無人車輛回傳的環(huán)境圖像信息，發(fā)送操控指令控制無人平臺進(jìn)行機(jī)動，但在實(shí)際運(yùn)用過程中，由于相機(jī)采集周圍圖像信息時(shí)存在畸變，采用圖像處理技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)環(huán)境一比一還原；同時(shí)，操控人員僅根據(jù)圖像信息，難以準(zhǔn)確地把握與障礙物的距離，容易造成錯(cuò)誤判斷，產(chǎn)生碰撞的危險(xiǎn)?；跓o線通信的方法帶寬受限較大，同時(shí)存在傳輸延時(shí)，較大的延遲將對無人車輛安全產(chǎn)生影響；

3、隨著無人車輛自動駕駛的需求越來越高，無人車輛主動安全機(jī)動技術(shù)在較為理想的城市結(jié)構(gòu)化環(huán)境中得到了一定程度的發(fā)展，通過傳感器可以用于行駛車輛及行人的檢測；但在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中，存在諸多雜草、揚(yáng)塵、樹枝等干擾因素，極易造成傳感器誤檢，容易造成頻繁緊急制動，導(dǎo)致主動安全系統(tǒng)實(shí)用性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下無人車輛主動安全控制方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無人車輛在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的主動安全控制方法易造成誤檢，導(dǎo)致實(shí)用性差的問題。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下無人車輛主動安全控制方法，該方法包括：

4、獲取無人車輛行駛過程中的毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理；

5、基于預(yù)處理后的毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)檢測及匹配，判斷是否存在目標(biāo)障礙物；

6、若存在目標(biāo)障礙物，則獲取所述目標(biāo)障礙物與無人車輛的相對速度，以及無人車輛機(jī)動行駛路徑區(qū)域，基于所述相對速度和機(jī)動行駛路徑區(qū)域內(nèi)的安全距離閾值，劃定風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域；

7、對所述風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行障礙物通道濾波，得到風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)障礙物信息；若風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)障礙物，則進(jìn)行緊急制動。

8、進(jìn)一步的，對所述毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：

9、提取所述毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)中的反射強(qiáng)度信息，濾除反射強(qiáng)度小于第一閾值的檢測數(shù)據(jù)，得到有效毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)；

10、為每個(gè)有效毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)建立id并進(jìn)行循環(huán)周期監(jiān)測，將在預(yù)設(shè)數(shù)量的循環(huán)周期中持續(xù)存在的檢測數(shù)據(jù)作為預(yù)處理后的毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)，用于目標(biāo)檢測和匹配。

11、進(jìn)一步的，對所述激光雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：由近到遠(yuǎn)連續(xù)縮小體素體積，對所述激光雷達(dá)檢測得到的環(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣；

12、基于降采樣后的環(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過下述方法進(jìn)行目標(biāo)檢測：

13、基于降采樣后的環(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，以預(yù)設(shè)的尺寸進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并通過高度閾值方法對每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行障礙物判斷，對存在障礙物的網(wǎng)格標(biāo)注為1，不存在障礙物的網(wǎng)格標(biāo)注為0，得到預(yù)處理后的由三維空間轉(zhuǎn)換為二維平面的激光雷達(dá)目標(biāo)檢測數(shù)據(jù)。

14、進(jìn)一步的，對所述激光雷達(dá)檢測得到的環(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣，包括：

15、加載所述環(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并以所述激光雷達(dá)所在位置作為參考點(diǎn)，計(jì)算所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)中每個(gè)點(diǎn)相對于參考點(diǎn)的距離；

16、根據(jù)每個(gè)點(diǎn)相對于參考點(diǎn)的距離，基于預(yù)設(shè)的遞減函數(shù)得到點(diǎn)云空間中各位置的體素大?。徊⒏鶕?jù)所述體素大小，在點(diǎn)云空間中創(chuàng)建體素網(wǎng)格；

17、基于所述體素網(wǎng)格對每個(gè)體素內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合，得到降采樣后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

18、進(jìn)一步的，通過下述方法基于預(yù)處理后的所述毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)匹配，判斷是否存在障礙物：

19、若毫米波雷達(dá)檢測目標(biāo)的周圍預(yù)設(shè)范圍內(nèi)同時(shí)存在激光雷達(dá)檢測目標(biāo)，則判定該位置存在可能障礙物；所述可能障礙物包括需要躲避的目標(biāo)障礙物和不需躲避的偽障礙物；

20、若所述可能障礙物尺寸大于第二閾值，則判定其為目標(biāo)障礙物；

21、若所述可能障礙物尺寸不大于第二閾值，則對所述毫米波雷達(dá)反射強(qiáng)度進(jìn)行判斷；若所述毫米波雷達(dá)反射強(qiáng)度大于第三閾值，則判定所述可能障礙物為目標(biāo)障礙物，若所述毫米波雷達(dá)反射強(qiáng)度不大于第三閾值，則判定所述可能障礙物為偽障礙物。

22、進(jìn)一步的，基于所述無人車輛底盤反饋的曲率信息，通過下述公式得到無人車輛的機(jī)動行駛路徑區(qū)域：

23、(r-w/2)2＜x2+y2＜(r+w/2)2；

24、式中，(x,y)為機(jī)動行駛區(qū)域內(nèi)坐標(biāo)點(diǎn)，r為轉(zhuǎn)向半徑，即曲率的倒數(shù)，w為無人車輛寬度。

25、進(jìn)一步的，所述風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域包括碰撞預(yù)警區(qū)域和碰撞區(qū)域；所述碰撞預(yù)警區(qū)域和碰撞區(qū)域基于所述相對速度和不同的安全距離閾值得到；

26、若碰撞預(yù)警區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)障礙物，則無人車輛以速度百分比制動方式進(jìn)行制動；

27、若碰撞區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)障礙物，則無人車輛采用最大加速度制動方式進(jìn)行緊急制動。

28、進(jìn)一步的，所述對所述風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行障礙物通道濾波，包括：

29、對碰撞預(yù)警區(qū)域及碰撞區(qū)域內(nèi)目標(biāo)障礙物的持續(xù)存在時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，若持續(xù)存在時(shí)間大于時(shí)間閾值，則判定區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)障礙物，并通過對應(yīng)的制動方式進(jìn)行制動。

30、進(jìn)一步的，所述碰撞預(yù)警區(qū)域由下述公式得到：

31、lpre＝dissafe+v2/2a；

32、wpre＝w/2+0.5；

33、所述碰撞區(qū)域由下述公式得到：

34、lcol＝1.0+v2/2a；

35、wcol＝w/2；

36、其中，dissafe為碰撞預(yù)警區(qū)域的安全距離閾值，v為當(dāng)前相對速度，lpre為無人車輛前方機(jī)動行駛區(qū)域中心線碰撞預(yù)警區(qū)域距離，其為弧長距離，wpre為無人車輛碰撞預(yù)警區(qū)域左右寬度距離，w為無人車輛寬度，a為最大制動加速度；lcol為無人車輛前方機(jī)動行駛區(qū)域中心線碰撞區(qū)域距離，也為弧長距離，wcol為無人車輛碰撞區(qū)域左右寬度距離，碰撞區(qū)域的安全距離閾值為1.0。

37、進(jìn)一步的，所述無人車輛以速度百分比制動方式進(jìn)行減速，包括：

38、基于無人車輛的當(dāng)前速度，以預(yù)設(shè)的百分比系數(shù)生成期望速度；

39、基于預(yù)設(shè)的間隔周期控制所述無人車輛以期望速度減速行駛；

40、所述期望速度表示為：

41、vdesired＝α·vcur；

42、其中，vdesired為期望速度，vcur為當(dāng)前速度，α為百分比系數(shù)。

43、本技術(shù)方案的有益效果：

44、1、本發(fā)明根據(jù)車輛行駛狀態(tài)解算了機(jī)動行駛路徑區(qū)域，并基于機(jī)動行駛路徑區(qū)域劃分碰撞預(yù)警區(qū)域和碰撞區(qū)域，而不是采用簡單的直線制動，確保車輛在制動過程中仍能實(shí)現(xiàn)道路的跟隨性，同時(shí)通過通道濾波的方式進(jìn)行碰撞區(qū)域自適應(yīng)調(diào)節(jié)，降低了數(shù)據(jù)處理量，具有較好的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，在降低硬件配置需求的同時(shí)提高了實(shí)時(shí)性性能；

45、2、本發(fā)明提出了一種反射強(qiáng)度濾波和循環(huán)周期監(jiān)測濾波相結(jié)合的毫米波雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，有效獲得了毫米波雷達(dá)有效數(shù)據(jù)，提高了毫米波雷達(dá)在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的可用性；并設(shè)計(jì)了基于體素平滑降采樣和高度閾值統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的二維建圖方法，能夠在有效降低近距離點(diǎn)云密度，保留遠(yuǎn)距離點(diǎn)云信息的基礎(chǔ)上，將三維點(diǎn)云轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量較少的二維信息。通過毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)融合的方式，提高了非結(jié)構(gòu)化場景下障礙物檢測的準(zhǔn)確率，增強(qiáng)了實(shí)用性發(fā)明不依賴城市環(huán)境下的良好環(huán)境，可以良好地適應(yīng)復(fù)雜多變的非結(jié)構(gòu)化場景，降低了誤檢測幾率。

46、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。