一种基于人工智能的无人驾驶系统及方法

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，具体为一种基于人工智能的无人驾驶系统及方法。

背景技术

当前无人驾驶汽车作为一种能够实现无人驾驶目的的智能汽车，其通过感应设备来获取车辆周围的环境信息，并对所获取的信息进行智能处理以及分析判断，以控制行驶车辆的方向和速度，从而实现车辆的自动运行。

当前无人驾驶汽车虽然对获取的信息进行了智能处理以及分析判断，其判断结果也多是考虑正常行驶状况下的判断结果，然后对无人驾驶汽车在速度或者方向上进行控制，以达到其安全行驶的目的，实际运行中无人驾驶汽车会遇到特殊的突发状况，应对特殊的突发状况如果只是控制汽车行驶方向以及速度避免其与其他物体接触，而无法提出更为安全有效的措施，在制动距离较近的情况下仍然会造成人员伤亡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工智能的无人驾驶系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于人工智能的无人驾驶系统，包括路面判断模块、行驶判断模块、行人判断模块，所述路面判断模块用于判断当前行驶的路面状况，所述行驶判断模块用于判断当前行驶车辆以及障碍物的状况，所述行人判断模块用于判断当前行人的状况。

进一步的，所述路面判断模块包括路面左限判断单元、路面右限判断单元、路面属性判断单元、路面走向判断单元，所述路面左限判断单元用于判断行驶左侧的行驶范围和类型，所述左限判断单元中的类型包括正常可超过、正常不可超过、突发可超过、突发不可超过，所述路面右限判断单元用于判断行驶右侧的行驶范围和类型，所述右限判断单元中的类型包括正常可超过、正常不可超过、突发可超过、突发不可超过，所述路面属性判断单元用于用于判断当前路面行驶的运动系数大小，所述运动系数用于供系统调用，所述路面走向判断单元用于获得当前道路的左转或者右转的弧度角度，所述弧度角度用于供系统调用。

进一步的，所述行驶判断模块包括车辆信息判断单元、障碍物判断单元、行驶安全判断单元，所述车辆信息判断单元用于获取外围车辆的运动信息，所述运动信息包括外围车辆的运动方向、运动速度、运动方向趋势、运动速度趋势以及模拟运动范围，所述障碍物判断单元用于获取外围障碍物的信息，所述外围障碍物的信息包括外围障碍物的大小、行驶车辆距离外围障碍物的直线最小长度、外围车辆经过障碍物的变化类型，所述外围车辆经过障碍物的变化类型包括无变化、车辆远离、车辆停止，所述行驶安全判断单元用于根据当前外围车辆的运动信息以及外围障碍物的信息做出安全行驶的动作判断。

进一步的，所述行人判断模块包括行人位置判断单元、行人走向判断单元、行人安全判断单元，所述行人位置判断单元用于获取外围行人的位置信息，所述外围行人的位置信息包括外围行人距离行驶车辆的直线最小长度、距离行驶车辆左侧行驶范围边界以及右侧行驶范围边界的直线最小距离，所述行人走向判断单元用于获取行人的运动趋势方向，所述行人安全判断单元用于根据当前行驶车辆的运动信息以及行人的位置信息和运动趋势方向做出安全行驶的动作判断。

一种基于人工智能的无人驾驶方法，所述方法包括以下步骤：

S1：由三目摄像机获取数个道路两侧图像，由道路两侧的图像判断左侧限制范围、左侧限制范围类型以及右侧限制范围、右侧限制范围类型，三目摄像机获取数个道路正前方的图像，由道路正前方的图像获得道路的弧度角度，转步骤S2；

S2：由激光雷达获取周围数个三维空间图，根据激光雷达的刷新周期，计算获得周围行人的运动速度以及方向，计算获得外围车辆的运动速度以及运动方向，由环视摄像机计算获得行驶车辆与障碍物的实时距离，转步骤S3；

S3：由左侧限制范围、左侧限制范围类型、右侧限制范围、右侧限制范围类型以及道路的弧度角度划定路面安全行驶范围，所述路面安全行驶范围的内容包括行驶汽车的运动速度范围、运动方向范围以及运动区域范围，转步骤S4；

S4：由周围行人的运动速度以及方向划定行人安全行驶范围，所述行人安全行驶范围的内容包括行驶汽车的运动速度范围、运动方向范围以及运动区域范围，转步骤S5；

S5：由外围车辆的运动速度、运动方向以及行驶车辆与障碍物的实时距离划定外围车辆以及障碍物安全行驶范围，所述外围车辆以及障碍物安全行驶范围的内容包括驶汽车的运动速度范围、运动方向范围以及运动区域范围，转步骤S6；

S6：行驶车辆正常行驶时的运动速度、运动方向以及运动区域同时符合路面安全行驶范围、行人安全行驶范围、外围车辆以及障碍物安全行驶范围，当行驶车辆行驶时判断存在突发状况，行驶车辆的运动速度、运动方向以及运动区域将只符合行人安全行驶范围、外围车辆以及障碍物安全行驶范围，扩大运动速度、运动方向以及运动区域的范围。

进一步的，所述方法中激光雷达获取行驶车辆前方道路的点云数据结合测定的行驶运动系数，计算获得当前行驶车辆的运动系数大小，所述运动系数大小用于计算行驶车辆由当前速度停止运动的最短距离。

进一步的，所述方法中判断运动前方存在障碍物且存在外围车辆时，记录外围车辆的变化类型以供行驶车辆运动参考，改变外围车辆以及障碍物安全行驶范围。

进一步的，所述步骤S3路面安全行驶范围存在四种范围类型包括正常可超过范围类型、正常不可超过范围类型、突发可超过范围类型、突发不可超过范围类型，所述正常可超过范围类型表示行驶车辆正常情况下增加的路面安全行驶范围，所述正常不可超过范围类型表示行驶车辆正常情况下限制的路面安全行驶范围，所述突发可超过范围类型表示行驶车辆突发情况下增加的路面安全行驶范围，所述突发不可超过范围类型表示行驶车辆突发情况下限制的路面安全行驶范围，所述正常情况以及突发情况由路面安全行驶范围、行人安全行驶范围、外围车辆以及障碍物安全行驶范围和实际行驶车辆运行情况统计判断。

进一步的，所述步骤S6中行人安全行驶范围判断优先于外围车辆以及障碍物安全行驶范围，所述外围车辆以及障碍物安全行驶范围判断优先于路面安全行驶范围。

进一步的，所述突发不可超过范围类型判断优先于突发可超过范围类型，所述突发可超过范围类型判断优先于正常不可超过范围类型，所述正常不可超过范围类型判断优先于正常可超过范围类型。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明在无人驾驶汽车正常行驶状况下，提供了一种安全的行驶范围，此范围对无人驾驶汽车的速度、方向以及行驶范围进行限制，在无突发状况时，具备高安全性，使得无人驾驶车辆在应对突发状况时具备最佳的应对状态，当突发状况发生时，将会合理的增加无人驾驶汽车的可行驶范围，此范围是对无人驾驶汽车的速度、方向以及行驶范围进行扩大，达到维护外围车辆、行人以及无人驾驶汽车安全的目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的模块与单元结构示意图；

图2是本发明的硬件结构示意图；

图3是本发明的行驶范围解释示意图；

图4是本发明的无人驾驶突发状况举例示意图；

图5是本发明的无人驾驶最终效果示意图；

图中：1、无人驾驶车辆；1-1、三目摄像机；1-2、激光雷达；1-3、环视摄像机；2、行人；3、外围车辆；3-1、异常外围车辆；4、障碍物；5、双黄线；6、白色虚线；7、人行道。

具体实施方式

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做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。

请参阅图1-5，本发明提供技术方案：

一种基于人工智能的无人驾驶系统，包括路面判断模块、行驶判断模块、行人判断模块，所述路面判断模块用于判断当前行驶的路面状况，所述行驶判断模块用于判断当前行驶车辆以及障碍物的状况，所述行人判断模块用于判断当前行人的状况。

所述路面判断模块包括路面左限判断单元、路面右限判断单元、路面属性判断单元、路面走向判断单元，所述路面左限判断单元用于判断行驶左侧的行驶范围和类型，所述左限判断单元中的类型包括正常可超过、正常不可超过、突发可超过、突发不可超过，所述路面右限判断单元用于判断行驶右侧的行驶范围和类型，所述右限判断单元中的类型包括正常可超过、正常不可超过、突发可超过、突发不可超过，所述路面属性判断单元用于用于判断当前路面行驶的运动系数大小，所述运动系数用于供系统调用，所述路面走向判断单元用于获得当前道路的左转或者右转的弧度角度，所述弧度角度用于供系统调用。

所述行驶判断模块包括车辆信息判断单元、障碍物判断单元、行驶安全判断单元，所述车辆信息判断单元用于获取外围车辆的运动信息，所述运动信息包括外围车辆的运动方向、运动速度、运动方向趋势、运动速度趋势以及模拟运动范围，所述障碍物判断单元用于获取外围障碍物的信息，所述外围障碍物的信息包括外围障碍物的大小、行驶车辆距离外围障碍物的直线最小长度、外围车辆经过障碍物的变化类型，所述外围车辆经过障碍物的变化类型包括无变化、车辆远离、车辆停止，所述行驶安全判断单元用于根据当前外围车辆的运动信息以及外围障碍物的信息做出安全行驶的动作判断。

所述行人判断模块包括行人位置判断单元、行人走向判断单元、行人安全判断单元，所述行人位置判断单元用于获取外围行人的位置信息，所述外围行人的位置信息包括外围行人距离行驶车辆的直线最小长度、距离行驶车辆左侧行驶范围边界以及右侧行驶范围边界的直线最小距离，所述行人走向判断单元用于获取行人的运动趋势方向，所述行人安全判断单元用于根据当前行驶车辆的运动信息以及行人的位置信息和运动趋势方向做出安全行驶的动作判断。

以上模块与单元的结构如图1所示，其中各个单元采集外围车辆、障碍物以及行人的信息并结合采集的信息将无人驾驶车辆的运动方向、运动速度以及运动范围进行限制，使得无人驾驶车辆在无人操作的状况下可以正常行驶。

一种基于人工智能的无人驾驶方法，所述方法包括以下步骤：

S1：由三目摄像机获取数个道路两侧图像，由道路两侧的图像判断左侧限制范围、左侧限制范围类型以及右侧限制范围、右侧限制范围类型，三目摄像机获取数个道路正前方的图像，由道路正前方的图像获得道路的弧度角度，转步骤S2；

S2：由激光雷达获取周围数个三维空间图，根据激光雷达的刷新周期，计算获得周围行人的运动速度以及方向，计算获得外围车辆的运动速度以及运动方向，由环视摄像机计算获得行驶车辆与障碍物的实时距离，转步骤S3；

S3：由左侧限制范围、左侧限制范围类型、右侧限制范围、右侧限制范围类型以及道路的弧度角度划定路面安全行驶范围，所述路面安全行驶范围的内容包括行驶汽车的运动速度范围、运动方向范围以及运动区域范围，转步骤S4；

S4：由周围行人的运动速度以及方向划定行人安全行驶范围，所述行人安全行驶范围的内容包括行驶汽车的运动速度范围、运动方向范围以及运动区域范围，转步骤S5；

S5：由外围车辆的运动速度、运动方向以及行驶车辆与障碍物的实时距离划定外围车辆以及障碍物安全行驶范围，所述外围车辆以及障碍物安全行驶范围的内容包括驶汽车的运动速度范围、运动方向范围以及运动区域范围，转步骤S6；

S6：行驶车辆正常行驶时的运动速度、运动方向以及运动区域同时符合路面安全行驶范围、行人安全行驶范围、外围车辆以及障碍物安全行驶范围，当行驶车辆行驶时判断存在突发状况，行驶车辆的运动速度、运动方向以及运动区域将只符合行人安全行驶范围、外围车辆以及障碍物安全行驶范围，扩大运动速度、运动方向以及运动区域的范围。

以上步骤中的数据采集装置如图2所示包括三目摄像机1-1、激光雷达1-2、环视摄像机1-3。

所述方法中激光雷达获取行驶车辆前方道路的点云数据结合测定的行驶运动系数，计算获得当前行驶车辆的运动系数大小，所述运动系数大小用于计算行驶车辆由当前速度停止运动的最短距离，其中测定的行驶运动系数在无人驾驶车辆投入使用前根据测试获得，而点云数据包括点云的密度以及单位面积点云的变化程度，由当前的点云数据计算获得当前行驶车辆的运动系数，由此运动系数和当前无人驾驶速度可计算获得停止的最短距离，此最短距离为判断当前无人驾驶车辆运行是否为突发状况的条件之一。

所述方法中判断运动前方存在障碍物且存在外围车辆时，记录外围车辆的变化类型以供行驶车辆运动参考，改变外围车辆以及障碍物安全行驶范围，无人驾驶汽车对于障碍物可能存在的危险性无法明确获得，因此可通过其他外围车辆对于此障碍的反映情况判断其危险性，当外围车辆对障碍物反映为无变化时，无人驾驶车辆的外围车辆以及障碍物安全行驶范围无变化，当外围车辆对障碍物反映为远离时，无人驾驶车辆的外围车辆以及障碍物安全行驶范围根据远离程度进行对应的减少，当外围车辆对障碍物反映为停止时，无人驾驶车辆也会进行停止。

所述步骤S3路面安全行驶范围存在四种范围类型包括正常可超过范围类型、正常不可超过范围类型、突发可超过范围类型、突发不可超过范围类型，所述正常可超过范围类型表示行驶车辆正常情况下增加的路面安全行驶范围，所述正常不可超过范围类型表示行驶车辆正常情况下限制的路面安全行驶范围，所述突发可超过范围类型表示行驶车辆突发情况下增加的路面安全行驶范围，所述突发不可超过范围类型表示行驶车辆突发情况下限制的路面安全行驶范围，所述正常情况以及突发情况由路面安全行驶范围、行人安全行驶范围、外围车辆以及障碍物安全行驶范围和实际行驶车辆运行情况统计判断。

如图4所示，若当前无人驾驶汽车1左前方无行人2以及障碍物4，且双黄线5另一侧无外围车辆3，则当前道路的白色虚线6左侧区域以及无人驾驶汽车1方向左转为正常可超过范围类型，无人驾驶汽车1左侧双黄线5的左侧区域以及无人驾驶汽车1左转超过双黄线5的方向为正常不可超过范围类型，部分人行道7区域以及一定无人驾驶车辆1右转方向范围为突发可超过范围类型，图4中行人预测范围、外围车辆预测运动范围以及障碍物为突发不可超过范围类型，以上范围类型由此范围类型对应的安全性等级决定，所述安全性等级的对象为行人、外围车辆以及无人驾驶汽车。

如3所示为本发明的行驶范围解释示意图，其中正常情况的行驶范围为路面安全行驶范围、行人安全行驶范围以及外围车辆以及障碍物安全行驶范围的重合部分，安全性低的行驶范围不在无人驾驶车辆的运行范围之内，从而确保外围车辆以及行人的安全。

所述步骤S6中行人安全行驶范围判断优先于外围车辆以及障碍物安全行驶范围，所述外围车辆以及障碍物安全行驶范围判断优先于路面安全行驶范围。

正常行人的保护措施以及抗撞击能力要远远低于车辆，同时因为外围车辆具备一定的机械强度和良好的保护措施，所以行人安全行驶范围判断要优先于外围车辆以及障碍物安全行驶范围，及把行人的安全放在第一位，在实际运行中虽然超出路面安全行驶范围可能会不符合交通规则，但是在避免交通事故发生并且可以大幅度减少伤亡的情况下，其价值意义要远远大于路面安全，因此外围车辆以及障碍物安全行驶范围判断要优先于路面安全行驶范围。

因为范围类型由此范围类型对应的安全性等级决定，所述安全性等级的对象为行人、外围车辆以及无人驾驶汽车，且行人安全行驶范围判断优先于外围车辆以及障碍物安全行驶范围，所述外围车辆以及障碍物安全行驶范围判断优先于路面安全行驶范围，因此所述突发不可超过范围类型判断优先于突发可超过范围类型，所述突发可超过范围类型判断优先于正常不可超过范围类型，所述正常不可超过范围类型判断优先于正常可超过范围类型。

如图4所示为无人驾驶突发状况举例示意图，其中无人驾驶车辆1距离异常外围车辆3-1的距离为L，当前无人驾驶车辆1的速度为V，由激光雷达计算获得运动系数为U，计算获得当前无人驾驶车辆停止的最短距离为L

图4所示的无人驾驶突发状况举例示意图的突发状况为前方车辆紧急刹车，在实际运用中，本发明还可以对行人异常行动以及障碍物异常行动等突发情况进行判断处理，确保无人驾驶车辆运行的安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。