车辆驾驶系统和车辆

技术领域

本发明涉及自动驾驶领域，具体而言，涉及一种车辆驾驶系统和车辆。

背景技术

随着物联网、人工智能、大数据、云计算、5G等新一代信息技术快速发展，智能化已经成为各行业的一种趋势和潮流。在“工业4.0”、“智慧城市”和“互联网+”的大背景下，汽车产业也无可避免的正朝着智能化与网联化的方向快速发展。目前，我国智能网联汽车技术发展还处于起步阶段，在感知、决策与执行等技术领域还有较大的提升空间。自动驾驶技术受制于客车尺寸、重量等因素，具备高级别自动驾驶功能的客车多集中在4-5米的小巴，底盘系统大多按照乘用车标准设计，6米以上车型相对较少，极大限制了自动技术在公交车上的应用与普及。而且，在6米以上车型的大型车辆中，其底盘仍采用机械传动控制，进而无法实现自动化驾驶。

针对上述相关技术中大型车辆的底盘采用机械传动控制车辆，导致无法实现大型车辆的自动化驾驶的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种车辆驾驶系统和车辆，以至少解决相关技术中大型车辆的底盘采用机械传动控制车辆，导致无法实现大型车辆的自动化驾驶的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种车辆驾驶系统，包括：整车感知系统、整车定位系统、整车线控底盘和中央控制单元，其中，所述中央控制单元的输入端分别与所述整车感知系统、所述整车定位系统连接，所述中央控制单元的输出端与所述整车线控底盘连接，所述中央控制单元用于获取并处理所述整车感知系统采集的环境信息、所述整车定位系统采集的定位信息，以及控制所述整车线控底盘执行动态驾驶任务。

可选地，所述中央控制单元包括：信息融合模块、任务决策模块、轨迹规划模块和运动控制模块，其中，所述信息融合模块用于接收所述整车感知系统采集的环境信息和/或所述整车定位系统采集的定位信息，输出第一车辆数据；所述任务决策模块与所述信息融合模块连接，所述任务决策模块用于接收所述信息融合模块输出的所述第一车辆数据，并输出第二车辆数据；所述轨迹规划模块与所述任务决策模块连接，所述轨迹规划模块用于接收所述任务决策模块输出的所述第二车辆数据，并输出控制指令；所述运动控制模块与所述轨迹规划模块连接，所述运动控制模块用于接收所述轨迹规划模块输出的所述控制指令，执行所述控制指令以控制所述整车线控底盘执行动态驾驶任务。

可选地，所述整车感知系统包括：第一预设数量的激光雷达、第二预设数量的长距毫米波雷达、第三预设数量的短矩毫米波雷达、第四预设数量的超声波雷达和第五预设数量的摄像头；其中，所述第一预设数量的激光雷达分别安装在车辆的左前角车灯、右前角车灯下方的同一水平高度上，且与地面的距离为第一预设距离；所述第二预设数量的长距毫米波雷达安装在所述车辆的前保险杠处，与地面的距离为第二预设距离，与所述车辆的纵向中心线重合；所述第三预设数量的短矩毫米波雷达安装在所述车辆的四角保险杠上的同一高度处，与所述车辆的车门的平面角度为预设角度；所述第四预设数量的超声波雷达安装在所述车辆的车身侧面；所述第五预设数量的摄像头安装所述车辆的前挡玻璃内侧，与所述车辆的纵向轴线重合。

可选地，所述整车定位系统包括：全球定位系统和/或惯性导航单元，其中，所述全球定位系统和/或所述惯性导航单元用于为车辆提供实时定位信息。

可选地，所述全球定位系统的两条天线安装在所述车辆的车顶，所述两条天线连线与所述车辆的中轴线重合。

可选地，所述惯性导航单元包括：第六预设数量的相互交互的单轴加速度计和第七预设数量的互相正交的单轴陀螺仪，所述单轴加速度计、所述单轴陀螺仪分别安装在所述车辆的电气柜内，同时与所述车辆的车载坐标系平行。

可选地，所述整车线控底盘包括：执行模块控制器，分别与线控驱动系统、线控制动系统和线控转向系统连接，用于控制车辆的速度、制动和转向。

可选地，所述线控驱动系统包括：整车控制器和电机控制器，其中，所述整车控制器的一端与所述执行模块控制器连接，另一端与所述电机控制器连接。

可选地，所述线控制动系统包括：电子制动系统、气电双控线性比例继动阀、前轮制动系统和后轮制动系统，其中，所述气电双控线性比例继动阀的输入端与所述电子制动系统连接，所述气电双控线性比例继动阀的输出端分别与所述前轮制动系统、所述后轮制动系统连接，所述电子制动系统与所述执行模块控制器连接。

可选地，所述线控转向系统包括：电动助力转向系统、助力转向系统和转向器，其中，所述电动助力转向系统分别与所述执行模块控制器、方向盘连接，所述电动助力转向系统、所述助力转向系统和所述转向器采用机械传动。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，所述车辆包括上述中任意一项所述的车辆驾驶系统。

在本发明实施例中，该车辆驾驶系统采用整车感知系统、整车定位系统、整车线控底盘和中央控制单元，其中，所述中央控制单元的输入端分别与所述整车感知系统、所述整车定位系统连接，所述中央控制单元的输出端与所述整车线控底盘连接，所述中央控制单元用于获取并处理所述整车感知系统采集的环境信息、所述整车定位系统采集的定位信息，以及控制所述整车线控底盘执行动态驾驶任务，通过该车辆驾驶系统达到底盘线控化、车辆智能感知化的目的，从而实现了大型车辆的自动化驾驶和智能化程度的技术效果，进而解决了相关技术中大型车辆的底盘采用机械传动控制车辆，导致无法实现大型车辆的自动化驾驶的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的车辆驾驶系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的整车感知系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的线控驱动系统的示意图；

图4是根据本发明实施例的线控制动系统的示意图；

图5是根据本发明实施例的线控转向系统的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、整车感知系统；13、整车定位系统；15、整车线控底盘；17、中央控制单元；21、激光雷达；23、摄像头；25、长距毫米波雷达；27、短矩毫米波雷达；29、GPS天线；31、执行模块控制器；33、整车控制器；35、电机控制器；41、电子制动系统；43、气电双控线性比例继动阀；45、前轮制动系统；47、后轮制动系统；51、方向盘；53、电动助力转向系统；55、助力转向系统；57、转向器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种车辆驾驶系统，图1是根据本发明实施例的车辆驾驶系统的示意图，如图1所示，该车辆驾驶系统包括：整车感知系统11、整车定位系统13、整车线控底盘15和中央控制单元17，其中，中央控制单元17的输入端分别与整车感知系统11、整车定位系统13连接，中央控制单元17的输出端与整车线控底盘15连接，中央控制单元17用于获取并处理整车感知系统11采集的环境信息、整车定位系统13采集的定位信息，以及控制整车线控底盘15执行动态驾驶任务。

在本发明实施例中，该车辆驾驶系统采用整车感知系统、整车定位系统、整车线控底盘和中央控制单元，其中，中央控制单元的输入端分别与整车感知系统、整车定位系统连接，中央控制单元的输出端与整车线控底盘连接，中央控制单元用于获取并处理整车感知系统采集的环境信息、整车定位系统采集的定位信息，以及控制整车线控底盘执行动态驾驶任务，通过该车辆驾驶系统达到底盘线控化、车辆智能感知化的目的，从而实现了大型车辆的自动化驾驶和智能化程度的技术效果，进而解决了相关技术中大型车辆的底盘采用机械传动控制车辆，导致无法实现大型车辆的自动化驾驶的技术问题。

在一种可选的实施方式中，整车感知系统感知环境信息，结合整车定位系统给出的定位信息，将环境信息与定位信息输入至车辆自动驾驶大脑的中央控制单元进行处理，进而中央控制单元依据处理结果控制整车线控底盘执行动态驾驶任务。

在一种可选的实施方式中，通过上述车辆驾驶系统可以实现目标车辆的自动驾驶，可选地，上述自动驾驶为有条件自动化的情况下，即在限定的设计运行区域(Operational Design Domain，简称为ODD)内，根据采集好的高精度地图，常规行驶速度保持在0-40km/h之间，在非雨、雪、风暴、沙尘、雾霾等恶劣天气条件下，车辆可以完成典型的动态驾驶任务，其中，上述动态驾驶任务包括但不限于自动行驶、临时停等、减速避让、变道避让等。在具体实施过程中，上述车辆驾驶系统的车辆具备巡航、跟车行驶、动态避障、自动紧急制动、自动变道、站点停靠。另外，自动驾驶失效或超出ODD范围时发出接管请求，驾驶员作出必要的相应措施，同时支持车辆网联化功能，与后台云平台互联，对车辆的运行状态监控。

在一种可选的实施方式中，可以通过使用更高配置的感知传感器，使得车辆的感知能力大幅提升，结合算法的优化升级，提升整车自动驾驶的等级，具备更强的功能，应用的场景可拓展至城市公开道路。

在一种可选的实施方式中，上述车辆驾驶系统可以应用于大型车辆，例如，尺寸在6米以上车型。

可选地，上述中央控制单元包括：信息融合模块、任务决策模块、轨迹规划模块和运动控制模块，其中，信息融合模块用于接收整车感知系统采集的环境信息和/或整车定位系统采集的定位信息，输出第一车辆数据；任务决策模块与信息融合模块连接，任务决策模块用于接收信息融合模块输出的第一车辆数据，并输出第二车辆数据；轨迹规划模块与任务决策模块连接，轨迹规划模块用于接收任务决策模块输出的第二车辆数据，并输出控制指令；运动控制模块与轨迹规划模块连接，运动控制模块用于接收轨迹规划模块输出的控制指令，执行控制指令以控制整车线控底盘执行动态驾驶任务。

在一种可选的实施方式中，上述第一车辆数据包括但不限于当前车辆行为、车辆运动目标点、目标车速等；上述第二车辆数据包括但不限于车辆运动目标点、目标车速等。

在一种可选的实施方式中，上述中央控制单元但不限于信息融合模块、任务决策模块、轨迹规划模块、运动控制模块等，其中，任务决策接收环境信息，输出当前车辆行为、车辆运动目标点、目标车速，并将这些数据传输至规划决策模块；规划决策模块接收任务决策模块的信息，输出车辆运动目标点、目标车速；运动控制模块接收规划决策模块的信息，输出对运动控制模块下发的控制指令，进而运动控制模块控制线控底盘执行动态驾驶任务。需要说明的是，线控底盘可以向上一级模块反馈自身运行状态，实现闭环反馈控制。

可选地，上述整车感知系统包括：第一预设数量的激光雷达、第二预设数量的长距毫米波雷达、第三预设数量的短矩毫米波雷达、第四预设数量的超声波雷达和第五预设数量的摄像头；其中，第一预设数量的激光雷达分别安装在车辆的左前角车灯、右前角车灯下方的同一水平高度上，且与地面的距离为第一预设距离；第二预设数量的长距毫米波雷达安装在车辆的前保险杠处，与地面的距离为第二预设距离，与车辆的纵向中心线重合；第三预设数量的短矩毫米波雷达安装在车辆的四角保险杠上的同一高度处，与车辆的车门的平面角度为预设角度；第四预设数量的超声波雷达安装在车辆的车身侧面；第五预设数量的摄像头安装车辆的前挡玻璃内侧，与车辆的纵向轴线重合。

在一种可选的实施方式中，上述第一预设数量、第二预设数量、第三预设数量、第四预设数量、第五预设数量均可以根据应用场景的需要而设置。

图2是根据本发明实施例的整车感知系统的示意图，如图2所示，该整车感知系统中包括：激光雷达21、摄像头23、长距毫米波雷达25、短矩毫米波雷达27、GPS天线29。可选地，目标车辆搭载的感知传感器包括但不限于2个激光雷达、1个长距毫米波雷达、4个短矩毫米波雷达、4个超声波雷达、1个摄像头。其中，上述激光雷达包括但不限于16线激光雷达、32线激光雷达、40线激光雷达等；上述摄像头包括但不限于单目摄像头、双目摄像头等。上述整车感知系统可以通过加装激光雷达、毫米波雷达、摄像头、高精地图、GPS卫星定位、惯性导航单元等，实现环境信息、车载信息的采集与处理。

在一种可选的实施方式中，2个激光雷达分别安装在车辆左前、右前角车灯下方同一水平高度上，离地高度可以为120cm；长距毫米波雷达安装在与前保险杠相近处，离地高度在60cm，与车辆纵向中心线重合；4个短矩毫米波雷达位于安装在车辆四角保险杠上的同一高度处，雷达与车门平面角度可以为25°-30°之间；摄像头安装前挡玻璃内侧，与车辆的纵向轴线重合；4个超声波安装在车辆的侧面。通过以上的感知传感器的布置，通过智能算法融合，实现了整车周围360°无死角感知。

需要说明的是，在上述实施方式中，在目标车辆上加装先进的感知传感器，以激光雷达和视觉传感器为主、其他传感器为辅，使车辆360°无死角的环境感知与定位能力，最大感知距离可达150m。

在一种可选的实施方式中，上述整车感知系统可以根据场景需求，布局和加装先进感知传感器，使车辆360°无盲区、高可靠的环境感知。

可选地，上述整车定位系统包括：全球定位系统和/或惯性导航单元，其中，全球定位系统和/或惯性导航单元用于为车辆提供实时定位信息。

在一种可选的实施方式中，整车定位系统采用的方案是全球定位系统和/或惯性导航单元，通过算法融合，为车辆在自动驾驶模式下提供高精度级别的定位。需要说明的是，上述高精度级别的定位包括但不限于厘米级定位等。

可选地，上述全球定位系统的两条天线安装在车辆的车顶，两条天线连线与车辆的中轴线重合。

在一种可选的实施方式中，上述全球定位系统的两条天线可以安装在车顶，两条天线连线保证与车辆的中轴线重合，车顶的天线可以接收来自卫星的定位信号，结合地面的基准站，通过差分定位技术，为车辆提供实时位置信息。

可选地，上述惯性导航单元包括：第六预设数量的相互交互的单轴加速度计和第七预设数量的互相正交的单轴陀螺仪，单轴加速度计、单轴陀螺仪分别安装在车辆的电气柜内，同时与车辆的车载坐标系平行。

在一种可选的实施方式中，上述第六预设数量包括但不限于3个，上述第七预设数量包括但不限于3个。上述惯性导航单元可以包括3个相互交互X/Y/Z的单轴加速度计和3个互相正交的单轴陀螺仪，安装在车内的电气柜内，与车载坐标系平行。上述惯性导航单元是建立在牛顿定律基础上的惯性导航系统，可以不与外界发生任何光电联系，仅靠系统本身就能对车辆进行连续的三维定位和三维定向，可以获取车辆的位姿数据，其中，上述位姿数据包括但不限于位置、速度、姿态信息等。

可选地，上述整车线控底盘包括：执行模块控制器，分别与线控驱动系统、线控制动系统和线控转向系统连接，用于控制车辆的速度、制动和转向。

在一种可选的实施方式中，上述执行模块控制器可以通过CAN总线与线控驱动系统、线控制动系统和线控转向系统连接，其中，在执行模块控制器与线控驱动系统之间、执行模块控制器与线控制动系统之间、执行模块控制器与线控转向系统之间传输相应的控制信号，以实现控制车辆的速度、制动和转向。需要说明的是，上述控制信号包括但不限于速度控制信号、制动控制信号和转向控制信号等。

在上述实施方式中，可以突破目标车辆的前桥载荷高、转向力矩大、气压制动系统压力大等诸多因素，依托纯电动汽车驱动的优势，实现传统客车底盘系统的线控化改造，实现电信号替代机械传动控制车辆。

在一种可选的实施方式中，整车线控底盘可以在传统底盘系统基础上，通过必要的改造，满足上层自动驾驶软件系统控制车辆执行。

可选地，上述线控驱动系统包括：整车控制器和电机控制器，其中，整车控制器的一端与执行模块控制器连接，另一端与电机控制器连接。

图3是根据本发明实施例的线控驱动系统的示意图，如图3所示，整车控制器33通过CAN总线分别与执行模块控制器31、电机控制器35连接，其中，在整车控制器33与执行模块控制器31之间、整车控制器33与电机控制器35之间可以传输对应的控制信号。

在一种可选的实施方式中，可以结合车辆的整车控制器控制协议、通讯协议，搭载智能驾驶算法的目标车辆可以通过执行模块控制器直接向整车控制器输出车辆运行决策信息，整车控制器控制电机控制器调整电机转速，实现车辆的速度控制。

可选地，上述线控制动系统包括：电子制动系统、气电双控线性比例继动阀、前轮制动系统和后轮制动系统，其中，气电双控线性比例继动阀的输入端与电子制动系统连接，气电双控线性比例继动阀的输出端分别与前轮制动系统、后轮制动系统连接，电子制动系统与执行模块控制器连接。

图4是根据本发明实施例的线控制动系统的示意图，如图4所示，电子制动系统41通过CAN总线分别与执行模块控制器31、气电双控线性比例继动阀43连接，其中，在电子制动系统41与执行模块控制器31之间、电子制动系统41与气电双控线性比例继动阀43之间可以传输对应的控制信号。而在气电双控线性比例继动阀43的输出端与前轮制动系统45之间、气电双控线性比例继动阀43的输出端与后轮制动系统47之间分别形成气压通路。

在一种可选的实施方式中，由于目标车辆的制动系统采用机械式气压制动，故采用在目标车辆的制动系统加装电子制动系统41(Electronic Brake Systems，简称为EBS)，用EBS阀替换目标车辆的继动阀，其中，EBS阀至少包括气电双控线性比例继动阀43，该气电双控线性比例继动阀43内含压力传感器。上述电子制动系统41至少包括EBS控制器。

在一种可选的实施方式中，目标车辆在制动时，执行模块控制器将控制指令下达至EBS控制器，EBS控制器接收信号后直接控制EBS阀，调节制动压力，实现整车线控制动功能。需要说明的是，目标车辆的制动系统为压力较大的气压制动，通过本申请的上述方式可以实现气压形式制动系统线性控制，从而大大提高了制动控制的精度。

可选地，上述线控转向系统包括：电动助力转向系统、助力转向系统和转向器，其中，电动助力转向系统分别与执行模块控制器、方向盘连接，电动助力转向系统、助力转向系统和转向器采用机械传动。

图5是根据本发明实施例的线控转向系统的示意图，如图5所示，上述电动助力转向系统53通过CAN总线分别与执行模块控制器31、方向盘51连接，其中，在电动助力转向系统53与执行模块控制器31之间、电动助力转向系统53与方向盘51之间可以传输对应的控制信号。而在电动助力转向系统53与助力转向系统55之间、助力转向系统55与转向器57之间则分别采用机械传动。

在一种可选的实施方式中，由于目标车辆的转向系统采用机械式液压助力转向式，故采用在上述转向系统中加装电动助力转向系统53(Electric Power Steering，简称为EPS)。可选地，上述电动助力转向系统53可以安装在目标车辆的转向管柱上；其中，上述电动助力转向系统53包括但不限于转向助力电机、EPS控制器、转角/转矩传感器等部件；上述助力转向系统55包括但不限于电机等。

在一种可选的实施方式中，EPS控制器可以通过CAN总线直接接收来自于执行模块控制器传来的转向角度/转向角速度信号，从而控制电机驱动转向机转动，使车辆做出相应的转向动作，以实现整车线控转向功能。另外，EPS控制器还可以通过CAN总线直接接收来自于方向盘传来的转向角度/转向角速度信号，从而控制电机驱动转向机转动，使车辆做出相应的转向动作，以实现整车线控转向功能。

实施例2

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，该车辆包括上述中任意一项的车辆驾驶系统。

在一种可选的实施方式中，上述车辆包括但限于新能源汽车，例如，纯电动汽车、混合动力汽车等。当然，也可以应用在传统的汽车中，例如，以汽油或者柴油等为燃料的汽车。具体地，可以在上述车辆中安装或者部署上述中任意一项的车辆驾驶系统。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。