基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统及方法与流程

1.本技术涉及辅助驾驶技术领域，特别涉及基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统及方法。


背景技术：

2.为了维护道路交通秩序，预防和减少交通事故，保护人身安全，保护公民、法人和其他组织的财产安全及其他合法权益，提高道路通行效率，政府制定了交通规定引导车主理性驾驶，如限速规定、打光规定等等。对交通道路制定规章制度时，需要考虑到交通道路依托于现实环境的复杂和可变性。一段道路，从建设完毕，到投入使用，再到使用一段年限，它可能因为外界的自然环境在任意路段遭受不同程度的磨损，而在产生较严重的损耗时，若按照同样的行驶标准继续使用，则极有可能发生严重的交通事故。但目前的交通规定对于不同车辆、路况存在一刀切的情况，并没有针对特定路况和不同车辆提出有区分度的驾驶方案。


技术实现要素：

3.本技术为解决上述技术问题，提出了一种基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统及方法，根据当前的道路情况和车辆情况生成有针对性的辅助驾驶指导方案，并发送到车辆端，辅助车辆驾驶。
4.本技术的目的通过如下技术方案实现：基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，包括：位于车辆上的行车状态生成器和位于服务器端的驾驶辅助信息生成器，所述行车状态生成器和驾驶辅助信息生成器通讯连接；所述车辆上安装有与行车状态生成器连接的信息采集器，信息采集器采集车辆运行数据并发送至行车状态生成器，行车状态生成器根据所述车辆运行数据生成行车状态信息，并将行车状态信息发送至所述驾驶辅助信息生成器，驾驶辅助信息生成器根据接收到的行车状态信息生成驾驶调节方案，并发送至对应车辆。
5.本技术中，将行车状态信息生成和驾驶辅助信息生成分开进行，由行车状态生成器生成的行车状态信息经由通信控制器发送到后端服务器进行处理，前后端分离部署，由此减少了在车辆端进行配置的硬件要求，实现了设备的轻量化，同时数据是经由5g网络进行高速传输的，又满足了实时性。
6.作为优选，所述行车状态信息包括车辆所运行路段的路段位置、道路路况信息和车辆工况信息。
7.作为优选，所述信息采集器采集车辆运行数据包括：采集车辆到路面沿垂直方向的第一加速度，基于所述第一加速度得到沿垂直方向上的道路倾斜角信息；所述信息采集器采集车辆行驶方向的角速度和车辆速度，根据所述角速度和车辆速度得到车辆行驶方向上的道路曲线半径信息；根据所述道路倾斜角信息和道路曲线半径信息生成道路形状信息；采集车辆所行驶路段周围障碍物情况生成道路障碍信息；所述行车状态生成器结合道
路形状信息和道路障碍信息得到道路路况信息。
8.作为优选，所述信息采集器包括多个安装在车辆上的传感器。
9.本技术中，传统的驾驶辅助系统，若需要满足基于行车状态信息的需求，需要用于对道路上行驶的车辆进行成像的装置以及用于处理和分析捕获的图像数据的装置。因此，需要高规格的cpu和大容量内存，导致配置变得复杂，成本增加。本技术中，行车状态生成器不使用用于对道路上行驶的车辆进行成像的装置和用于处理和分析图像数据的装置，基于作用在道路上行驶的车辆上的传感器值生成道路路况信息，并存储生成的道路路况信息，不需要任何高规格cpu或大容量内存，也不会导致配置复杂化或成本增加。此外，存储生成的道路路况信息使得能够处理和向外传输生成的道路路况信息，从而可以有效地利用道路路况信息，而且使得本系统的配置要求非常轻量化。
10.作为优选，所述驾驶调节方案包括操作辅助信息和控制辅助信息。
11.作为优选，所述车辆上还设置有与所述驾驶辅助信息生成器通讯连接的驾驶操作辅助装置和行驶控制辅助装置；所述驾驶调节方案包括操作辅助信息和控制辅助信息；所述驾驶辅助信息生成器将操作辅助信息和控制辅助信息分别发送至驾驶操作辅助装置和行驶控制辅助装置。
12.作为优选，所述驾驶操作辅助装置为显示器或扬声器。
13.作为优选，所述行驶控制辅助装置为辅助减速和/或加速的制动ecu。
14.本技术还提供了一种基于行车状态信息的驾驶辅助指导方法，包括：采集车辆运行数据，根据车辆运行数据生成行车状态信息，并将行车状态信息发送至服务器端；所述行车状态信息包括所运行路段的路段位置、道路路况信息和车辆工况信息；所述服务器端接收行车状态信息，从接收到的行车状态信息中提取所属路段位置，与前一次接收到的该路段位置的道路路况信息进行对比，若道路状态未发生改变，则调取前一次的辅助驾驶信息；若道路状态发生改变，则重新生成对应的辅助驾驶信息；从接收到的行车状态信息中提取车辆工况信息，通过车辆工况信息结合辅助驾驶信息生成驾驶调节方案发送至对应车辆。
15.作为优选，所述道路路况信息包括道路形状信息和道路障碍信息；根据车辆到路面沿垂直方向的第一加速度得到道路倾斜角信息，根据车辆行驶方向的角速度和车辆速度得到车辆行驶方向上的道路曲线半径信息；根据所述道路倾斜角信息和道路曲线半径信息生成道路形状信息。
附图说明
16.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：
17.图1为基于行车状态信息的驾驶辅助指导方法流程图；
18.图2为基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统框图。
具体实施方式
19.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围
完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，本技术中所述车辆一般是指机动车。
20.基于行车状态信息的驾驶辅助指导方法，如图1所示，包括：采集车辆运行数据，根据车辆运行数据生成行车状态信息，并将行车状态信息发送至服务器端；行车状态信息包括所运行路段的路段位置、道路路况信息和车辆工况信息。
21.服务器端接收行车状态信息，从接收到的行车状态信息中提取所属路段位置，与前一次接收到的该路段位置的道路路况信息进行对比，若道路状态未发生改变，则调取前一次的辅助驾驶信息；若道路状态发生改变，则重新生成对应的辅助驾驶信息；从接收到的行车状态信息中提取车辆工况信息，通过车辆工况信息结合辅助驾驶信息生成驾驶调节方案发送至对应车辆。其中，驾驶调节方案包括用于辅助驾驶操作的操作辅助信息和用于辅助车辆行驶控制的控制辅助信息。
22.根据车辆到路面沿垂直方向的第一加速度得到道路倾斜角信息，根据车辆行驶方向的角速度和车辆速度得到车辆行驶方向上的道路曲线半径信息；根据道路倾斜角信息和道路曲线半径信息生成道路形状信息。此外，还可通过用于检测障碍信息的红外传感器获取道路路障信息，道路形状信息和道路路障信息综合得到道路路况信息。
23.基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，用于实现上述驾驶辅助指导方法，如图2所示，包括车辆端和服务器端。服务器端用于接收来自多个车辆端的行车状态信息，进行一对多的集中管理。
24.车辆端包括信息采集器和行车状态生成器，服务器端包括行车状态信息数据库和驾驶辅助信息生成器，行车状态生成器和驾驶辅助信息生成器通讯连接。由行车状态生成器生成的行车状态信息经由通信控制器发送到后端服务器用于驾驶辅助信息生成。将行车状态信息生成和驾驶辅助信息生成分开进行，前后端分离部署，减少了对车辆端硬件配置的要求，实现车辆端的轻量化，同时数据传输通过5g网络实现，保证了数据传输的实时性。本实施例应用于移动对象是机动车辆的情况，通过信息采集器采集道路和车辆信息，发送至行车状态生成器，由行车状态生成器生成行车状态信息发送给服务器端，服务器端根据接收到的行车状态信息生成驾驶辅助指导信息，回传给车辆。其中，行车状态信息包括路段位置、道路路况信息和车辆工况信息。
25.本实施例中，通过采集车辆到路面沿垂直方向的第一加速度，基于第一加速度得到沿垂直方向上的道路倾斜角信息；采集车辆行驶方向的角速度和车辆速度，根据角速度和车辆速度得到车辆行驶方向上的道路曲线半径信息；根据道路倾斜角信息和道路曲线半径信息生成道路形状信息；采集道路路障信息，道路形状信息和道路路障信息综合得到道路路况信息；采集当前车辆位置，根据车辆位置定位到路段位置。
26.传统的驾驶辅助系统，若需要满足获取行车状态信息的需求，需要在道路上行驶的车辆上安装成像装置以及用于处理和分析成像装置捕获的图像数据的装置。因此，需要高规格的cpu和大容量内存，导致车辆端配置变得复杂，成本增加。本技术提出的方案则有效地解决了这个问题，车辆端只需要获取传感器的数值，通过行车状态生成器生成行车状态信息即可，后续的驾驶辅助指导信息则是由服务器端的运算模型进行处理，因此对车辆端设备的运算力要求不高，不需要高规格的cpu和大容量内存，由此规避了这个问题。所有用户的采集数据成为行车状态生成器的训练数据，使得该生成器不断地迭代优化，以适应道路随着环境变化的复杂现实情况，而且可以适应不同车辆的各种行车情况。服务器端可
以根据行车状态信息虚拟仿真现实的行车场景，反馈至车辆端，方便用户对行车情况进行直观的观察。另外，将行车状态信息入库存储便于对路况的改变以时间为维度进行质量检测。
27.从车辆端获取的行车状态信息，由服务器端建构的行车状态信息数据库处理后，传输至驾驶辅助信息生成器进行处理。行车状态信息数据库的处理，包括： (i)对冗余数据和噪声数据进行剔除；(ii)对道路路况信息的关键数据进行判断，若此段道路的形状信息与先前存储的形状信息的区分小于某个阈值，则认为此段道路形状并未发生改变，则保持原数据而不将新数据入库；(iii)若此段道路的形状信息与先前存储的形状信息的区分大于某个阈值，则认为此段道路形状发生了较为明显的改变，需存储进数据库内。经过对道路路况信息的分析研究，此数据库的构建实现了增删改查道路路况信息的高效性
28.驾驶辅助信息生成器根据接收到的行车状态信息生成驾驶调节方案，并发送至对应车辆。
29.驾驶辅助信息生成器包括驾驶辅助信息生成模型和驾驶辅助信息数据库。对行车状态信息数据库分发的行车状态信息，先由驾驶辅助信息生成器进行判断。 (i)若此段道路形状并未发生改变，则直接调用存储在驾驶辅助信息数据库内对应路段的驾驶辅助信息即可；(ii)若此段道路形状发生了较为明显的改变，需要由驾驶辅助信息生成模型生成新的驾驶辅助信息并存入驾驶辅助信息数据库。从接收到的行车状态信息中提取车辆工况信息，通过车辆工况信息结合辅助驾驶信息生成驾驶调节方案发送至对应车辆。驾驶调节方案包括操作辅助信息和控制辅助信息。
30.值得一提的是，驾驶辅助信息生成模型是采用图神经网络结构的自学习模型，根据输入的数据更迭完成自身的迭代优化。图神经网络是可以直接应用于图的神经网络，采用图神经网络相比传统的图分析方法的好处是，传统图分析方法在应用算法前，需要以一定的置信度获得图形的先验知识，即它对研究图本身没有任何意义，更重要的是，传统图分析方法没有办法执行图级别分类。
31.本实施例中，驾驶辅助信息生成模型，采用图神经网络进行训练的流程包括： (i)接收带有标注信息的行车状态信息；(ii)对所述样本集中的行车状态信息进行主成分分析标准化处理，得到适配本训练过程的标准图，此标准图的节点代表行车状态信息的不同属性，节点与节点的连接代表着不同属性间的相互关联；而所有节点都直接或间接地关联到行车结果节点，借此能够描述不同行车状态信息不同属性的值与行车结果节点取值的关系；(iii)将经过标准化处理的标准图输入图神经网络，所述图神经网络采用深监督方法计算损失，对网络参数进行更新，直到损失函数的输出达到预设值，即得到轻量级图神经网络。
32.如上所述的训练流程，训练过程中使用的行车状态信息样本集包括行车结果，行车结果包括多种行车结果状态，其中包括行车顺利的状态，而训练的过程就是为了推演出在当前行车状态信息前提下，为满足行车顺利的最优驾驶辅助方案。
33.驾驶辅助信息生成模型的运行及检测流程包括：(i)接收待处理的行车状态信息；(ii)对行车状态信息进行主成分分析标准化处理；得到的是适配本训练过程的标准图；(iii)将经过标准化处理的标准图输入图神经网络，从行车结果节点反演得到在此图结构下，即此行车状态前提下最优的驾驶辅助方案。
34.进一步地，车辆端的配置包括行车状态生成器、can(控制器局域网)通信器、gnss(全球导航卫星系统)接收器、电源控制器以及广域通信器。行车状态生成器配置有微型计算机。
35.一方面，can通讯器与安装在车辆上的信息采集器、驾驶操作辅助装置和行驶控制辅助装置连接。信息采集器包括加速度传感器、角速度传感器、红外传感器以及车速传感器，当can通讯器通过can接收到加速度传感器、角速度传感器和车速传感器检测到的传感器值时，can通讯器将接收到的传感器值输出到行车状态生成器。红外传感器安装于车辆周围，用于获取道路路障信息。
36.另一方面，can通讯器将来自服务器端的操作辅助信息输出至驾驶操作辅助装置，并将控制辅助信息输出至行驶控制辅助装置。驾驶操作辅助装置是辅助驾驶员操作的装置。例如，它是一个显示器，用于显示驾驶辅助指引(例如，提醒驾驶员注意行人的指引)，或者是一个扬声器，用于以声音输出此类指引。行驶控制辅助装置是辅助车辆行驶控制的装置。例如，辅助减速的制动ecu(电子控制器)或辅助加速的加速ecu。
37.gnss接收器接收卫星信号，获取代表车辆当前位置的坐标(纬度、经度和高度)，输出到行车状态生成器.
38.电源控制器监控acc(附件)信号。当检测到acc信号从off(0)切换到on (1)时，电源控制器开始向每个功能块提供由车载电池提供的工作电源，从而唤醒整个设备(唤醒状态)。当检测到acc信号从on(1)切换到off(0)时，电源控制器停止向每个功能块提供操作电源，从而使整个设备处于睡眠状态。电源控制器可替代地被配置为通过监视can的ig(点火)信号和唤醒信号在唤醒状态和睡眠状态之间切换整个设备。
39.广域通信器通过通信网络与服务器进行数据通信。行车状态生成器从can通讯器获取信息采集器的传感器值，根据传感器值得到道路路况信息和车辆工况信息；从gnss接收器获取代表当前车辆位置的坐标，根据车辆当前位置的坐标推断出当前车辆所属路段。
40.通过通信控制器，道路路况信息和辅助信息经由通信网络从广域通信器发送到服务器。通信控制器可以使得在任何时刻发送道路路况信息和车辆工况信息。例如，可以在acc信号从接通变为断开之后，即，在道路路况信息发生器从唤醒状态变为睡眠状态之前，立即发送信息。通信控制器可以使得在道路路况信息生成器生成道路路况信息之后立即发送生成的道路路况信息。即，通信控制器使得实时发送生成的道路路况信息和车辆工况信息成为可能。
41.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，其特征在于，包括：位于车辆上的行车状态生成器和位于服务器端的驾驶辅助信息生成器，所述行车状态生成器和驾驶辅助信息生成器通讯连接；所述车辆上安装有信息采集器；所述信息采集器采集车辆运行数据并发送至行车状态生成器，行车状态生成器根据所述车辆运行数据生成行车状态信息，并将行车状态信息发送至驾驶辅助信息生成器，驾驶辅助信息生成器根据接收到的行车状态信息生成驾驶调节方案，并发送至对应车辆。2.根据权利要求1所述的基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，其特征在于，所述行车状态信息包括车辆所运行路段的路段位置、道路路况信息和车辆工况信息。3.根据权利要求2所述的基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，其特征在于，所述信息采集器采集车辆运行数据，包括：采集车辆到路面沿垂直方向的第一加速度，基于所述第一加速度得到沿垂直方向上的道路倾斜角信息；所述信息采集器采集车辆行驶方向的角速度和车辆速度，根据所述角速度和车辆速度得到车辆行驶方向上的道路曲线半径信息；根据所述道路倾斜角信息和道路曲线半径信息生成道路形状信息；采集车辆所行驶路段周围障碍物情况生成道路障碍信息；所述行车状态生成器结合道路形状信息和道路障碍信息得到道路路况信息。4.根据权利要求3所述的基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，其特征在于，所述信息采集器包括多个安装在车辆上的传感器。5.根据权利要求1所述的基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，其特征在于，所述驾驶调节方案包括操作辅助信息和控制辅助信息。6.根据权利要求5所述的基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，其特征在于，所述车辆上还设置有与所述驾驶辅助信息生成器通讯连接的驾驶操作辅助装置和行驶控制辅助装置；所述驾驶辅助信息生成器将操作辅助信息和控制辅助信息分别发送至驾驶操作辅助装置和行驶控制辅助装置。7.根据权利要求6所述的基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，其特征在于，所述驾驶操作辅助装置为显示器或扬声器。8.根据权利要求6所述的基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，其特征在于，所述行驶控制辅助装置为辅助减速和/或加速的制动ecu。9.基于行车状态信息的驾驶辅助指导方法，适用于权利要求1-8任一所述的驾驶辅助指导系统，其特征在于，包括：采集车辆运行数据，根据车辆运行数据生成行车状态信息，并将行车状态信息发送至服务器端；所述行车状态信息包括所运行路段的路段位置、道路路况信息和车辆工况信息；所述服务器端接收行车状态信息，从接收到的行车状态信息中提取所属路段位置，与前一次接收到的该路段位置的道路路况信息进行对比，若道路状态未发生改变，则调取前一次的辅助驾驶信息；若道路状态发生改变，则重新生成对应的辅助驾驶信息；从接收到的行车状态信息中提取车辆工况信息，通过车辆工况信息结合辅助驾驶信息生成驾驶调节方案发送至对应车辆。10.根据权利要求9所述的基于行车状态信息的驾驶辅助指导方法，其特征在于，所述道路路况信息包括道路形状信息和道路障碍信息；根据车辆到路面沿垂直方向的第一加速度得到道路倾斜角信息，根据车辆行驶方向的
角速度和车辆速度得到车辆行驶方向上的道路曲线半径信息；根据所述道路倾斜角信息和道路曲线半径信息生成道路形状信息。

技术总结
本申请公开了基于行车状态信息的驾驶辅助指导系统，包括：位于车辆上的行车状态生成器和位于服务器端的驾驶辅助信息生成器，所述行车状态生成器和驾驶辅助信息生成器通讯连接；所述车辆上安装有与行车状态生成器连接的信息采集器，信息采集器采集车辆运行数据并发送至行车状态生成器，行车状态生成器根据所述车辆运行数据生成行车状态信息，并将行车状态信息发送至所述驾驶辅助信息生成器，驾驶辅助信息生成器根据接收到的行车状态信息生成驾驶调节方案，并发送至对应车辆。本申请还公开了基于行车状态信息的驾驶辅助指导方法。本申请根据当前的道路情况和车辆情况生成有针对性的辅助驾驶指导方案，并发送到车辆端，辅助车辆驾驶。车辆驾驶。


技术研发人员：陆启荣 戴杰 柳晖 郑艺扬 王加义 杨明
受保护的技术使用者：浙江高信技术股份有限公司
技术研发日：2022.02.14
技术公布日：2023/8/23