一种基于算力分配优化的路端感知共享系统及方法与流程

本发明属于车路感知共享，更具体的是涉及基于算力分配优化的路端感知共享技术。

背景技术：

1、随着经济的发展，汽车的保有量正在逐步上升。在一些重点路段（特别是十字路口和易拥堵路段），经常出现机动车、非机动车和人多的情况，交通情况复杂多变。

2、车路协同系统是基于无线通信，传感器探测等技术获取车辆和道路信息，通过车车通信（v2v），车路通信（v2i)实现信息交互和共享，从而实现车辆和路测设备之间的协调，实现优化使用道路资源，提高交通安全，缓解拥堵等目标。实现车路协同所需的硬件一般可分为车端设备和路端设备。车端设备obu(onborad unit)，主要负责与路端的通信，obu还需要和车端的adas域控制器进行数据交互。路端设备rsu(roadside unit)，主要负责与车端obu通信，另外还包含摄像头，毫米波雷达，激光雷达等感知设备，及数据处理所需的高性能计算单元。路端感知所使用的技术与自动驾驶车端所使用的技术类似，如使用深度学习，点云处理，多传感器融合等技术。

3、车路云协同的控制系统是云控系统，是利用新一代信息与通信技术，将人、车、路、云的物理层、信息层、应用层连为一体，进行融合感知，协同决策与控制，综合提升交通效率和行驶安全的信息物理系统。

4、现在已经有提出通过车路云协同实现路端感知信息数字化和智能化的方案，但是这种方案对路端设备的计算能力要求较高，作为基建设施进行推进，成本较大。

5、例如，专利文献202010818617 .x描述了在道路的配备有智能交通工具公路系统的部分上行进的类似定位的交通工具之间用于感知共享的方法，包括在与被设置成监测道路的路边单元通信的多接入边缘计算集群中执行应用层例程。应用层例程包括：从类似定位的交通工具中的每个收集与多个对象相关联的实时数据；基于实时数据而预测多个对象中的每个的运动；使多个对象中的每个的运动进行对象-匹配；以及基于多个对象中的每个的运动的对象-匹配而执行多个对象的融合。基于多个对象的融合而识别在道路上行进的类似定位的交通工具的位置。将位置通信到类似定位的交通工具中的一个。

6、又如，专利文献202111074451 .6涉及一种车路协同系统路侧感知与车端感知实时匹配方法，包括：步骤1：通过路端传感器采集道路原始数据并传输至路端计算单元；步骤2：路端计算单元处理道路原始数据并得到路端感知融合数据后传输至路端rsu；步骤3：路端rsu将路端感知融合数据转换为标准感知共享数据后进行广播；步骤4：车端obu接收路端rsu广播的标准感知共享数据，并将其转换为路端感知融合数据传输至车端计算单元；步骤5：车端计算单元同时接收车端的传感器原始数据和路端感知融合数据后进行实时目标匹配。

7、以上现有技术，虽然涉及到对路侧感知信息的融合共享，但是其计算处理都还是主要依赖于路端设备，但在感知共享路段车辆和行人数量变多后，路端设备的感知共享处理单元计算压力会变大，不断增大的计算压力会导致越来越高的时延，影响感知共享服务的处理速度。

8、因此，需要一种新的路端感知共享方案来降低路端设备(roadsideunit)的计算压力。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种基于算力分配优化的路端感知共享系统及方法，通过将算力共享模块设置于路端感知设备上，能够在算力不足时，将路端感知设备自身的计算任务分配至车端和/或移动设备上的计算单元进行完成，以解决感知共享路段车辆和行人数量变多后，感知共享处理单元计算压力变大的问题，降低路端设备的计算压力，提供低时延、高性能和处理速度快的感知共享服务，满足感知共享数字化和智能化的目的。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明在一方面提供一种基于算力分配优化的路端感知共享系统，包括路端设备、车端设备和移动端设备。

4、所述路端设备用于感知设备所覆盖路端区域的环境信息，并对感知信息进行融合处理，在算力不足时，将感知融合时所需要完成的计算任务发送至设备覆盖区域的具有空闲算力的车端，或车端和移动端设备，由车端，或车端和移动端完成对应的计算任务后，将计算结果反馈至路端设备。

5、所述车端设备和移动端设备，用于接收路端设备分配至车端设备和移动端设备上的计算任务，计算完成后将计算结果反馈至路端设备。

6、在本发明一个实施例中，在所述路端设备设置有传感器单元、算力分配单元、路端计算单元、算力任务处理单元。

7、所述传感器单元，主要包括v2x模块、感知模块，用于感知设备所覆盖路端区域的环境信息，例如原始道路数据信息等，这里的环境信息包括但不限于机动车信息、非机动车信息、行人信息等；

8、所述路端计算单元，将传感器单元感知到的环境信息，转化为路端感知融合数据。

9、所述算力分配单元，用于收集路端设备所需要完成的计算任务，在路端计算单元判断出算力不足时，将该计算任务拆解后下发给设备所覆盖区域有空闲算力的车端设备，或车端设备和移动端设备。

10、所述算力任务处理单元，用于接收车端和移动端的计算任务结果，并进行处理，将处理结果传输至路端计算单元，由路端计算单元将其转化为对应的感知融合数据。

11、在本发明进一步优选的一个实施例中，所述路端计算单元还用于实时判断路端设备计算压力是否超过阈值，若未超过，则仅由路端计算单元完成计算任务；若超过，由算力分配单元进行计算任务拆解和下发。

12、在本发明进一步优选的一个实施例中，所述算力分配单元是在路端计算单元第一次判断出路端设备计算压力超过阈值是，先将计算任务拆解后下发给设备所覆盖区域有空闲算力的车端的计算单元，由路端设备与车端的计算单元共同完成路端设备的计算任务；在路端计算单元进一步判断路端设备计算压力超过阈值时，再同时将计算任务分配至设备所覆盖区域的车端与移动端的计算单元，由路端设备、车端与移动端的计算单元共同完成路端设备的计算任务。

13、在本发明进一步优选的一个实施例中，所述算力分配单元是在路端计算单元第一次判断出路端设备计算压力超过阈值是，先将计算任务拆解后下发给设备所覆盖区域有空闲算力的车端的计算单元，由路端设备与车端的计算单元共同完成路端设备的计算任务；在路端计算单元进一步判断路端设备计算压力超过阈值时，再同时将计算任务分配至设备所覆盖区域的车端与移动端的计算单元，由路端设备、车端与移动端的计算单元共同完成路端设备的计算任务。

14、在本发明优选的一个实施例中，在车端设备和移动端设备上分别配置有车端计算单元和移动端计算单元，所述车端计算单元和移动端计算单元用于接收路端设备中的算力分配单元分配至车端设备和移动端设备上的计算任务，并由车端计算单元和移动端计算单元完成对应的计算任务，最后将计算结果反馈至路端设备的算力任务处理单元。

15、在本发明优选的一个实施例中，本系统还包括路端展示设备，用于展示通过路端设备所获取到的设备所覆盖路端机动车、非机动车与行人信息。

16、在本发明的第二方面，还提供一种基于算力分配优化的路端感知共享方法，其包括如下步骤：

17、步骤1，路端设备通过传感器单元感知设备所覆盖路端区域的环境信息，并计算处理信息所需要的算力，判断路端设备计算压力是否超过阈值，若未超过，则仅由路端计算单元完成计算任务。

18、步骤2，当超过路端设备计算压力阈值时，算力分配单元收集路端设备所需要完成的计算任务，并将计算任务拆解后下发给设备所覆盖区域有空闲算力的车端的计算单元，由路端设备与车端的计算单元共同完成路端设备的计算任务。

19、步骤3，路端计算单元进一步判断路端设备计算压力是否超过阈值，若未超过，跳转至步骤1。

20、步骤4，当超过路端设备计算压力阈值时，算力分配单元将计算任务拆解后，同时分配至设备所覆盖区域的车端设备与移动端设备的计算单元，由路端设备、车端设备与移动端设备的计算单元共同完成路端设备的计算任务。

21、在本发明的一个实施例中，进一步还包括步骤5， 当车端设备、车端与移动端的计算单元共同完成计算任务后，流程就再次回到步骤1，对下一周期的新的计算任务是否超出计算压力阈值做判断。

22、以上所述路端设备计算压力阈值是根据路端设备cpu性能和设备所负载的传感器性能综合计算得到。

23、进一步，在本发明优选的一个实施例中，所述车端设备和移动端设备的计算单元在完成路端设备的计算任务后，将计算结果反馈至路端设备的算力任务处理单元。所述算力任务处理单元进行处理后，将处理结果传输至路端计算单元，由路端计算单元将其转化为对应的感知融合数据。

24、采用以上技术方案，本发明具有以下优点：

25、1、本发明将算力分配单元与算力任务处理单元设置于路端设备上，可通过算力分配单元将路端设备上的计算任务分配至车端设备和移动端设备的计算单元，由算力任务处理单元接收车端设备和移动端设备的计算单元所完成计算任务的计算结果，并进行处理后再传输至路端计算单元，从而减少路端设备的计算压力，由此可以提供低时延、高性能和处理速度快的感知共享服务，满足感知共享数字化和智能化的目的。

26、2、本发明在假设不涉及隐私问题的情况下，可以同时将路端设备的计算任务分配至车端设备，或车端设备和移动端设备（例如手机）。正常情况下，当路端设备所覆盖区域在车辆与行人越多的情况下，因为其感知共享任务所造成的计算压力越大，但本发明能够在车辆和行人越多的情况下，通过将计算任务分配至车端设备和移动端设备，由此减轻路端设备的计算压力，并减少车端设备和移动端设备计算资源的浪费。

27、3、本发明在分配计算任务时，是根据计算压力大小，分层级的分配计算任务，首先会将算力任务仅分配至车端，在计算压力进一步增大时，再根据由路端和车端的计算单元完成计算任务时的计算压力，再判断是否将计算任务分配至移动端，由此可形成由路端设备与车端的计算单元共同完成路端设备的计算任务，或者由路端设备、车端设备与移动端设备的计算单元共同完成路端设备的计算任务这两种层级。

28、4、本发明还设置了路端展示设备，用于展示通过路端设备所获取到的设备所覆盖路端机动车、非机动车与行人信息，这样其不仅能够将通过路端设备得到的路端感知融合数据通过广播的方式，通知其他具有车联网功能的车辆的同时，还能将感知融合数据通过路端展示设备展示给不具有车联网功能的车辆、非机动车和行人。

29、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。