一种超车控制系统及方法与流程

本发明涉及的是车辆控制，具体地指一种超车控制系统及方法。

背景技术：

1、目前，在乘用车主动安全技术领域，针对车辆超车过程的侧向碰撞风险防控主要依赖于传统的盲区监测系统（bsd）和紧急制动系统（aeb）。现有技术的主流实现方案通常基于单一的环境感知数据源（如仅依靠侧向雷达监测盲区），当系统探测到相邻车道有车辆进入盲区时，仅通过点亮后视镜警示灯进行被动提醒；或者在探测到即将发生追尾碰撞时，直接触发最大减速度的紧急制动。

2、然而，上述现有技术在实际应用中存在以下显著的局限性：

3、缺乏驾驶员意图与操作状态的耦合判断。现有系统在监测到侧方风险时，往往忽略了对驾驶员当前操作行为的识别。当驾驶员已经察觉风险并进行紧急转向或制动操作时，系统若仍强行介入制动或转向，极易与驾驶员的操作发生冲突，导致人机对抗，反而引发车辆失稳或意外转向；反之，若驾驶员毫无察觉且无操作，系统介入的时机往往滞后，无法预留足够的避险空间。

4、场景适应性差，控制策略单一。现有技术通常无法区分右侧车辆切入与本车主动超车这两种截然不同的驾驶场景，采用一刀切的预警或制动逻辑。特别是在本车未完成超车即强行并线的危险工况下，现有系统缺乏有效的分级预警与加速干预机制，无法辅助驾驶员快速脱离危险区域。

5、控制权切换逻辑生硬，影响驾乘体验。现有的人机共驾系统在由系统接管或由系统交还控制权给驾驶员时，通常采用阶跃式的指令切换，导致车辆加速度或减速度突变，产生明显的顿挫感，甚至引发乘员恐慌，降低了辅助驾驶系统的接受度。

6、存在功能安全隐患。现有辅助驾驶系统为防止偏离车道常介入转向控制，但在超车这一高风险横向移动场景中，系统主动控制转向极易与驾驶员的转向输入产生冲突，存在重大安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的就是要提供一种超车控制系统，本发明能够精准识别超车场景、深度融合驾驶员操作意图、实现平顺人机协同且不介入转向控制。

2、为实现此目的，本发明所设计的一种超车控制系统，它包括：

3、场景判别模块用于根据驾驶员操作数据，判断驾驶员当前操作状态，基于本车周边的车辆环境信息和驾驶员当前操作状态，判断车辆当前是否处于右侧车辆切入场景或本车超车场景；

4、决策控制模块用于在车辆处于右侧车辆切入场景且驾驶员当前操作状态为紧急操作状态时，则输出监控指令；

5、在车辆处于右侧车辆切入场景且驾驶员当前操作状态为正常操作状态，同时预测碰撞时间小于预设阈值时，根据本车与右侧车辆的初始前后距离、本车速度、本车与右侧车辆间距、右侧车辆的转向角度和右侧车辆的速度得到制动所需的刹车加速度，并根据制动所需的刹车加速度输出制动指令；

6、在车辆处于本车超车场景，且监测到本车车身未完全超越被超车辆时驾驶员开始转向，则输出报警指令；若预设时长内未监测到驾驶员修正操作，根据安全超车所需时间、本车与被超车辆的初始前后距离和被超车辆的速度输出安全超车所需时间加速度，根据安全超车所需时间加速度输出加速指令。

7、优选的，所述决策控制模块在判别为右侧车辆切入场景且驾驶员处于正常操作状态时，通过以下公式计算预测碰撞时间；

8、；

9、其中，为本车与右侧车辆间距，为右侧车辆的转向角度，为右侧车辆的速度；

10、当计算得到的预测碰撞时间小于预设阈值时，决策控制模块输出制动指令，并根据以下公式计算制动所需的刹车加速度：

11、；

12、其中，为本车与右侧车辆的初始前后距离，为本车速度。

13、优选的，设时长内未监测到驾驶员修正操作时，则输出安全超车所需时间加速度，先通过以下公式计算安全超车所需时间：

14、；

15、其中，为本车速度，为两车间距，为被超车辆的转向角度；

16、结合安全超车所需时间计算安全超车所需时间加速度：

17、；

18、其中，为本车与被超车辆的初始前后距离，为被超车辆的速度；

19、优选的，根据本车周边的车辆环境信息和驾驶员当前操作状态判断是否处于右侧车辆切入场景或本车超车场景的具体方法为：

20、若本车周边的车辆环境信息显示本车右侧存在向左开启转向灯或实际向左转向的车辆，则判定为处于右侧车辆切入场景；若本车周边的车辆环境信息显示本车与右侧车辆存在纵向重叠，且驾驶员当前操作状态包含油门踏板开度增加或方向盘向左偏转的操作，则判定为处于本车超车场景。

21、优选的，所述监控指令用于将基于本车划分的左侧区域、后侧区域的监测频率提升至设定频率，实时采集该区域内目标车辆的相对速度、行驶距离参数；当监测到基于本车划分的左侧区域或后侧区域存在相对速度大于设定速度阈值且距离小于设定距离阈值的高速靠近车辆时，触发声光组合报警以提示驾驶员规避风险；若监测到基于本车划分的左侧区域、后侧区域内无异常来车，则不触发任何预警或控制干预。

22、优选的，所述决策控制模块在判别为本车超车场景时，若监测到车身未完全超越被超车辆时驾驶员开始转向，则控制所述执行模块输出设定频率的声光报警指令；

23、若预设时长内未监测到驾驶员修正操作，则输出加速指令；

24、在输出加速指令期间，若未监测到油门踏板开度增加量大于设定百分比或方向盘回正角度大于设定角度，则判定为未监测到驾驶员修正操作。

25、优选的，所述决策控制模块还配置有基于置信度的控制权分配策略：

26、当驾驶员操作意图置信度高于第一设定置信度阈值时，完全由驾驶员控制；

27、当所述置信度介于第二设定置信度阈值至第一设定置信度阈值之间时，采取车辆辅助控制模式；

28、当所述置信度低于第二设定置信度阈值且碰撞风险等级为高时，车辆完全由决策控制模块接管控制。

29、优选的，在车辆完全由决策控制模块接管控制期间监测到驾驶员修正操作时，采用s形平滑过渡曲线在预设时间内将控制权交还驾驶员，同时控制本车加速度变化率不超过设定变化率阈值；

30、其中，s形平滑过渡曲线为以sigmoid函数为基础生成的时域控制量变化曲线，该曲线的斜率在起始阶段和结束阶段趋近于零，在中间阶段单调递增，使得输出的加速度、减速度或转向扭矩呈平滑的s形变化。

31、本发明的有益效果：本发明提出了一种超车控制系统及方法，通过构建了基于驾驶员操作意图置信度的分级控制权分配机制，明确界定了系统完全接管、辅助控制及驾驶员主导三种模式的切换边界。特别是在决策控制模块介入制动或加速时，通过实时监测驾驶员操作数据，一旦识别到驾驶员介入意图，系统立即通过s形平滑过渡曲线在100ms至150ms内实现控制权的无感交还。这种机制彻底避免了现有技术中常见的抢方向盘或人机对抗现象，确保了驾驶安全与驾驶员的主观操控感。

32、通过环境感知模块与驾驶员行为识别模块的深度融合，针对右侧车辆切入与本车超车两大高风险场景制定了差异化的主动干预策略。在右侧车辆切入场景中，系统能够根据驾驶员是否处于紧急操作状态，智能切换纯监控报警与主动制动模式，有效弥补了驾驶员反应滞后的缺陷；在本车超车场景中，通过监测车身未完全超越时的转向行为，系统能够及时输出三级声光报警及加速控制指令，辅助驾驶员快速脱离危险区域，极大降低了侧面刮擦与碰撞事故的发生概率。

33、在执行控制指令切换时，摒弃了传统的阶跃式控制量输出，采用了以sigmoid函数为核心的s形平滑过渡曲线。该曲线确保了加速度、减速度在起始和结束阶段的斜率趋近于零，中间阶段平滑过渡，将本车加速度变化率严格限制在2.5m/s3以内。这一技术手段有效消除了因控制权交接导致的车辆动态冲击和顿挫感，显著提升了辅助驾驶模式下乘员的舒适体验，解决了现有系统介入突兀的问题。