一种紧急车道保持的系统及其控制方法与流程

1.本发明公开了一种紧急车道保持的系统及其控制方法，属于汽车控制领域。


背景技术：

2.车道保持系统是目前车辆安全辅助驾驶领域比较常见的一种智能驾驶技术，通过控制电子助力转向(eps)系统为驾驶员提供转向控制，提高驾驶舒适性。该系统一般通过安装在车辆前部的单目摄像头，实时采集前方车道相关信息，测量车辆相对于左侧和右侧车道线的距离和方位，有车道居中保持辅助和车道偏离预防辅助两种类型，前者让本车保持在车道中间，后者将本车控制在自身车道内。
3.但上述车道保持系统仅适用于不同类型(实线、虚线、双线和点状线)和颜色(白色、黄色)的道路交通边线，以及没有车道线的路沿。且无法探测邻近车道对向来车和后方超越车辆等车流信息，故不能有效避免与邻近车道的车辆发生碰撞。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有车道保持系统不能有效避免与邻近车道的车辆发生碰撞的问题，提出一种紧急车道保持的系统及其控制方法。
5.本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
6.一种紧急车道保持的系统，包括：前雷达传感器、前视摄像头、左后角雷达传感器、右后角雷达传感器、下位机和上位机，所述前雷达传感器、前视摄像头、左后角雷达传感器、右后角雷达传感器、下位机和上位机通过电性连接在一起，所述前雷达传感器设置在车辆的车身前端，所述前视摄像头设置在车辆的车身顶部，所述左后角雷达传感器和右后角雷达传感器车辆的车身后两侧，所述下位机设置在所述车辆的驾驶室底部，所述上位机设置在所述车辆的驾驶室内。
7.一种紧急车道保持的系统的控制方法，具体步骤包括：
8.步骤s10，通过所述前雷达传感器、前视摄像头、左后角雷达传感器和右后角雷达传感器分别获取前方环境数据、前方深度图像数据、左侧环境数据和右侧环境数据；
9.步骤s20，通过前方环境数据、前方深度图像数据、左侧环境数据、右侧环境数据和神经网络所需数据得到障碍详尽数据。
10.优选的是，所述神经网络所需数据包括：地形数据、特殊天气数据、常见障碍物形式数据。
11.本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
12.本发明在判定系统功能使能时，综合考虑了车辆运行状态、驾驶员驾驶行为和道路环境状况三方面因素。且道路环境信息融合了摄像头和雷达的数据，不仅包含前方车道相关信息，还有临近车道对向来车和后方超越车辆等车流信息。该系统适用于多地形道路。多目标道路环境信息的加入，车辆目标的融合确认，进一步增强驾驶的安全性，防止车辆发生无意识的车道偏离，避免与邻近车道的车辆或者道路边沿发生碰撞。
附图说明
13.本发明共有附图3幅，其中：
14.图1是本发明的结构示意图。
15.图2是本发明的紧急车道保持功能使能原理示意图。
16.图3是本发明的紧急车道保持控制激活条件示意图。
17.其中，1
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前雷达传感器，2
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前视摄像头，3
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左后角雷达传感器，4
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右后角雷达传感器，5
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下位机，6
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上位机。
具体实施方式
18.以下根据附图1
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3对本发明做进一步说明：
19.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.如图1所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种紧急车道保持的系统，包括：前雷达传感器1、前视摄像头2、左后角雷达传感器3、右后角雷达传感器4、下位机5和上位机6，前雷达传感器、前视摄像头、左后角雷达传感器、右后角雷达传感器、下位机和上位机通过电性连接在一起，前雷达传感器1设置在车辆的车身前端，，负责实时采集邻近车道对向来车信息。前视摄像头设置在车辆的车身顶部，负责实时采集前方车道相关信息、以及前方车道邻近车道车流信息。左后角雷达传感器和右后角雷达传感器车辆的车身后两侧，实时采集邻近车道超越车辆信息。
23.前面介绍完前雷达传感器1、前视摄像头2、左后角雷达传感器3和右后角雷达传感器4、的安装位置，接下里介绍控制它们的下位机5和上位机6。首先，下位机5为一个plc(内含一个stm32单片机)，用来获取前方各个感知单元传回的数据，并传递给上位机6。因此，安装在车辆驾驶室内下部，节省了驾驶室内有限的空间。上位机6为一台独立计算机，用于对各感知单元所获数据进行处理。因此安装在车辆驾驶室内中间部位，有利于人员观察和维护。
24.一种紧急车道保持的系统的控制方法，具体步骤包括：
25.步骤s10，通过所述前雷达传感器、前视摄像头、左后角雷达传感器和右后角雷达传感器分别获取前方环境数据、前方深度图像数据、左侧环境数据和右侧环境数据，前方环境数据为邻近车道对向来车信息，前方深度图像数据为前方车道相关信息、以及前方车道
邻近车道车流信息，左侧环境数据和右侧环境数据分别为左侧和右侧邻近车道超越车辆信息。
26.步骤s20，通过前方环境数据、前方深度图像数据、左侧环境数据、右侧环境数据和神经网络所需数据得到障碍详尽数据，神经网络所需数据包括：地形数据、特殊天气数据、常见障碍物形式数据。
27.如图2所示，系统在判定功能使能状态时，需要综合考虑车辆运行状态、驾驶员驾驶行为和道路环境状态三方面的因素。通过can网络获取车辆运行状态和驾驶员驾驶行为信息；通过系统硬件1、2、3和4感知道路环境状态信息。
28.系统可以通过can网络实时感知车辆当前的运行状态，获取“输入1”到“输入7”的采集信息。其中：
29.输入1：系统可获知整车供电模式；
30.输入2：系统可获知车辆当前行驶速度；
31.输入3：系统可获知本车当前横摆角姿态，进而获知本车是在直线行驶还在有转弯趋势；
32.输入4：系统可获知电子稳定程序(esp)本地功能是否激活并控制车辆；
33.输入5：系统可获知车道居中保持辅助(lcp)功能是否开启。
34.通过“输入1”到“输入5”的采集信息，可获得三项子功能使能通用的输入条件。
35.输入6：系统可获知紧急车道保持(elk)系统请求驾驶员接管的时间，进而获知该时长是否大于等于系统最长作用时间；
36.通过“输入6”的采集信息，可获得道路边缘偏离辅助功能的抑制条件之一。
37.输入7：系统可获知本车当前的横向速度，进而获知本车是否无对向来车碰撞风险。
38.通过“输入7”的采集信息，可获得对向来车检测辅助功能的抑制条件之一。
39.系统可以通过can网络实时感知驾驶员当前的驾驶行为，获取“输入8”到“输入15”的采集信息，也是三项子功能使能通用的输入条件。其中：
40.输入8：系统可检测驾驶员是否操作了紧急车道保持系统(elk)开关；
41.输入9：系统可检测驾驶员是否操作换挡杆，使得变速箱处于前进挡；
42.输入10：系统可检测驾驶员是否操作了转向开关；
43.输入11：系统可检测驾驶员是否操作了危险警报灯开关；
44.输入12：系统可检测驾驶员操作方向盘的手力矩大小，以及驾驶员手力矩方向与elk请求力矩方向是否相同，进而检测驾驶员是否主动介入，同时检测驾驶员是否脱手方向盘；
45.输入13：系统可检测驾驶员操作方向盘的速度，进而检测驾驶员是否实施主动转向；
46.输入14：系统可检测驾驶员踩下制动踏板的力度；
47.输入15：系统可检测驾驶员是否主动变道，及表示车辆的自身车道发生了改变，例如驾驶员驾驶本车中心线偏出了当前车道边线。
48.系统可以通过系统硬件1、2、3和4实时感知当前道路环境的状况信息，获取“输入16”到“输入21”的采集信息。其中：
49.输入16：系统通过1
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前视摄像头，可获知本车前方的车道是直路还是弯路，若为弯路并可获知弯道的半径，从而判断本车当前是否即将行驶如弯道；
50.输入17：系统通过1
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前视摄像头，可获知本车前方当前车道的宽度；
51.输入18：系统通过1
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前视摄像头，可获知本车距离两侧车道线的距离，进而可知本车在当前车道内的位置、本车是否压线行驶。
52.通过“输入16”到“输入18”的采集信息，可获得三项子功能使能通用的输入条件。
53.输入19：系统通过1
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前视摄像头，可获知系统是否探测到相关侧车道边界，进而获知自车道是否丢失；
54.通过“输入19”的采集信息，可获得道路边缘偏离辅助功能的抑制条件之一。
55.输入20：系统通过2
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前雷达，可获知是否检测到相关侧对向来车，进而获知对向来车是否丢失；
56.通过“输入20”的采集信息，可获得对向来车检测辅助功能的抑制条件之一。
57.输入21：系统通过3
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角雷达
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右后和4
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角雷达
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左后，可获知是否检测到相关侧超越车辆，进而获知邻近车道后方超车车辆是否丢失。
58.通过“输入21”的采集信息，可获得后方超越车辆检测辅助功能的抑制条件之一。
59.以上，“输入1”到“输入6”、“输入8”到“输入15”、“输入16”到“输入19”是系统中道路边缘偏离辅助功能使能的输入条件；“输入1”到“输入5”、“输入7”、“输入8”到“输入15”、“输入16”到“输入18”、“输入20”是系统中对向来车检测辅助功能使能的输入条件；“输入1”到“输入5”、“输入8”到“输入15”、“输入16”到“输入18”、“输入21”是系统中后方超越车辆检测辅助功能使能的输入条件。
60.如图3所示，在系统功能使能状态下，记录如下所述事件，分别从道路边缘偏离辅助、对向来车检测辅助和后方超越车辆检测辅助三个子功能的角度，判定系统控制激活状态。其中：
61.事件(1)：本车后轮边缘穿越马路牙子的时间，该时间可实车动态标定；
62.事件(2)：本车进入车道边沿内边缘一定距离的作用区域，该距离可实车动态标定，同时不同距离对应不同的灵敏度；
63.同时满足事件(1)和(2)，道路边缘偏离辅助功能控制激活。
64.事件(3)：对向来车与本车的相对速度，当两车相对速度大于某阈值，则认为两车有碰撞风险；
65.事件(4)：对向来车与本车边缘的横向距离，若该距离小于某阈值，则说明两车可能发生碰撞；
66.事件(5)：相邻车道本车与对向来车的碰撞时间，若该时间小于某阈值，则代表两车存在碰撞风险；
67.事件(6)：相邻车道本车与对向来车的纵向距离，若该距离小于某阈值，则表示两车可能会发生碰撞；
68.同时满足事件(3)、(4)、(5)和(6)，对向来车检测辅助功能控制激活。
69.事件(7)：相邻车道本车与后方超越车辆时间是否有可识别的车道线；
70.事件(8)：自车与目标车辆一侧的车道线距离是否过近；
71.事件(9)：在bsm(blind spot monitor盲点监测)区域检测到车辆，相邻车道本车
与后方超越车辆的纵向距离小于等于某阈值，或者在cvw(closing vehicle monitor接近车辆监测)区域检测到车辆，相邻车道本车与后方超越车辆的纵向距离大于某阈值，且两车碰撞时间小于某阈值，说明两车可能发生碰撞；
72.同时满足事件(7)、(8)和(9)，后方超越车辆检测辅助功能控制激活。
73.上述任一子功能在使能状态下控制激活，则紧急车道保持系统控制激活。
74.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。