辅助驾驶系统、相应的车辆、方法、计算机设备和介质与流程

1.本发明涉及车辆领域，更具体而言，涉及一种用于车队的辅助驾驶系统、包括其的车辆及相应的方法、计算机设备和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.车辆编队行驶具有多个优点。例如，车辆编队行驶时，由于车队内跟随队首车辆行驶的车辆受到的空气阻力减小，因此可降低能耗。此外，编队行驶的车辆可基于车车(v2v)通信技术进行无线通信，这便于领队车辆对车队的管理，有利于保障车辆行驶秩序、缓解交通阻塞、降低因塞车而导致的燃油浪费。
3.另一方面，相比于独立行驶的单个车辆，编队行驶的车辆亦面临一些独特的挑战。例如，追尾碰撞是常见的。目前，已经存在针对单个车辆的防止追尾碰撞的方案，但还没有针对车队的解决追尾碰撞的方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种解决方案，其能够避免或降低车队与车队后方的交通参与者发生碰撞的可能性，或者降低碰撞波及的范围和造成的损害，从而提高车队在道路上行驶的安全性。
5.根据本发明的一个方面，提供一种用于车队的辅助驾驶系统，所述辅助驾驶系统包括：
6.危险确定单元，被配置为确定所述车队后方的交通参与者与所述车队的队尾车辆是否存在碰撞危险；
7.路况检测单元，被配置为检测所述车队前方的路况信息；
8.决策提供单元，被配置为：响应于确定存在所述碰撞危险，根据所述路况信息提供用于所述车队的决策。
9.根据本发明的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括：
10.上述的辅助驾驶系统，其中所述车辆尤其是所述车队的队首车辆；或者
11.上述的辅助驾驶系统的路况检测单元和决策提供单元，其中所述车辆尤其是所述车队的队首车辆，所述辅助驾驶系统的危险确定单元位于所述车队的队尾车辆上或位于与所述队首车辆通信的服务器上；或者
12.上述的辅助驾驶系统的路况检测单元，其中所述车辆尤其是所述车队的队首车辆，所述辅助驾驶系统的危险确定单元位于所述车队的队尾车辆上，所述辅助驾驶系统的决策提供单元位于与所述队首车辆和队尾车辆通信的服务器上。
13.根据本发明的又一方面，提供一种用于车队的辅助驾驶方法，所述辅助驾驶方法包括：
14.确定所述车队后方的交通参与者与所述车队的队尾车辆是否存在碰撞危险；
15.检测所述车队前方的路况信息；
16.响应于确定存在所述碰撞危险，根据所述路况信息提供用于所述车队的决策。
17.根据本发明的再一方面，提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在由所述处理器执行时导致上述的辅助驾驶方法被执行。
18.根据本发明的又一方面，提供一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时导致上述的辅助驾驶方法被执行。
19.根据本发明的方案，实时确定车队后方是否存在碰撞危险，并且在确定存在碰撞危险时，基于检测到的车队前方的路况信息提供用于车队的决策。由此，可以避免或降低车队与车队后方的交通参与者发生碰撞的可能性，或者降低碰撞波及的范围和造成的损害，提高车队在道路上行驶的安全性。
附图说明
20.以示例的方式参考以下附图描述本发明的非限制性且非穷举性实施例，其中：
21.图1是示出根据本发明一个实施例的用于车队的辅助驾驶系统的示意图；
22.图2是示意性示出根据本发明一个实施例的用于车队的辅助驾驶方法的流程图；
23.图3是示出本发明适用的一个示例应用场景的示意图。
具体实施方式
24.为了使本发明的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本发明。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
25.图1示意性示出根据本发明一个实施例的用于车队的辅助驾驶系统100。
26.辅助驾驶系统100包括危险确定单元110、路况检测单元120以及决策提供单元130。危险确定单元110与决策提供单元130通信地耦合，路况检测单元120与决策提供单元130通信地耦合。
27.如能理解的，车队的各个车辆可以通过v2v通信技术彼此无线通信。例如，车队的队首车辆可以与车队的其他车辆中的每个通过v2v通信技术彼此无线通信。在第一可能的实现中，危险确定单元110、路况检测单元120以及决策提供单元130可设置于所述车队的队首车辆上。在第二可能的实现中，危险确定单元110可设置于所述车队的队尾车辆上，路况检测单元120和决策提供单元130可设置于所述车队的队首车辆上。
28.危险确定单元110可以被配置为确定所述车队后方的交通参与者与所述车队的队尾车辆是否存在碰撞危险。这里，“交通参与者”应被广义地理解，可以是道路上或上方的参与道路交通和/或占用道路的任何对象，如道路上的行人、骑车人、机动车辆(如汽车、摩托车等)等。
29.可选地，危险确定单元110可以基于所述车队的当前速度、所述交通参与者的当前速度、所述交通参与者的当前加速度以及所述交通参与者与所述队尾车辆之间的当前距离，判断所述交通参与者与所述队尾车辆在预设碰撞时间内是否会发生碰撞，并基于判断结果确定所述交通参与者与所述队尾车辆是否存在碰撞危险。
30.在一个实施例中，当满足以下公式时，危险确定单元110判断所述交通参与者与所
述队尾车辆在预设碰撞时间内会发生碰撞，并确定所述交通参与者与所述队尾车辆存在碰撞危险：
[0031][0032]
其中，v
p
是所述车队的当前速度，v
d
是所述交通参与者的当前速度，a
d
是所述交通参与者的当前加速度，l是所述交通参与者与所述队尾车辆之间的当前距离，ttc是预设碰撞时间。
[0033]
例如，所述车队的当前速度v
p
可由安装于队首车辆上的感测装置(例如，速度传感器)检测并提供给危险确定单元110。在上述第二实现的情况下，所述车队的当前速度v
p
可通过v2v通信技术从队首车辆提供给设置于队尾车辆上的危险确定单元110。
[0034]
例如，所述交通参与者的当前速度v
d
、所述交通参与者的当前加速度a
d
以及所述交通参与者与所述队尾车辆之间的距离l可由安装于所述队尾车辆的后部的传感器检测并提供给危险确定单元110。所述传感器可以包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器或任何其他合适的传感器，或其合适组合。在上述第一实现的情况下，所述交通参与者的当前速度v
d
、所述交通参与者的当前加速度a
d
以及所述交通参与者与所述队尾车辆之间的距离l可通过v2v通信技术从队尾车辆提供给设置于队首车辆上的危险确定单元110。
[0035]
预设碰撞时间ttc可以是一个预先设定的时间值，例如可以根据经验预先设定，通常在几秒至几十秒的范围内。该时间值可以与所考虑的车队后方的交通参与者，例如与该交通参与者的类型、速度和/或其他可能的方面，有关。例如，相比于车队后方的交通参与者是骑车人的情形，针对车队后方的交通参与者是机动车辆的情形设定的预设碰撞时间可以相对较短。再如，在车队后方的交通参与者是机动车辆的情况下，根据该机动车辆的具体类型例如摩托车、轿车、货车，设定的预设碰撞时间可以不同。又如，在车队后方的交通参与者是相同类型的车辆例如轿车的情况下，根据该车辆的速度，设定的预设碰撞时间可以不同。此外，预设碰撞时间可以虑及其他可能的因素，如道路状况等。例如，相比于道路状况较差的情形，针对道路状况较好的情形设定的预设碰撞时间可以相对较短。
[0036]
路况检测单元120可以被配置为检测所述车队前方的路况信息。路况检测单元120对路况信息的检测可以实时地、周期性地或按照其他合适的时间安排进行。检测的车队前方的路况信息可以包括各种可能的路况信息，可以包括例如但不限于车队前方一定范围(例如，一定距离范围)内在车队行驶路线上的障碍物、交通参与者、道路标志、交通指示器、道路交叉口等。该距离范围可以根据情况选择，例如可以是200米、500米或更长或更短的距离范围。所述障碍物可以包括例如但不限于石头、施工路障设置、三角警示牌、车辆破损部件(例如，破损轮胎)或任何其他可能的障碍物。所述交通参与者可以包括例如但不限于机动车辆(如汽车、摩托车等)、行人、骑车人等。所述道路标志可以包括例如但不限于指示允许通行的车辆类型的标志、指示车辆对道路的使用是否允许的标志等，如公交专用车道指示标记、禁行标志、限高标志等。所述交通指示器可以包括各种指示交通相关信息的对象，可以包括例如但不限于各种交通信号灯，如红绿灯等。对道路交叉口的检测可以包括例如但不限于检测该道路交叉口的交通信号灯的状态。
[0037]
路况检测单元120可以设置在队首车辆上，可以包括或连接至适于检测车队前方的路况信息的传感器和/或适于以任何可能的手段获取车队前方的路况信息的任何其他装
置。所述传感器可以包括例如摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器或任何其他合适的传感器，或其合适组合。所述其他装置可以包括例如但不限于：适于与交通信号灯系统通信以获取交通信号灯状态的装置，适于与可用的基础设施(如监视摄像头)、可用的数据源(如，在线服务器、其他车辆)等通信以获取路况信息的装置等。
[0038]
决策提供单元130可以被配置为：响应于危险确定单元110确定存在碰撞危险，基于路况检测单元120检测的路况信息提供用于所述车队的决策。
[0039]
在一个实施例中，决策提供单元130被配置为：响应于确定存在所述碰撞危险，基于所述路况信息判断所述车队前方的路况是否允许所述车队加速；以及，在判断所述路况允许所述车队加速的情况下，提供指示所述车队加速的决策，并基于所述车队的当前速度、所述交通参与者的当前速度、所述交通参与者的当前加速度以及所述交通参与者与所述队尾车辆之间的当前距离为所述车队确定一个使得所述车队能避开所述碰撞危险的目标加速度。
[0040]
例如，当路况检测单元120检测的路况信息表明车队前方一定距离范围(例如，200米)内在车队的行驶路线上没有障碍物、没有其他交通参与者、并且在车队行驶方向上的交通信号灯为绿灯时，决策提供单元130可以判断车队前方的路况允许所述车队加速，计算出所述目标加速度，并提供以所述目标加速度加速行驶的决策。响应于该决策，所述车队的队首车辆可以指示车队中的车辆以所述目标加速度加速行驶。由此，可避免或降低车队与队尾车辆后方的交通参与者发生碰撞的可能性。
[0041]
在一个实施例中，决策提供单元130计算所述目标加速度使得满足以下公式：
[0042][0043]
其中，v
p
是所述车队的当前速度，v
d
是所述交通参与者的当前速度，a
d
是所述交通参与者的当前加速度，l是所述交通参与者与所述队尾车辆之间的当前距离，ttc是预设碰撞时间，a
t
是所述目标加速度。
[0044]
在一个实施例中，决策提供单元130被配置为：响应于危险确定单元110确定存在碰撞危险，基于路况检测单元120检测的路况信息判断所述车队前方的路况是否允许所述车队加速；以及，在判断所述路况不允许所述车队加速的情况下，提供指示所述车队中的至少部分车辆离开所述车队所在的当前车道的决策，并基于所述车队的当前速度、所述交通参与者的当前速度、所述交通参与者的当前加速度以及所述交通参与者与所述队尾车辆之间的当前距离计算所述车队中从所述队尾车辆起需离开所述当前车道的车辆数量。
[0045]
例如，当路况检测单元120检测到的路况信息表明车队前方一定距离范围(例如，200米)内在车队的行驶路线上存在障碍物、或者存在交通参与者、或者存在交通信号灯且在车队行驶方向上的交通信号灯为红灯、或者存在道路交叉口且该道路交叉口处在车队行驶方向上的交通信号灯为红灯时，决策提供单元130可以判断车队前方的路况不允许所述车队加速，进而计算出从所述队尾车辆起需离开所述车队所在的当前车道的车辆数量，并提供指示从队尾车辆起该数量的车辆需离开当前车道的决策。响应于该决策，所述车队的队首车辆可以确定车队中需要离开当前车道的车辆并向其发送离开当前车道的指令，接收到该指令的车辆可以离开当前车道。由此，可以避免或降低车队与队尾车辆后方的交通参与者发生碰撞的可能性，或者至少减少碰撞波及的车辆——例如在碰撞无法完全避免的情
况下。
[0046]
在一个实施例中，决策提供单元130根据以下公式确定从所述队尾车辆起需要离开所述车队所在的当前车道的车辆数量：
[0047][0048][0049]
其中，v
p
是所述车队的当前速度，v
d
是所述交通参与者的当前速度，a
d
是所述交通参与者的当前加速度，l是所述交通参与者与所述队尾车辆之间的当前距离，ttc是预设碰撞时间，s是车队中相邻车辆之间的最小安全距离。当n的取整结果大于零且不大于所述车队中车辆的总数时，n的取整结果指示所述车辆数量，当n的取整结果大于所述车队中车辆的总数时，所述车辆数量等于所述总数。
[0050]
n的取整结果大于所述车队中车辆的总数可以指示碰撞可能难以避免，在此情况下决策提供单元130可以提供指示尽量降低即将发生的碰撞造成的损失的决策。响应于该决策，所述车队的队首车辆可以向车队中的车辆提供相应的指示，以便各车辆采取措施以尽量降低碰撞损失。通过设定合适的预设碰撞时间，可以避免出现n的取整结果大于所述车队中车辆的总数的情形。
[0051]
危险确定单元110和决策提供单元130各自可以是专门设置用于辅助驾驶系统100的处理器，或者可以是其所在车辆的中央控制系统的处理器，或者可以是二者的组合。
[0052]
在一个实施例中，存在能与车队中的车辆无线通信的服务器，例如云服务器。在此情况下，危险确定单元110、路况检测单元120和决策提供单元130中的全部或部分设置于服务器上是可能的。例如，决策提供单元130可以设置于服务器上，危险确定单元110和路况检测单元120均设置于队首车辆上或者危险确定单元110和路况检测单元120分别设置于队尾车辆和队首车辆上。在此情况下，决策提供单元130可以与危险确定单元110和路况检测单元120无线通信。
[0053]
可选地，本发明的辅助驾驶系统还可以包括车队重建单元。车队重建单元可以被配置为执行以下步骤：对于作为原车队的所述车队中已离开所述当前车道且尚未返回所述当前车道的车辆中的、在所述原车队中最靠前的最前面车辆，判断周围环境是否允许其返回所述当前车道，并在判断周围环境允许其返回所述当前车道的情况下向其提供返回所述当前车道的指示。根据情况，该步骤可以重复执行一次或多次。
[0054]
车队重建单元可设置于队首车辆上。假设原车队中包括队首车辆在内的全部车辆均已离开为原车道的所述当前车道，经过一段时间后，若车队重建单元判断周围环境允许队首车辆返回所述原车道，可以指示该队首车辆返回所述原车道——此时，重建车队仅包括该队首车辆。然后，所述队首车辆可以基于原车队中车辆的身份信息向原车队中的原来紧随该队首车辆的最前面车辆发送返回原车道的归队指令。所述最前面车辆接收到归队指令后可以返回原车道——在此期间，所述队首车辆可处于行驶状态，所述最前面车辆可以从重建车队的队尾加入重建车队。根据情况，可以执行以下过程一次或多次，直至原车队中的一些或全部车辆返回原车道、加入重建车队：针对原车队中的原来紧随该重建车队的队尾车辆的车辆，重复上述发送归队指令以及返回原车道并加入重建车队的步骤。重建车队
时，因为例如发生碰撞等原因而不能返回原车道的车辆可以不考虑。
[0055]
如上文描述的本发明的辅助驾驶系统以及如下面将描述的本发明的辅助驾驶方法可适用于车队面临潜在追尾碰撞的场景，如图3所示的示例场景。本文中，车队可包括由人类驾驶员驾驶的车辆和/或自动驾驶车辆。图3中示出了包括队首车辆和队尾车辆的车队、车队后方的交通参与者、车队的速度v
p
、交通参与者的速度v
d
、交通参与者的加速度a
d
、交通参与者与队尾车辆之间的距离l，以及车队中相邻车辆之间的最小安全距离s。
[0056]
图2示意性示出根据本发明一个实施例的用于车队的辅助驾驶方法200。该辅助驾驶方法可利用如上文描述的本发明的辅助驾驶系统实施。
[0057]
如图2所示，辅助驾驶方法200包括步骤s210、步骤s220和步骤s230。
[0058]
在步骤s210，确定所述车队后方的交通参与者与所述车队的队尾车辆是否存在碰撞危险。
[0059]
例如，参照图3，可基于车队的当前速度v
p
、交通参与者的当前速度v
d
、交通参与者的当前加速度a
d
以及交通参与者与队尾车辆之间的当前距离l，判断交通参与者与队尾车辆在预设碰撞时间内是否会发生碰撞，并基于判断结果确定交通参与者与队尾车辆是否存在碰撞危险。
[0060]
在步骤s220，检测所述车队前方的路况信息。
[0061]
在步骤s230，响应于确定存在所述碰撞危险，根据所述路况信息提供用于所述车队的决策。
[0062]
在一个实施例中，响应于确定存在所述碰撞危险，基于所述路况信息判断车队前方的路况是否允许车队加速；以及，在判断所述路况允许车队加速的情况下，提供指示车队加速的决策。
[0063]
例如，继续参照图3，可基于车队的速度v
p
、交通参与者的速度v
d
、交通参与者的加速度a
d
以及交通参与者与队尾车辆之间的距离l为车队确定一个使得车队能避开碰撞危险的目标加速度。
[0064]
在一个实施例中，响应于确定存在所述碰撞危险，基于所述路况信息判断车队前方的路况是否允许车队加速；以及，在判断所述路况不允许车队加速的情况下，提供指示车队中的至少部分车辆离开当前车道的决策。
[0065]
例如，继续参照图3，可基于车队的速度v
p
、交通参与者的速度v
d
、交通参与者的加速度a
d
、交通参与者与队尾车辆之间的距离l以及车队中相邻车辆之间的最小安全距离s计算车队中从队尾车辆起需离开车队所在的当前车道的车辆数量。
[0066]
本发明的辅助驾驶方法还可以可选地包括以下步骤中的一个或多个：
[0067]
i.在确定所述车队后方的交通参与者与所述车队的队尾车辆是否存在碰撞危险之前，获取所述车队的当前速度、所述交通参与者的当前速度、所述交通参与者的当前加速度以及所述交通参与者与所述队尾车辆之间的距离；
[0068]
ii.对于作为原车队的所述车队中已离开所述当前车道且尚未返回所述当前车道的车辆中的、在所述原车队中最靠前的最前面车辆，判断周围环境是否允许其返回所述当前车道，并在判断周围环境允许其返回所述当前车道的情况下向其提供返回所述当前车道的指示；
[0069]
iii.重复执行步骤ii一次或多次。
[0070]
上述步骤中的每个可由本发明的辅助驾驶系统的相应单元执行，如上文结合图1所述。另外，如上文结合本发明的辅助驾驶系统的各单元所述的各操作和细节可被包括或体现在本发明的辅助驾驶方法中。
[0071]
应理解，本发明的辅助驾驶系统的各个单元可全部或部分地通过软件、硬件、固件或其组合来实现。所述各单元各自可以硬件或固件形式内嵌于计算机设备的处理器中或独立于所述处理器，也可以软件形式存储于计算机设备的存储器中以供处理器调用来执行所述各单元的操作。所述各单元各自可以实现为独立的部件或模块，或者两个或更多个单元可实现为单个部件或模块。
[0072]
本领域普通技术人员应理解，图1中示出的辅助驾驶系统的示意图仅仅是与本发明的方案相关的部分结构的示例性说明框图，并不构成对体现本发明的方案的计算机设备、处理器或计算机程序的限定。具体的计算机设备、处理器或计算机程序可以包括比图中所示更多或更少的部件或模块，或者组合或拆分某些部件或模块，或者可具有不同的部件或模块布置。
[0073]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可由处理器执行的计算机指令，所述计算机指令在由所述处理器执行时指示所述处理器执行本发明的辅助驾驶方法的各步骤。该计算机设备可以广义地为服务器、车载终端，或任何其他具有必要的计算和/或处理能力的电子设备。在一个实施例中，该计算机设备可包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、通信接口等。该计算机设备的处理器可用于提供必要的计算、处理和/或控制能力。该计算机设备的存储器可包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质中或上可存储有操作系统、计算机程序等。该内存储器可为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口和通信接口可用于与外部的设备通过网络连接和通信。该计算机程序被处理器执行时执行本发明的辅助驾驶方法的步骤。
[0074]
本发明可以实现为一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时导致本发明的方法的步骤被执行。在一个实施例中，所述计算机程序被分布在网络耦合的多个计算机设备或处理器上，以使得所述计算机程序由一个或多个计算机设备或处理器以分布式方式存储、访问和执行。单个方法步骤/操作，或者两个或更多个方法步骤/操作，可以由单个计算机设备或处理器或由两个或更多个计算机设备或处理器执行。一个或多个方法步骤/操作可以由一个或多个计算机设备或处理器执行，并且一个或多个其他方法步骤/操作可以由一个或多个其他计算机设备或处理器执行。一个或多个计算机设备或处理器可以执行单个方法步骤/操作，或执行两个或更多个方法步骤/操作。
[0075]
本领域普通技术人员可以理解，本发明的辅助驾驶方法的全部或部分步骤可以通过计算机程序来指示相关的硬件如计算机设备或处理器完成，所述的计算机程序可存储于非暂时性计算机可读存储介质中，该计算机程序被执行时导致本发明的辅助驾驶方法的步骤被执行。根据情况，本文中对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器的示例包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘等。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(ram)、外部
高速缓冲存储器等。
[0076]
以上描述的各技术特征可以任意地组合。尽管未对这些技术特征的所有可能组合进行描述，但这些技术特征的任何组合都应当被认为由本说明书涵盖，只要这样的组合不存在矛盾。
[0077]
尽管结合实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员应理解，上文的描述和附图仅是示例性而非限制性的，本发明不限于所公开的实施例。在不偏离本发明的精神的情况下，各种改型和变体是可能的。