CN102806911B - 一种行车安全辅助控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种行车安全辅助控制方法和行车安全辅助系统，属于汽车安全领域。本发明能够实时检测本车与前方车辆的安全距离并及时语音提示驾驶员，必要的时候强制控制车辆运行；在超车时，实时计算超车安全距离并提示驾驶员是否可以进行超车，在必要时强制控制车辆运行，极大地保证了车辆安全。所述行车安全辅助系统由信号采集单元、信号放大和整形单元、处理器单元、执行器单元组成；其中，系统通过车辆总线与防抱死刹车系统、电子转向柱锁、电子助力转向系统和车身控制系统通信。

Description

一种行车安全辅助控制方法及其系统

技术领域

本发明属于汽车安全领域，涉及车辆行驶过程中提高安全性的方法及系统。

背景技术

众所周知，汽车在高速行驶的时候，前车与后车之间的安全距离是随着速度的增加而越来越大的。但是驾驶员有时会对自己和前方车辆的速度与安全距离估计不足或出现偏差，致使容易出现在前方车辆急刹车或出现意外状况时无法做出正确的判断或由于刹车距离太短及车速过快而发生交通事故；还有当进行超车时，由于对迎面车辆的速度及距离估计不足，而进行盲目超车，又或者是在超车时，由于迎面车辆速度过快，来不及做出反应而发生交通事故；这些事故都给社会、受害者及其家人带来了沉重的后果，鉴于此种现象，若能提出一种智能车距车速判断及超车辅助系统，可以有效地避免这一现象的发生。

发明内容

本发明针对背景技术中所述的安全问题，提出了一种行车安全辅助控制方法以及能够实现这种控制方法的系统。

本发明提出一种行车安全辅助控制方法，包括以下步骤：

（1）实时检测本车车速、本车与前车的车距和相对速度，实时检测驾驶员是否有超车意图；

（2）计算当前车速下本车的安全距离，并在驾驶员有超车意图的情况下进行超车辅助控制；

（3）比较本车与前车的车距和安全距离的大小，根据比较结果提示驾驶员或者自动控制车辆。

其中，所述超车意图指的是方向盘的左转向角大于零或者车辆加速度大于零。

步骤（3）包括：

（a）若本车与前车的车距等于安全距离，则显示该结果，并发出指示来提示驾驶员已进入安全距离需要小心驾驶，如通过方向盘抖动来提示；

（b）若本车与前车的车距小于安全距离且驾驶员无超车行为，则警告驾驶员注意安全；若驾驶员没有采取措施而进一步拉近与前车的距离或前方车辆突然减速，则通过车辆总线向防抱死刹车系统请求减速、向车身控制系统请求点亮刹车灯。

所述超车辅助控制包括以下步骤：

判断有无迎面车辆，根据判断结果作如下操作：

若没有迎面车辆，则判断为允许进行超车，并提示驾驶员允许进行超车；

若有迎面车辆，计算本车在当前情况下的超车安全距离，方法为：根据本车与迎面车辆以及被超车辆的距离和相对速度，计算在本车完成安全超车的时间内本车行驶的距离与迎面车辆行驶的距离，两者之和作为超车安全距离。

将超车安全距离与本车和迎面车辆的车距作比较，根据比较结果提醒驾驶员是否允许进行超车或者自动控制车辆运行，包括：

（1）若本车与迎面车辆的距离大于或者等于超车安全距离，则判断为允许进行超车，并提示驾驶员允许进行超车；

（2）若本车与迎面车辆的距离小于超车安全距离，则判断为不允许进行超车，并提示驾驶员不允许进行超车；此时继续检测驾驶员行为和车辆状态并作相应操作，包括：

（a）若已经提示驾驶员不允许进行超车，而驾驶员仍继续试图超车，则自动通过车辆总线向电子转向柱锁请求锁死方向盘向左打方向、向防抱死刹车系统请求减速、向车身控制模块请求点亮刹车灯；

（b）若不允许进行超车且方向盘被锁住，当存在与迎面车辆发生碰撞的危险且驾驶员仍不向右打方向避让时，将自动通过车辆总线向电子助力转向系统发送强制转向请求，根据本车与迎面车辆的车距和车速确定向右转向的转向角。

本发明还提出一种实现所述行车安全辅助控制方法的行车安全辅助系统，该系统由信号采集单元、信号放大和整形单元、处理器单元、执行器单元组成。其中，系统可以通过车辆总线与防抱死刹车系统、电子转向柱锁、电子助力转向系统和车身控制系统通信。

系统中信号采集单元包括超声波传感器、测速雷达、方向盘转角传感器和车速传感器，信号放大单元由运算放大机组成，整形单元由施密特触发器组成，执行器单元包括LED显示仪和语音警报系统。

本发明中系统结合其方法，不仅可以给出语音警报提示驾驶员车辆状态和辅助驾驶员判断是否可以进行超车，而且在驾驶员没有采取措施或者情况紧急的情况下，处理器通过CAN总线与车辆其他单元通信，能够采取强制措施保证车辆安全。该系统控制方法中考虑到的不安全因素多，能够较以往同类产品来说更加智能地保护车辆行驶安全，可以有效避免驾驶员在对本车及前方车辆的情况判断不佳或盲目超车或出现意外情况而导致的交通事故。

附图说明

图1为本发明实施例中行车安全辅助系统的结构框图；

图2a为本发明实施例两车车距等于安全距离时情景示意图；

图2b为本发明实施例两车车距小于安全距离时情景示意图；

图3a为本发明实施例无迎面车辆时的超车情景示意图；

图3b为本发明实施例有迎面车辆且本车与迎面车辆的车距大于等于超车安全距离时的超车情景示意图；

图3c为本发明实施例有迎面车辆且本车与迎面车辆的车距小于超车安全距离时的超车情景示意图。

其中：1.本车；2.前方车辆或被超车辆；3.迎面车辆。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的行车安全辅助控制方法和行车安全辅助系统作详细描述。

一种行车安全辅助控制方法，包括以下步骤：

（1）实时检测本车车速、本车与前车的车距和相对速度，实时检测驾驶员是否有超车意图；超车意图指的是方向盘的左转向角大于零或者车辆加速度大于零；

（2）计算当前车速下本车的安全距离，并在驾驶员有超车意图的情况下启动超车辅助方法；

（3）比较本车与前车的车距和安全距离的大小，根据比较结果提示驾驶员或者自动控制车辆。

具体包括：

（a）若本车与前车的车距等于安全距离，在仪表上显示该结果，并发出相应指示，如通过方向盘抖动来提示驾驶员已进入安全距离需要小心驾驶；

（b）若本车与前车的车距小于安全距离且本车驾驶员无超车行为，则语音警告驾驶员注意安全；若本车驾驶员没有采取措施或前方车辆突然减速而进一步拉近与前车的距离时，通过CAN总线向防抱死刹车系统请求减速、向车身控制系统请求点亮刹车灯。

上述超车辅助控制方法包括以下步骤：

判断有无迎面车辆，根据判断结果作如下操作：

若没有迎面车辆，则判断为允许进行超车，并通过语音提示驾驶员可以进行超车；

若有迎面车辆，计算本车在当前情况下的超车安全距离，并与本车和迎面车辆的车距作比较，根据比较结果提醒驾驶员是否允许进行超车或者自动控制车辆运行。其中，计算超车安全距离的方法为：根据本车与迎面车辆以及被超车辆的距离和相对速度，计算在本车完成安全超车的时间内本车行驶的距离与迎面车辆行驶的距离，两者之和作为超车安全距离。根据比较提醒驾驶员是否允许进行超车或者自动控制车辆运行还包括：

（1）若本车与迎面车辆的距离大于或者等于超车安全距离，判断为允许进行超车，并通过语音提示驾驶员允许进行超车；

（2）若本车与迎面车辆的距离小于超车安全距离，判断为不允许进行超车，并语音提示驾驶员不允许进行超车；此时继续监测驾驶员行为和车辆状态并作相应操作，包括：

（a）若已经提示驾驶员不允许进行超车，而驾驶员仍试图超车，将自动通过CAN总线向电子转向柱锁请求锁死方向盘向左打方向、向防抱死刹车系统请求减速、向车身控制模块请求点亮刹车灯；

（b）若不允许进行超车且方向盘被锁住，当有可能与迎面车辆发生碰撞且驾驶员仍不向右打方向避让时，则自动通过CAN总线向电子助力转向系统发送强制转向请求，向右转向的转向角根据本车与迎面车辆当时的车距和车速计算确定。

一种可实现上述行车安全辅助控制方法的行车安全辅助系统，该系统由信号采集单元、信号放大和整形单元、处理器单元、执行器单元组成。其中，信号采集单元包括超声波传感器、测速雷达、方向盘转角传感器和车速传感器，信号放大单元由运算放大机组成，整形单元由施密特触发器组成，执行器单元包括LED显示仪和语音警报系统。处理器可以通过CAN总线与防抱死刹车系统、电子转向柱锁、电子助力转向系统和车身控制系统通信。

图1所示为实施例中行车安全辅助系统的设计方案。该系统通过安装在车头的超声波传感器和测速雷达实时测量本车与前车的距离和相对速度、通过方向盘转角传感器实时测量方向盘的转角、通过车速传感器实时测量本车车速，并将这些信息转化成电信号。电信号经过一个放大电路放大，再经过一个整形电路整形，之后进入到单片机处理器中。处理器根据这些参数计算行车安全辅助控制方法所需要的参数，同时判断本车驾驶员是否有超车意图，在执行行车安全辅助控制算法时，必要的情况下给执行器下达指令，指示执行器进行相应的操作。这些指令包括指示仪表显示当前车辆状况，指示语音警报系统给出相应的语音警报。此外，在必要的情况下，处理器还可以通过CAN总线与防抱死刹车系统（后文均采用其英文缩写形式ABS来表示）、车身控制模块（后文均采用其英文缩写形式BCM来表示）、电动助力转向系统（后文均采用其英文缩写形式EPS来表示）和电子转向柱锁（后文均采用其英文缩写形式ESCL来表示）通信，请求ABS减速，请求BCM点亮刹车灯、请求EPS辅助转向或请求ESCL锁住方向盘等。

图2a和图2b是两车车距等于和小于安全距离时的情形，图3a是无迎面车辆时的超车情形，图3b是有迎面车辆且本车与迎面车辆的车距大于等于超车安全距离时的超车情形，图3c是有迎面车辆且本车与迎面车辆的车距小于超车安全距离时的超车情形。其中，车辆1为本车，车辆2为前方车辆或者被超车辆，车辆3为迎面车辆。

本车1中车头处设有超声波传感器和测速雷达，它们实时测量本车与前方车辆2的距离和相对速度并转化为电信号，此外方向盘转角传感器实时测量方向盘转角，车速传感器实时测量本车车速且都转化为电信号。这些电信号通过放大机放大，再通过施密特触发器整形后输入到处理器中，处理器实时记录这些信息，并在仪表中显示。处理器实时检测本车驾驶员是否有超车意图，如果本车方向盘左转向角大于零或者车辆加速度大于零，则判定为驾驶员有超车意图，且启动超车辅助控制方法。同时处理器根据本车和前车的速度和车距信息，计算此时本车1的安全刹车距离，以此作为本车1的安全距离。然后再比较两车之间的车距和这个安全距离的大小。

若两车间的车距等于安全距离，如图2a中所示。图2a中本车1的处理器指示仪表显示本车已经进入最小安全距离，以提示驾驶员注意车速。同时，为了避免驾驶员忽视仪表中的信息，处理器给方向盘发出指令使方向盘抖动，给驾驶员更加直接的提示。

驾驶员在接到该提示后，应该减速。如果驾驶员减速使得两车之间的距离大于安全距离，系统判断此时车辆1的速度和距离能够保证车辆安全，警报消除。如果驾驶员没有减速或者减速幅度过小或者前方车辆突然减速等因素导致两车之间的距离进一步拉近，即两车间的距离小于安全距离，就会出现图2b中的情形。

在图2b所示情形下，处理器比较两车间的距离和当前车速下本车1的安全距离，得到两车间的距离小于安全距离，判定本车1处于不安全状况，于是处理器指示语音警报系统给出语音警报，警告驾驶员注意安全。同时监测车辆状态和驾驶员行为，如果驾驶员未采取措施使得本车1与前方车辆2的距离继续拉近，或者前方车辆2突然减速，处理器将自动通过CAN总线向ABS请求减速，向BCM请求点亮刹车灯，使本车1能够及时减速，和前方车辆2保持安全距离。

若本车1中系统检测到本车1方向盘左转向角大于零或者加速踏板有响应后，判定本车1存在超车行为，于是处理器启动智能超车辅助控制方法。其步骤包括：

（1）系统判断是否有迎面车辆，根据判断结果进行后续操作。

（2）如果没有迎面车辆，如图3a所示，处理器判断为允许超车行为，并指示语音警报系统语音提示驾驶员可以进行超车。

（3）如果有迎面车辆，如图3b和图3c所示，处理器根据本车1的车速，被超车辆2与本车1的车距和相对速度，迎面车辆3和本车1的距离，可以算出本车1以当前车速超车时在完成安全超车的时间内本车行驶的距离与迎面车辆行驶的距离之和，以此作为本车1在当前状况下的超车安全距离。

（4）比较本车1与迎面车辆3的当前车距与本车1的超车安全距离，根据比较结果做后续操作。

（5）若本车1与迎面车辆3的车距大于或者等于本车1的超车安全距离，如图3b所示，处理器判断允许进行超车，并指示语音警报系统语音提示驾驶员允许进行超车。

（6）若本车1与迎面车辆3的车距小于本车1的超车安全距离，如图3c所示，处理器判断结果为不允许超车。此时处理器给语音警报系统指令使其语音提示驾驶员不允许进行超车。

（7）在车辆给出警报后，若本车1仍然试图进行超车，此时系统自动通过CAN总线向电子ESCL、ABS、BCM等发出相应请求，使车辆减速，并且锁定方向盘，使其不能再向左（仅向左）打方向。

（8）在这种情况下，如果本车1有可能与迎面车辆3发生碰撞并且驾驶员仍不向右打方向避让时，本系统将自动通过CAN总线向EPS发送向右转向的请求，根据本车1与迎面车辆3的车距和相对速度决定向右转向的转向角，两车车距越小，相对速度越大，转向角越大；两车车距越大，相对速度越小，转向角越小，从而避免由于驾驶员未及时做出反应而发生的碰撞。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种行车安全辅助控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)实时检测本车车速、本车与前车的车距和相对速度，实时检测驾驶员是否有超车意图；

(2)计算当前车速下本车的安全距离，并在驾驶员有超车意图的情况下进行超车辅助控制；

(3)比较本车与前车的车距和安全距离的大小，根据比较结果提示驾驶员或者自动控制车辆；

所述步骤(2)中超车辅助控制包括以下步骤：

判断有无迎面车辆，根据判断结果作如下操作：

若没有迎面车辆，则判断为允许进行超车，并提示驾驶员允许进行超车；

若有迎面车辆，计算本车在当前情况下的超车安全距离，并与本车和迎面车辆的车距作比较，根据比较结果提醒驾驶员是否允许进行超车或者自动控制车辆运行。

2.根据权利要求1所述的行车安全辅助控制方法，其特征在于：所述超车意图指的是方向盘的左转向角大于零或者车辆加速度大于零。

3.根据权利要求1所述的行车安全辅助控制方法，其特征在于：步骤(3)包括：

(a)若本车与前车的车距等于安全距离，则显示该结果，并发出指示来提示驾驶员已进入安全距离需要小心驾驶；

(b)若本车与前车的车距小于安全距离且驾驶员无超车行为，则警告驾驶员注意安全；若驾驶员没有采取措施而进一步拉近与前车的距离或前方车辆突然减速，则通过车辆总线向防抱死刹车系统请求减速、向车身控制系统请求点亮刹车灯。

4.根据权利要求3所述的行车安全辅助控制方法，其特征在于：步骤(a)中指示为方向盘抖动。

5.根据权利要求1所述的行车安全辅助控制方法，其特征在于：计算所述超车安全距离的方法为：根据本车与迎面车辆以及被超车辆的距离和相对速度，计算在本车完成安全超车的时间内本车行驶的距离与迎面车辆行驶的距离，两者之和作为超车安全距离。

6.根据权利要求1所述的行车安全辅助控制方法，其特征在于：根据比较结果提醒驾驶员是否允许进行超车或者自动控制车辆运行包括：

(1)若本车与迎面车辆的距离大于或者等于超车安全距离，则判断为允许进行超车，并提示驾驶员允许进行超车；

(2)若本车与迎面车辆的距离小于超车安全距离，则判断为不允许进行超车，并提示驾驶员不允许进行超车；此时继续检测驾驶员行为和车辆状态并作相应操作。

7.根据权利要求6所述的行车安全辅助控制方法，其特征在于：所述步骤(2)还包括：

(a)若已经提示驾驶员不允许进行超车，而驾驶员仍继续试图超车，则自动通过车辆总线向电子转向柱锁请求锁死方向盘向左打方向、向防抱死刹车系统请求减速、向车身控制模块请求点亮刹车灯；

(b)若不允许进行超车且方向盘被锁住，当存在与迎面车辆发生碰撞的危险且驾驶员仍不向右打方向避让时，将自动通过车辆总线向电子助力转向系统发送强制转向请求，根据本车与迎面车辆的车距和车速确定向右转向的转向角。

8.一种实现权利要求1至7中任一所述行车安全辅助控制方法的行车安全辅助系统，其特征在于：所述系统由信号采集单元、信号放大和整形单元、处理器单元、执行器单元组成；其中，系统通过车辆总线与防抱死刹车系统、电子转向柱锁、电子助力转向系统和车身控制系统通信。

9.根据权利要求8所述的行车安全辅助系统，其特征在于：所述信号采集单元包括超声波传感器、测速雷达、方向盘转角传感器和车速传感器，信号放大单元由运算放大机组成，整形单元由施密特触发器组成，执行器单元包括LED显示仪和语音警报系统。