CN103544844A

CN103544844A - 一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助方法与系统

Info

Publication number: CN103544844A
Application number: CN201310475870.XA
Authority: CN
Inventors: 徐现昭; 宋超; 李博; 王纯; 周大永; 刘卫国; 潘之杰; 冯擎峰
Original assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-10-12
Filing date: 2013-10-12
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2033-10-12
Also published as: CN103544844B

Abstract

一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法及系统，其方法包括：（1）查找并确定自车所在道路交通信号灯位置转入步骤（2）；（2）计算自车所在道路交通信号灯的变灯时距t_g转入步骤（3）；（3）比较自车到达警戒线所需时间time-gap与变灯时距t_g时，判断当前自车是否会违反交通信号灯：若判定违反，执行自动紧急制动；否则，判断当前自车没有违反交通信号灯的行为。其系统包括自动紧急制动控制器、分别经由总线与其相连的车载摄像头和车辆电子稳定控制系统、无线通信收发装置；该方法和系统弥补现有自动紧急制动系统不足,能够对交通信号灯进行识别并且做出相应的制动判断，有效避免自车闯红灯或黄灯等违反交通信号灯的行为。

Description

一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助方法与系统

技术领域

本发明属于无线通信和汽车电子技术领域，涉及一种避免违反交通信号灯的控制方法与控制系统。

背景技术

目前,公路上的车辆闯红灯等违反交通信号灯的行为频发,而且只能靠驾驶员的准确判断来避免。在驾驶员精神紧张或者是疏忽大意,尤其是在城市道路交通信号灯设置较多的情况下,闯红灯等违反交通信号灯的行为发生的概率就变得更高,极易发生险情或者交通事故。现阶段尚没有一款产品用于避免车辆闯红灯等违反交通信号灯行为的发生,然而往往是违反交通信号灯行为导致大量的交通事故。因此,一种有效避免违反交通信号灯而且减轻驾驶员负担的技术手段变得尤为重要。同时,这为进一步实现自动驾驶及智能交通提供了有力支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，该控制方法弥补了现有自动紧急制动系统不足,使其能够对交通信号灯进行识别并且做出相应的判断，能够有效避免自车闯红灯或黄灯等违反交通信号灯的行为。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，包括以下步骤：

（1）查找并确定自车所在道路交通信号灯的位置后转入步骤（2）；

（2）计算自车所在道路交通信号灯的变灯时距t_g并转入步骤（3）；

步骤（2）中，若当前时刻交通信号灯为红灯，则变灯时距t_g为当前时刻距离下一次绿灯开始点亮的时间；

若当前时刻交通信号灯为黄灯，则变灯时距t_g为当前时刻距离下一次绿灯开始点亮的时间；

若当前时刻交通信号灯为绿灯，则变灯时距t_g为当前时刻距离下一次黄灯（或红灯）开始点亮的时间。

（3）判断当前自车是否会违反交通信号灯：

当前时刻交通信号灯为红灯或黄灯时，当判定自车到达警戒线所需的时间（以下简称time-gap）小于变灯时距t_g时，执行自动紧急制动；否则，判断当前自车没有违反交通信号灯的行为,不对自车进行干预；

当前时刻交通信号灯为绿灯时，当判定自车到达警戒线所需的时间time-gap大于变灯时距t_g时，执行自动紧急制动；否则，判断当前自车没有违反交通信号灯的行为,不对自车进行干预。

所述步骤（1）中，通过比较自车距离警戒线距离S₁和自车距离交通信号灯距离S₂之间大小，判断该交通信号灯是否处于自车所在的道路上：若S₂和S₁距离之差较大时，判断为自车所在的道路；S₂和S₁距离之差较小时，判断为其他道路的交通信号灯。

优选的，通过车载摄像头测算自车距离警戒线距离S₁和自车距离交通信号灯距离S₂的数值大小。

步骤（2）中，通过分别安装于自车与交通信号灯处的无线通信收发装置的信息交互确定变灯时距t_g的大小。

所述步骤（3）中，time-gap=V²/(2*(S₁-L))，系统控制自车以a_target=V²/(2*(S₁-L))制动加速度进行紧急制动，其中，L为安全距离，即自车停止后距离警戒线的距离，V为当前自车的车速。

所述步骤（1）之前还包括启动步骤：首先判断系统是否开启，若系统关闭，则不对自车进行干预,自车正常驾驶；若系统已开启，进行初始化步骤：（a）初始化后系统激活，则转入步骤（1）；（b）初始化后系统处于失效或故障状态，则通知驾驶员当前系统处于失效状态或故障状态。

所述步骤（3）中，若判断当前自车会违反交通信号灯的行为时，系统向驾驶员发出报警,以提高驾驶员的注意力。

一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助系统，包括自动紧急制动控制器、分别经由总线与所述自动紧急制动控制器相连的车载摄像头和车辆电子稳定控制系统、无线通信收发装置；

所述车载摄像头获取自车与交通信号灯以及警戒线之间的距离信号并传送至所述自动紧急制动控制器处理；

所述无线通信收发装置分别安装于自车与交通信号灯上以用于发送和接收交通信号灯的变化信号并传送至所述自动紧急制动控制器处理；

所述自动紧急制动控制器处理当前车速信号、自车与交通信号灯以及警戒线之间的距离信号、交通信号灯变化信号,并做出逻辑判断以驱动所述车辆电子稳定控制系统进行制动；

所述车辆电子稳定控制系统用于提供车速信号并根据所述自动紧急制动控制器的指令进行制动。

所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制系统，还包括车身控制器以及禁用开关，所述禁用开关经由所述车身控制器与CAN总线相连，以打开或关闭系统；

和/或，包括仪表控制器以及人机界面，所述人机界面经由所述仪表控制器与CAN总线相连，所述人机界面用于向驾驶员发送违反交通信号灯的警告信息以及显示系统的工作状态。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

本发明所示的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法和系统，通过交通信号灯与自车之间相互通信,根据交通信号灯的变化、车载摄像头反馈的自车与交通信号灯的距离信息、以及当前车速等信息做出判断。如果在会发生闯红灯或黄灯等违反交通信号灯的行为时,自车会采取自动紧急制动措施来避免该行为的发生。作为一款驾驶辅助系统,其能自动做出判断减轻驾驶员负担,让驾乘更加安全。

附图说明

图1是本发明一实施例的硬件系统连接框架图；

图2是图1所示实施例中交通信号灯与自动紧急制动控制器之间通信示意图；

图3是图1所示实施例中系统的工作原理示意图；

图4是图1所示实施例中系统工作状态迁移图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图3和图4所示，第一实施例中，本发明公开了一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，具体包括以下步骤：

启动步骤：自车启动后，首先判断系统是否开启，若系统关闭，则不对自车进行干预,自车正常驾驶；若系统已开启，进行初始化步骤：（a）初始化后系统激活，则转入步骤（1）；（b）初始化后系统处于失效或故障状态，则通知驾驶员当前系统处于失效状态或故障状态。

系统工作状态迁移图如图4所示，自车点火后,系统首先判断是否已经开启，若禁用开关50打开后,则说明本系统被关闭，在后续行驶过程中将不对自车的进行干预；

若禁用开关50未打开，说明驾驶员希望使用系统辅助驾驶，系统开始进行初始化，当初始化结束后系统处于激活状态，则转入步骤（1）开始工作；若系统会因为传感器污浊或无线通信收发装置不正常工作等原因,进入到失效状态通过人机界面通知驾驶员当前系统处于失效状态；若系统会因为某些零部件故障,进入到故障状态,通过人机界面通知驾驶员当前系统处于故障状态；在系统在恢复正常工作后,会从失效状态进入到激活状态。

步骤（1）：查找并确定自车所在道路交通信号灯的位置后转入步骤（2）；自车行驶的过程中，系统时刻监测自车所在道路交通信号灯，以及时根据交通信号灯的变化做出相应的处理；本实施例中，通过车载摄像头20测算自车距离警戒线距离S₁和自车距离交通信号灯距离S₂的数值大小，然后通过比较自车距离警戒线距离S₁和自车距离交通信号灯距离S₂之间大小，判断该交通信号灯是否处于自车所在的道路上：若S₂和S₁距离之差较大时，判断为自车所在的道路；S₂和S₁距离之差较小时，判断为其他道路的交通信号灯。

步骤（2）：计算自车所在道路交通信号灯的变灯时距t_g并转入步骤（3）；当确定自车所在道路的交通信号灯后，系统通过分别安装于自车与交通信号灯处的无线通信收发装置的信息交互确定该交通信号灯变灯时距t_g的大小。

由于交通信号灯包括绿灯、黄灯、红灯三种状态，故变灯时距t_g根据当前交通信号灯的具体情况可分为以下几种：

若当前时刻交通信号灯为红灯，则变灯时距t_g为当前时刻距离下一次绿灯开始点亮的时间；

步骤（3）：判断当前自车是否会违反交通信号灯。

在系统禁用开关50未打开且与交通信号灯正常通信,系统判断当前自车会违反交通信号灯的行为时,系统进入工作状态。

若交通信号灯当前时刻为红灯，则变灯时距t_g为当前时刻距离下一次绿灯开始点亮的时间；自动紧急制动控制器10的逻辑判断模块如果判定time-gap=(S₁-L)/V<变灯时距t_g，说明有闯红灯的危险，逻辑判断模块将处理之后的制动加速度a_target（a_target为负值）发送到车辆电子稳定控制系统30，由车辆电子稳定控制系统30执行该制动加速度a_target，将自车制动至停止，从而实现避免闯红灯，同时系统还将通过人机界面向驾驶员发出报警,以便提高驾驶员的注意力。

同理，若交通信号灯当前时刻为黄灯，则变灯时距t_g为当前时刻距离下一次绿灯开始点亮的时间；如果time-gap=(S₁-L)/V<变灯时距t_g，则执行制动加速度a_target，此时为避免闯红灯，同时系统还将通过人机界面向驾驶员发出报警,以便提高驾驶员的注意力。

若当前时刻为绿灯，则变灯时距t_g为当前时刻距离下一次黄灯（或红灯）开始点亮的时间。如果time-gap=（S₁-L)/V>变灯时距t_g，则执行制动加速度a_target，此时为避免闯黄灯（闯红灯），同时系统还将通过人机界面向驾驶员发出报警,以便提高驾驶员的注意力。此处下一次为红灯或黄灯的具体选择可根据法律规定进行选择或调整，保证满足国家的法规中的要求。

在逻辑判断模块的处理过程中，依据V²=2*a_target*(S₁-L)确定制动加速度a_target的大小，从而求得a_target=V²/(2*(S₁-L))，其中，L为安全距离，即自车停止后距离警戒线的距离。

如图1所示，本发明对应第一实施例还公开了一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助系统，包括自动紧急制动控制器10、车载摄像头20、车辆电子稳定控制系统30、无线通信收发装置、车身控制器40以及禁用开关50、人机界面以及仪表控制器60。

其中，车辆电子稳定控制系统30和自动紧急制动控制器10通过CAN纵向通讯的，车载摄像头20获取的自车与交通信号灯以及警戒线之间的距离信号、车辆电子稳定控制系统30中的自车车速信号（该信号是从车辆电子稳定控制系统30获取的）会发送到CAN总线上。根据CAN总线的通信原理可知，自动紧急制动系统控制器能够通过CAN总线获取这两个信号。

无线通信收发装置分别安装于自车与交通信号灯上以用于发送和接收交通信号灯的变化信号并传送至所述自动紧急制动控制器处理；包括安装在自车上无线通信收发装置1与安装在交通信号灯无线通信收发装置2，交通信号灯与自动紧急制动控制器10之间通信如图2所示，在自车上安装无线通信收发装置1，在交通信号灯上对应安装有无线通信收发装置2，红绿灯的变化规律设定在无线通信收发装置1中且“无线通信收发装置1会将该红绿灯变化的规律（时间间隔）发送至无线通信收发装置2中最终交通信号灯的变化信号会传送至自动紧急制动控制器10处理，其中，无线通信收发装置与自动紧急制动控制器10之间经过私有CAN进行通信。

自动紧急制动控制器10工作原理框图如图3所示:自动紧急制动控制器10通过无线通信收发装置与交通信号灯进行无线通信,获取交通信号灯变化的信号；通过车载摄像头20以及车辆电子稳定控制系统30分别获取自车与交通信号灯以及警戒线之间的距离信号、当前车速信号；然后经过自动紧急制动控制器10的逻辑判断模块计算处理上述三种信号，做出相应的逻辑判断。如果会发生违反信号灯的行为,则发出制动加速度a_target信号，该减速信号通过CAN总线传送至车辆电子稳定控制系统30，车辆电子稳定控制系统30的执行单元接收制动加速度信号,对自车制动,使其停止,避免闯红灯或黄灯等违反交通信号灯行为的发生。

禁用开关50经由车身控制器40与CAN总线相连，以打开或关闭系统。禁用开关50用于开启和关闭本系统，车身控制器40用于将系统禁用开关50信号发送至CAN总线上，从而开启或关闭本系统。

人机界面经由仪表控制器60与CAN总线相连，用于向驾驶员发送违反交通信号灯的警告信息以及显示系统的工作状态。仪表控制器60为控制单元，人机界面为执行机构，仪表控制器60接受CAN总线信息并传送人机界面进行显示，以起到提醒驾驶员的作用。

上述的对实施例的描述是为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这些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

1.一种避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

（2）计算自车所在道路交通信号灯的变灯时距t_g并转入步骤（3）：

若当前时刻交通信号灯为绿灯，则变灯时距t_g为当前时刻距离下一次黄灯或红灯开始点亮的时间；

（3）判断当前自车是否会违反交通信号灯：

当前时刻交通信号灯为红灯或黄灯时，当判定自车到达警戒线所需的时间time-gap小于变灯时距t_g时，执行自动紧急制动；否则，判断当前自车没有违反交通信号灯的行为,不对自车进行干预；

2.根据权利要求1所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，其特征在于：所述步骤（1）中，通过比较自车距离警戒线距离S₁和自车距离交通信号灯距离S₂之间大小，判断该交通信号灯是否处于自车所在的道路上：若S₂和S₁距离之差较大时，判断为自车所在的道路；S₂和S₁距离之差较小时，判断为其他道路的交通信号灯。

3.根据权利要求1或2所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，其特征在于：通过车载摄像头测算自车距离警戒线距离S₁和自车距离交通信号灯距离S₂的数值大小。

4.根据权利要求1所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，其特征在于：所述步骤（2）中，通过分别安装于自车与交通信号灯处的无线通信收发装置的信息交互确定变灯时距t_g的大小。

5.根据权利要求1所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中，time-gap=V²/(2*(S₁-L))，系统控制自车以a_target=V²/(2*(S₁-L))制动加速度进行紧急制动，其中，L为安全距离，即自车停止后距离警戒线的距离，V为当前自车的车速。

6.根据权利要求1所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，其特征在于：所述步骤（1）之前还包括启动步骤：首先判断系统是否开启，若系统关闭，则不对自车进行干预,自车正常驾驶；若系统已开启，进行初始化步骤：（a）初始化后系统激活，则转入步骤（1）；（b）初始化后系统处于失效或故障状态，则通知驾驶员当前系统处于失效状态或故障状态。

7.根据权利要求1所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中，若判断当前自车会违反交通信号灯的行为时，系统向驾驶员发出报警,以提高驾驶员的注意力。

8.一种使用权利要求1至7任一项所述避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制方法以用于避免违反交通信号灯的驾驶辅助系统，其特征在于：包括自动紧急制动控制器、分别经由总线与所述自动紧急制动控制器相连的车载摄像头和车辆电子稳定控制系统、无线通信收发装置；

9.根据权利要求8所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制系统，其特征在于：还包括车身控制器以及禁用开关，所述禁用开关经由所述车身控制器与CAN总线相连，以打开或关闭系统。

10.根据权利要求8或9所述的避免违反交通信号灯的驾驶辅助控制系统，其特征在于：还包括仪表控制器以及人机界面，所述人机界面经由所述仪表控制器与CAN总线相连，所述人机界面用于向驾驶员发送违反交通信号灯的警告信息以及显示系统的工作状态。