CN103921788A - 一种汽车行驶控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车行驶控制系统及方法,属于汽车技术领域。该系统包括获取单元,用于获取驾驶指令;环境感知单元,用于实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,所述环境信息包括车道线位置、目标车信息、本车位姿以及车库位置信息中的一种或多种;行车参数采集单元,用于获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,所述汽车行驶参数包括本车车速、前轮偏角及汽车行驶路程中的一种或多种;规划决策单元,用于根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令;实时控制单元,用于按照所述控制指令控制汽车行驶。本发明集成了车道线保持、自适应巡航及自动泊车的功能于一体,使得智能汽车的功能更加丰富。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别涉及一种汽车行驶控制系统及方法。
背景技术
随着人们收入水平的不断提高、汽车技术的飞速发展,使得汽车的销售价格逐渐降低并且渐渐普及化,私家车成为了很多家庭出行的交通工具。然而随着汽车持有量越来越大,道路交通事故也在逐年增加,交通事故不仅给人们带来物质上的损失,也给人们的健康及生命安全带来无法弥补的后果。
为了减少交通事故的发生,给人们提供一个更加安全的交通环境,近年来国内外各科研机构、汽车厂展开了对智能化汽车行驶控制系统的研究。但是,相关技术中智能化汽车行驶控制系统的功能较为单一,无法满足用户对智能汽车的多智能化行驶控制功能集合的体验要求。
发明内容
为了解决相关技术中智能汽车行驶控制系统功能较为单一,无法满足客户体验要求的问题,本发明实施例提供了一种汽车行驶控制系统。技术方案如下:
一方面,本发明实施例提供了一种汽车行驶控制系统,该系统包括:
获取单元,用于获取驾驶指令,所述驾驶指令包括车道线保持指令、自适应巡航指令以及自动泊车指令;
环境感知单元,用于实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,所述环境信息包括车道线位置、目标车信息、本车的实时位置以及车库位置信息中的一种或多种;
行车参数采集单元,用于获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,所述汽车行驶参数包括本车的车速、前轮偏角及汽车行驶路程中的一种或多种;
规划决策单元,用于根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令,所述控制指令包括转向控制指令、换挡控制指令、油门控制指令、制动控制指令中的一种或多种;
实时控制单元,用于按照所述控制指令控制本车行驶。
进一步地,所述环境感知单元包括:激光雷达,用于获取所述车库位置信息;毫米波雷达,用于测量所述目标车信息;摄像装置,用于检测车道线位置;全球定位系统和惯性导航系统,用于获取所述本车的实时位置。
进一步地,所述目标车信息包括目标车的车速、本车与目标车的车间距,所述目标车在所述本车的前方。
进一步地,所述行车参数采集单元包括:速度传感器,用于采集所述本车的车速;角度传感器,用于采集所述前轮偏角;里程计,用于采集所述汽车行驶路程。
进一步地,所述实时控制单元包括:换档控制器、制动控制器、油门控制器及转向控制器,用于调节控制所述本车的速度和方向。
进一步地,所述系统还包括电动助力转向系统,用于实现所述本车的自动转向控制。
另一方面,本发明实施例还提供一种汽车行驶控制方法,其特征在于,所述方法包括:
获取驾驶指令,所述驾驶指令包括车道线保持指令、自适应巡航指令以及自动泊车指令;
实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,所述环境信息包括车道线位置、目标车信息、本车的实时位置以及车库位置信息中的一种或多种;
获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,所述汽车行驶参数包括本车的车速、前轮偏角及汽车行驶路程中的一种或多种;
根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令,所述控制指令包括转向控制指令、换挡控制指令、油门控制指令、制动控制指令中的一种或多种;
按照所述控制指令控制本车行驶。
进一步地,当所述驾驶指令为所述车道线保持指令时,所述根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令,包括:根据所述车道线位置计算车道线与本车间的相对距离,根据所述相对距离计算所述本车保持与所述车道线平行所需的期望前轮偏角,根据所述期望前轮偏角生成所述转向控制指令。
进一步地,当所述驾驶指令为所述自适应巡航时,所述实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,包括:获取所述目标车信息,所述目标车信息包括目标车的车速、本车与目标车的车间距,所述目标车在所述本车的前方;
所述获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,包括:获取所述本车的车速;
所述根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令,包括:根据所述本车的车速与所述目标车信息计算安全车距及期望车速;根据所述期望车速与所述本车的车速之间的偏差和所述安全车距,生成所述油门控制指令、制动控制指令和换挡控制指令中的一种或多种。
进一步地,当所述驾驶指令为所述自动泊车时,所述实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,包括:获取所述车库位置信息及所述本车的实时位置;
所述获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,包括:获取所述汽车行驶路程;
所述根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令包括:根据所述车库位置信息及所述本车的实时位置计算车库与本车间的位置关系,根据所述位置关系及所述汽车行驶路程实时规划泊车路径,根据所述泊车路径生成所述油门控制指令、制动控制指令和转向控制指令中的一种或多种。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是:
在获取驾驶指令后,汽车行驶控制系统的规划决策单元能够根据环境感知单元及行车参数采集单元反馈的环境信息、汽车行驶参数,将车辆行驶所需的参数传输给实时控制单元,由实时控制单元控制车辆按照驾驶指令行驶,集成了车道线保持、自适应巡航及自动泊车的功能于一体,使得智能汽车的功能更加丰富。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种汽车行驶控制系统的结构简图;
图2是本发明实施例1提供的一种汽车行驶控制系统的详细结构图。
图3是本发明实施例1提供的基于EPS的自动转向控制示意图。
图4是本发明实施例2提供的一种汽车行驶控制方法流程图。
图5是本发明实施例3提供的一种汽车行驶控制方法详细流程图。
图6是本发明实施例3提供的某次车道线保持技术试验中望前轮偏角和实际前轮偏角随时间变化图。
图7是本发明实施例4提供的一种汽车行驶控制方法详细流程图。
图8是本发明实施例4提供的在自适应巡航指令下汽车速度控制试验效果图。
图9是本发明实施例5提供的一种汽车行驶控制方法详细流程图。
图10是本发明实施例5提供的一种能够直接入库时的泊车路径图。
图11是本发明实施例5提供的一种不能直接入库时的泊车路径图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
参见图1,本发明实施例提供了一种汽车行驶控制系统,该系统包括:获取单元100、环境感知单元200、行车参数采集单元300、规划决策单元400和实时控制单元500。
其中,获取单元100用于获取驾驶指令,驾驶指令包括车道线保持指令、自适应巡航指令以及自动泊车指令;
环境感知单元200用于实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,环境信息包括车道线位置、目标车信息、本车的实时位置以及车库位置信息中的一种或多种;
行车参数采集单元300用于获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,汽车行驶参数包括本车的车速、前轮偏角及汽车行驶路程中的一种或多种;
规划决策单元400用于根据环境信息及汽车行驶参数,按照驾驶指令生成控制指令,控制指令包括转向控制指令、换挡控制指令、油门控制指令、制动控制指令中的一种或多种;
实时控制单元500用于按照所述控制指令控制本车行驶。
在获取驾驶指令后,汽车行驶控制系统的规划决策单元能够根据环境感知单元及行车参数采集单元反馈的环境信息、汽车行驶参数,将车辆行驶所需的参数传输给实时控制单元,由实时控制单元控制车辆按照驾驶指令行驶,集成了车道线保持、自适应巡航及自动泊车的功能于一体,使得智能汽车的功能更加丰富。
实施例2
参见图2,本实施例提供了一种汽车行驶控制系统,该系统包括:获取单元100、环境感知单元200、行车参数采集单元300、规划决策单元400和实时控制单元500。
其中,获取单元100用于获取驾驶指令,驾驶指令包括车道线保持指令、自适应巡航指令以及自动泊车指令;
环境感知单元200用于实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,环境信息包括车道线位置、目标车信息、本车的实时位置以及车库位置信息中的一种或多种;
行车参数采集单元300用于获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,汽车行驶参数包括本车的车速、前轮偏角及汽车行驶路程中的一种或多种;
规划决策单元400用于根据环境信息及汽车行驶参数,按照驾驶指令生成控制指令,控制指令包括转向控制指令、换挡控制指令、油门控制指令、制动控制指令中的一种或多种;
实时控制单元500用于按照所述控制指令控制本车行驶。
其中,获取单元100可以是通过人机交互界面获取驾驶指令,规划决策单元400可以包括中央处理器401、输入接口电路以及输出接口电路。
进一步地,环境感知单元200可以包括:激光雷达201,用于感知车库位置信息;毫米波雷达202,用于测量目标车信息;摄像装置203,用于检测车道线位置,也可以用于识别交通标志牌;全球定位系统(GPS,Global PositioningSystem)和惯性导航系统(INS,Inertial Navigation System)204,用于获取本车的实时位置。
进一步地,目标车信息可以包括目标车的车速、本车与目标车的车间距,目标车在本车的前方。
进一步地,行车参数采集单元300包括:速度传感器,用于采集本车的车速;角度传感器,用于采集前轮偏角;里程计,用于采集汽车行驶路程。实现时,该速度传感器可以为ABS(Anti-lock Braking System,防抱死制动系统)中的车速传感器。
进一步地,实时控制单元500包括:换档控制器501、制动控制器502、油门控制器503及转向控制器504,用于调节控制本车的速度和方向。
进一步地,该系统还包括电动助力转向系统(EPS,Electric Power Steering)505,用于实现本车的自动转向控制。
具体地,如图3所示,涉及转向控制时,环境感知单元200采集的环境信息以及行车参数采集单元300采集的汽车行驶参数传输给规划决策单元400;规划决策单元400根据环境信息以及汽车行驶参数来计算期望前轮偏角,并根据该期望前轮偏角生成转向控制指令;转向控制器504接收规划决策单元400发送的转向控制指令,获取当前方向盘的实际转角(可以通过用于检测方向盘转角的角度传感器获得),计算出期望前轮偏角和实际转角的偏差值。根据转向控制器504所用转矩转角传感器的信号特性(转矩信号为电压值),转向控制器504通过相应算法把转角的偏差值转换成电压值传输给EPS505,EPS505通过控制电机实现自动转向。
本实施例的系统还可以设置有偏离报警装置,可以在汽车行驶时偏离车道线后进行报警。
在获取驾驶指令后,汽车行驶控制系统的规划决策单元能够根据环境感知单元及行车参数采集单元反馈的环境信息、汽车行驶参数,将车辆行驶所需的参数传输给实时控制单元,由实时控制单元控制车辆按照驾驶指令行驶,集成了车道线保持、自适应巡航及自动泊车的功能于一体,使得智能汽车的功能更加丰富。
实施例3
参见图4,本发明实施例还提供一种汽车行驶控制方法,可以采用上述汽车行驶控制系统实现,该方法包括:
S10:获取驾驶指令,驾驶指令包括车道线保持指令、自适应巡航指令以及自动泊车指令;
S11:实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,环境信息包括车道线位置、目标车信息、本车的实时位置以及车库位置信息中的一种或多种;
S12:获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,汽车行驶参数包括本车的车速、前轮偏角及汽车行驶路程中的一种或多种;
S13:根据环境信息及汽车行驶参数,按照驾驶指令生成控制指令,控制指令包括转向控制指令、换挡控制指令、油门控制指令、制动控制指令中的一种或多种;;
S14:按照控制指令控制本车行驶。
在获取驾驶指令后,汽车行驶控制系统的规划决策单元能够根据环境感知单元及行车参数采集单元反馈的环境信息、汽车行驶参数,将车辆行驶所需的参数传输给实时控制单元,由实时控制单元控制车辆按照驾驶指令行驶,集成了车道线保持、自适应巡航及自动泊车的功能于一体,使得智能汽车的功能更加丰富。
实施例4
参见图5,本实施例提供了一种汽车行驶控制方法,该方法可以采用上述汽车行驶控制系统实现,本实施例与实施例2的差别在于,本实施例中的驾驶指令为车道线保持指令,该方法包括:
S20:获取驾驶指令,该驾驶指令为车道线保持指令;
S21:检测车道线位置;
具体地,步骤S21包括:由中央处理器401控制摄像装置203获取车道线位置;
S22:根据车道线位置计算车道线与本车间的相对距离;
S23:根据相对距离计算本车保持与车道线平行所需的期望前轮偏角;
S24:根据期望前轮偏角生成转向控制指令;
具体地,在实际驾驶过程中,复杂路况上的车道线存在迂回曲折的情况,汽车的车道线保持要求实时保证本车与车道线平行,如果偏离车道线就要进行本车方向调整。
S25:按照控制指令控制本车行驶。
具体地,步骤S25包括:由中央处理器401向实时控制单元500输出转向控制指令及转向所需的期望前轮偏角,实时控制单元500中的转向控制器504依据期望前轮偏角控制本车转向。
图6显示了本实施例中某一次在车道线保持技术试验时采集的期望前轮偏角和实际前轮偏角随时间变化历程,图中的虚线表示根据车道线位置及本车信息计算而得的期望前轮偏角,而实线表示通过转向控制器504控制转向而实现的实际前轮偏角,同一时刻两种数据相差不大,转向控制效果良好。
在获取车道线保持指令后,汽车行驶控制系统的规划决策单元能够根据环境感知单元反馈的车道线位置信息,将车辆保持与车道线平行所需的控制指令传输给实时控制单元,由实时控制单元控制车辆按照控制指令行驶,集成了车道线保持功能,具有较优的安全行驶性能。
实施例5
参见图7,本实施例提供了一种汽车行驶控制方法,该方法可以采用上述汽车行驶控制系统实现,本实施例与实施例2的差别在于,本实施例中的驾驶指令为自适应巡航指令,该方法包括:
S30:获取驾驶指令,该驾驶指令为自适应巡航指令。
S31:获取目标车信息,目标车信息包括目标车的车速、本车与目标车的车间距,目标车在本车的前方;
具体地,步骤S31包括:使用毫米波雷达202测量本车前方目标车的信息并传输给规划决策单元400,目标车信息包括目标车的车速及本车与目标车的车间距;行车参数采集单元300获取本车车速信息并通过车载总线传输给规划决策单元400。
S32:获取本车的车速;
具体地,可以采用本车现有的ABS中的车速传感器获取本车的车速。
S33:根据本车的车速与目标车信息计算安全车距及期望车速;
S34:根据期望车速与本车的车速之间的偏差和安全车距,生成油门控制指令、制动控制指令和换挡控制指令中的一种或多种。
S35:按照控制指令控制本车行驶。
具体地,步骤S34中会进行使用油门控制器503还是制动控制器502的判断。进行油门控制时,会根据安全车距及车速偏差来计算油门电压值,根据该油门电压值生成油门控制指令,油门控制器503根据油门电压值控制本车车速;进行制动控制时,则会根据安全车距及车速偏差来计算制动踏板行程值,根据该制动踏板行程值生成制动控制指令,制动控制器502根据制动踏板行程值控制本车车速。
为了精准调节油门控制器503和制动控制器502的切换逻辑,本发明实施例通过大量实验来获取实验数据,通过分析实验数据来获得合适的切换逻辑规律。在本实施例的自适应巡航指令中,本车与前面的目标车距离小于安全车距时,采取制动控制器502控制制动踏板的行程;本车与前面的目标车距离大于安全车距时,切换到油门控制器503控制油门踏板,实现期望车速的控制。
图8表示某一时刻期望车速控制试验图。从图中可以看出期望车速为15km/h时的跟踪效果,本实验中记录了不同时刻实施控制后的实际车速、实施控制前的期望车速、对车速的油门控制量以及对车速的制动控制量,通过油门控制器503的控制,基本能够保持期望车速,速度跟踪效果良好。
在获取自适应巡航指令后,汽车行驶控制系统的规划决策单元能够根据反馈的目标车信息以及本车的车速,在保持安全车距的情况下调节本车的车速,同时根据本车和目标车的车速偏差实际情况来切换使用制动控制器和油门控制器,集成了自适应巡航的功能,具有较优的车速调节性能。
实施例6
参见图9,本实施例提供了一种汽车行驶控制方法,该方法可以采用上述汽车行驶控制系统实现,本实施例与实施例2的差别在于,本实施例中的驾驶指令为自动泊车指令,该方法包括:
S40:获取驾驶指令,该驾驶指令为自动泊车指令。
S41:获取车库位置信息及本车的实时位置。
具体地,步骤S41中,通过激光雷达201感知车库位置信息并发送给规划决策单元400,同时获取GPS/INS204采集的本车的实时位置。
S42:获取汽车行驶路程;
具体地,步骤S42中,使用通过里程计实时获取汽车行驶路程,用于计算汽车在后续规划的泊车路径上行驶的距离。
S43:根据车库位置信息及本车的实时位置计算车库与本车间的位置关系;
S44:根据位置关系及汽车行驶路程实时规划泊车路径;
S45:根据泊车路径生成油门控制指令、制动控制指令和转向控制指令中的一种或多种;
具体地,根据泊车路径协调油门控制器503、制动控制器502和转向控制器504来实现泊车,激光雷达感知到的车库的两边可能存在其他已经泊好的车,所以进行自动泊车时需要计算车库与本车间的位置关系,根据位置关系来控制本车的行驶方向,避免可能出现的碰撞事故。自动泊车时根据位置关系以及汽车行驶路程来实时规划泊车路径,如果本车行驶在泊车路径上时车身不会越过车库两边的位置,说明本车能够直接入库,泊车路径如图10所示。如果按照泊车路径行驶,本车的车身存在越过车库两边的可能,那么说明本车不能根据泊车路径安全入库,需要执行倒车动作以改变本车的入库方位,可以返回步骤S41,重新获取车库位置信息和本车的实时位置,继续泊车,泊车路径如图11所示。
S46:按照控制指令控制本车行驶。
在获取自动泊车驾驶指令后,汽车行驶控制系统的规划决策单元能够根据环境感知单元及行车参数采集单元反馈的车库位置信息、本车的实时位置以及汽车行驶路程,将汽车自动泊车所需的控制参数传输给实时控制单元,由实时控制单元控制车辆按照泊车路径行驶,集成了自动泊车功能;本实施例中的自动泊车方法在泊车路径不安全时会进行倒车再泊车的操作,使得智能汽车能够较好的适应复杂泊车环境。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车行驶控制系统,其特征在于,所述系统包括:
获取单元,用于获取驾驶指令,所述驾驶指令包括车道线保持指令、自适应巡航指令以及自动泊车指令;
环境感知单元,用于实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,所述环境信息包括车道线位置、目标车信息、本车的实时位置以及车库位置信息中的一种或多种;
行车参数采集单元,用于获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,所述汽车行驶参数包括本车的车速、前轮偏角及汽车行驶路程中的一种或多种;
规划决策单元,用于根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令,所述控制指令包括转向控制指令、换挡控制指令、油门控制指令、制动控制指令中的一种或多种;
实时控制单元,用于按照所述控制指令控制本车行驶。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述环境感知单元包括:
激光雷达,用于获取所述车库位置信息;
毫米波雷达,用于测量所述目标车信息;
摄像装置,用于检测车道线位置;
全球定位系统和惯性导航系统,用于获取所述本车的实时位置。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述目标车信息包括目标车的车速、本车与目标车的车间距,所述目标车在所述本车的前方。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述行车参数采集单元包括:
速度传感器,用于采集所述本车的车速;
角度传感器,用于采集所述前轮偏角;
里程计,用于采集所述汽车行驶路程。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述实时控制单元包括:
换档控制器、制动控制器、油门控制器及转向控制器,用于调节控制所述本车的速度和方向。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
电动助力转向系统,用于实现所述本车的自动转向控制。
7.一种汽车行驶控制方法,其特征在于,所述方法包括:
获取驾驶指令,所述驾驶指令包括车道线保持指令、自适应巡航指令以及自动泊车指令;
实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,所述环境信息包括车道线位置、目标车信息、本车的实时位置以及车库位置信息中的一种或多种;
获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,所述汽车行驶参数包括本车的车速、前轮偏角及汽车行驶路程中的一种或多种;
根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令,所述控制指令包括转向控制指令、换挡控制指令、油门控制指令、制动控制指令中的一种或多种;
按照所述控制指令控制本车行驶。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,当所述驾驶指令为所述车道线保持指令时,所述根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令,包括:
根据所述车道线位置计算车道线与本车间的相对距离,根据所述相对距离计算所述本车保持与所述车道线平行所需的期望前轮偏角,根据所述期望前轮偏角生成所述转向控制指令。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,当所述驾驶指令为所述自适应巡航时,
所述实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,包括:
获取所述目标车信息,所述目标车信息包括目标车的车速、本车与目标车的车间距,所述目标车在所述本车的前方;
所述获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,包括:
获取所述本车的车速;
所述根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令,包括:
根据所述本车的车速与所述目标车信息计算安全车距及期望车速;
根据所述期望车速与所述本车的车速之间的偏差和所述安全车距,生成所述油门控制指令、制动控制指令和换挡控制指令中的一种或多种。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,当所述驾驶指令为所述自动泊车时,
所述实时感知汽车行驶环境并生成环境信息,包括:
获取所述车库位置信息及所述本车的实时位置;
所述获取汽车当前行驶状态并生成汽车行驶参数,包括:
获取所述汽车行驶路程;
所述根据所述环境信息及所述汽车行驶参数,按照所述驾驶指令生成控制指令包括:
根据所述车库位置信息及所述本车的实时位置计算车库与本车间的位置关系,根据所述位置关系及所述汽车行驶路程实时规划泊车路径,根据所述泊车路径生成所述油门控制指令、制动控制指令和转向控制指令中的一种或多种。
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