CN104176052A

CN104176052A - 用于防止与车辆碰撞的装置和方法

Info

Publication number: CN104176052A
Application number: CN201310684306.9A
Authority: CN
Inventors: 全大奭; 闵石基
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: KR20140136666A; US20140350813A1; KR101480610B1; DE102013225769A1; CN104176052B

Abstract

本发明提供一种用于防止与车辆碰撞的装置和方法。该装置和方法基于在制动躲避区间预测的根据转向躲避区间内的转向而定的与后侧车辆的碰撞与否，在存在发生碰撞的可能性时，在制动躲避区间使行驶车辆制动，而不存在发生碰撞的可能性时，在转向躲避区间，赋予驾驶者以车辆转向权，由此能够防止其与前方车辆和后侧车辆碰撞。

Description

用于防止与车辆碰撞的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于防止与车辆碰撞的装置和方法，更具体地涉及一种基于在制动躲避区间内预测的根据转向躲避区间内的转向而定的与后侧车辆的碰撞与否情况，防止与前方车辆和后侧车辆碰撞的技术。

在本发明中，转向躲避区间是指通过转向来防止行驶车辆与前方车辆相撞的区间，制动躲避区间是指通过制动来防止行驶车辆与前方车辆相撞的区间。而且，行驶车辆经过制动躲避区间后，经过紧随着出现的转向躲避区间，行驶车辆就会与前方车辆相撞，而不依赖于制动和转向。

背景技术

通常，用于防止与车辆碰撞的装置配置为基于相对于前方车辆的相对速度、横向加速度、与前方车辆重叠的量、摩擦系数、重力加速度等等，计算转向躲避区间，然后配置为，当行驶车辆进入转向躲避区间时输出警报，从而允许驾驶者变更车道。特别地，与前方车辆重叠的量是指基于行驶车辆的宽度覆盖前方车辆的量。换而言之，当前方车辆和行驶车辆在驾驶方向上位于一条直线上时，前方车辆和行驶车辆相互完全重叠。

现有技术的用于防止与车辆碰撞的装置在改变车道的过程中，可能会引起与后侧车辆的碰撞，这是由于行驶车辆进入转向躲避区间后才会输出警报。在这种情况下，即使后侧可能没有车辆，但对驾驶者来说，相比于紧急情况下的转向，在距前方车辆的安全距离内进行制动可能是更安全的。

发明内容

于是，本发明提供一种用于防止与车辆碰撞的装置和方法，该装置和方法基于可在制动躲避区间预测的根据转向躲避区间内的转向而定的与后侧车辆的碰撞与否，当存在发生碰撞的可能性时，在制动躲避区间，使车辆制动，而当不存在发生碰撞的可能性（例如可能性极小）时，在转向躲避区间，赋予驾驶者以转向权，由此防止与前方车辆和后侧车辆发生碰撞。

在本发明的一方面，用于防止与车辆碰撞的装置可以包括由控制器执行的多个单元，该控制器具有处理器和存储器。上述多个单元可以包括：信息采集单元，配置为采集计算碰撞时间（TTC：time-to-collision）、制动躲避区间和转向躲避区间所需的信息；制动躲避区间计算单元，配置为计算通过制动避免与前方车辆的碰撞的上述制动躲避区间；转向躲避区间计算单元，配置为计算通过转向避免与前方车辆的碰撞的上述转向躲避区间；和制动单元，配置为基于制动信号，使车辆制动。上述控制器（例如，控制单元）也可以配置为，当行驶车辆进入上述制动躲避区间时，计算与后侧车辆的TTC，并且当上述计算得到的TTC满足阈值时，产生制动信号。

在本发明的另一方面，用于防止与车辆碰撞的方法可以包括：由信息采集单元，采集计算碰撞时间（TTC）、制动躲避区间和转向躲避区间所需的信息；由制动躲避区间计算单元，计算通过制动避免与前方车辆的碰撞的上述制动躲避区间；由转向躲避区间计算单元，计算通过转向避免与前方车辆的碰撞的上述转向躲避区间；由控制单元，当行驶车辆进入上述制动躲避区间时，计算与后侧车辆的TTC，并且当上述计算得到的TTC满足阈值时产生制动信号；和由制动单元，基于上述制动信号，使车辆制动。

附图说明

结合附图，通过以下详细说明，将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中：

图1是本发明的示例性实施例的用于防止与车辆碰撞的装置的示例图；

图2是示出本发明的示例性实施例的制动躲避区间与转向躲避区间之间关系的例子的示例图；以及

图3是本发明的示例性实施例的用于防止与车辆碰撞的方法的示例性流程图。

附图标记

10：信息采集单元

20：制动躲避区间计算单元

30：转向躲避区间计算单元

40：控制单元

50：制动单元

301：采集计算TTC、制动躲避区间和转向躲避区间所需的信息

302：计算通过制动避免与前方车辆的碰撞的制动躲避区间

303：计算通过转向避免与前方车辆的碰撞的转向躲避区间

304：当行驶车辆进入制动躲避区间时，计算与后侧车辆的TTC

305：计算得到的TTC满足阈值否？

306：产生制动信号

307：基于制动信号，执行车辆的制动

308：不产生制动信号

309：当自身车辆进入转向躲避区间时，赋予驾驶者以自身车辆的转向权。

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”（vehicle）或“车辆的”（vehicular）或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车（SUV）在内的乘用车、公交车、卡车、各种商务车、包括各种船只和船舶的水运工具、飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车、燃料电池车和其它代用燃料车（例如，来源于石油以外的资源的燃料）。

虽然示例性实施例被描述为使用多个单元执行示例性进程，但是应该理解示例性进程也可以由一个或多个模块执行。此外，应该理解术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。该存储器配置为存储上述模块，而处理器具体配置为执行上述模块，以便执行下面进一步描述的一个或多个进程。

此外，本发明的控制逻辑也可具体化为计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、CD-ROM（只读光盘），磁带、软盘、闪盘（flash drive）、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在连接网络（network coupled）的计算机系统中，以便例如通过远程服务器或控制器局域网络（CAN：Controller Area Network）以分布形式存储和执行计算机可读介质。

本文使用的术语仅仅是为了说明示例性实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种（a、an和the）”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括（comprises和/或comprising）”是指存在所述特征、整数（Integer，整体）、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

如本文所使用的，除非特别声明或从上下文中明显看出，术语“大约（about）”应理解为处于本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准差内。“大约”可理解为在标注值（stated value）的10%，9%，8%，7%，6%，5%，4%，3%，2%，1%，0.5%，0.1%，0.05%，或0.01%内。除非从上下文中另外明确地看出，否则本文所提供的所有数值被术语“大约”修饰（限制）。

在下文中，结合附图，详细描述本发明的示例性实施例。

图1是本发明示例性实施例的用于防止与车辆碰撞的装置的示例图。如图1所示，用于防止与车辆碰撞的装置可以包括由控制单元40执行的多个单元。该多个单元可以包括信息采集单元10、制动躲避区间计算单元20、转向躲避区间计算单元30和制动单元50。

对每个部件进行描述，由控制单元40执行的信息采集单元10可以配置为通过车载通信网络采集计算制动躲避区间所需的信息、计算转向躲避区间所需的信息、计算碰撞时间（TTC）所需的信息等等，其中碰撞时间（TTC）是行驶车辆与后侧车辆之间的距离除以相对速度而得到的值。特别地，上述车载通信网络可以连接至用于测量上述信息的各种类型的传感器，并且该车载通信网络可以包括控制器局域网络（CAN：Controller Area Network）、本地互连网络（LIN：LocalInterconnect Network）、FlexRay和面向媒体的系统传输（MOST：MediaOriented System Transport）中的至少一个。

此处，图2示出了上述制动躲避区间与转向躲避区间之间的位置关系。

另外，信息采集单元10可以配置为采集上述行驶车辆的宽度信息。计算制动躲避区间所需的信息可以包括：相对于前方车辆（例如，位于该行驶车辆前面的车辆）的相对速度、纵向加速度、摩擦系数、重力加速度等等。此处，该摩擦系数通常是指铺装道路（paved road）上的摩擦系数（常数）。

此外，计算转向躲避区间所需的信息可以包括：相对于前方车辆的相对速度、横向加速度、与前方车辆重叠的量、摩擦系数、重力加速度等等。上述与前方车辆重叠的量是指基于行驶车辆的宽度覆盖前方车辆的量。换而言之，当前方车辆和行驶车辆在驾驶方向上位于一条直线上时，该前方车辆和行驶车辆彼此完全重叠。

计算TTC所需的信息可以包括距后侧车辆的距离、相对于后侧车辆的相对速度、距前方车辆的距离、相对于前方车辆的相对速度等等。换而言之，与后侧车辆的TTC可以利用距后侧车辆的距离和相对于后侧车辆的相对速度进行计算，与前方车辆的TTC可以利用距前方车辆的距离和相对于前方车辆的相对速度进行计算。

此外，由控制单元40执行的制动躲避区间计算单元20可以配置为利用下列公式1计算阈值制动时间t_LPB和阈值制动距离d_brake。

公式1

t_{LPB} = \frac{d_{brake}}{- v_{rel}} = - \frac{v_{rel}}{2 μg}

d_{brake} = - \frac{v_{rel}^{2}}{2 a_{x}}

在上述公式1中，v_rel代表相对于前方车辆的相对速度，a_x代表纵向加速度，μ代表摩擦系数，g代表重力加速度。

其后，制动躲避区间计算单元20可以配置为通过将缓冲距离（例如，一个常数）与上述计算得到的阈值制动距离d_brake相加，计算制动躲避区间。例如，当阈值制动距离大约为100m时，制动躲避区间可在大约120m至100m的范围内。换而言之，大约120m处至大约100m处范围内的距前方车辆的分离距离可以成为制动躲避区间。在这种情况下，可以根据设计者意图来改变缓冲距离。

此外，由控制单元40执行的转向躲避区间计算单元30，可以配置为基于下列公式2计算阈值转向时间t_LPS和阈值转向距离d_steer。

公式2

t_{LPS} = \frac{d_{steer}}{- v_{rel}} = \sqrt{\frac{{2 s}_{y}}{μg}}

d_{steer} = - v_{rel} \sqrt{\frac{{2 s}_{y}}{a_{y}}}

在上述公式2中，s_y代表与前方车辆重叠的量（例如，被前方车辆覆盖的行驶车辆的宽度），a_y代表横向加速度，μ代表摩擦系数，g代表重力加速度。特别是，当行驶车辆的宽度大约为1.8m且行驶车辆与前方车辆重叠了大约50%时，s_y成为大约0.9，而当行驶车辆与前方车辆重叠了大约100%时，s_y变成约1.8。例如，s_y可以例如由成像装置（如，摄像机）和激光扫描仪获得。

其后，转向躲避区间计算单元30配置为通过将缓冲距离与计算得到的阈值转向距离d_steer相加，计算转向躲避区间。例如，当阈值转向距离大约为30m时，转向躲避区间可以在大约50m至大约30m的范围内。换而言之，大约50m处至大约30m处范围内的距前方车辆的分离距离可以成为转向躲避区间。在这种情况下，可以根据设计者意图来改变缓冲距离。

此外，当行驶车辆进入该制动躲避区间时，控制单元40配置为计算与后侧车辆的TTC，当计算得到的TTC满足阈值（例如，约1.5秒）时，预测在转向躲避区间会发生碰撞，从而向制动单元50传输制动信号。换而言之，当与后侧车辆的TTC在制动躲避区间内满足阈值时，控制单元40可以配置为确定在行驶车辆在转向躲避区间转向时会与后侧车辆发生碰撞，从而在行驶车辆进入转向躲避区间之前，事先使车辆在该制动躲避区间制动。由此，即使在通过制动无法防止碰撞的转向躲避区间内，在后侧存在车辆时，也能够防止与前方车辆和后侧车辆的碰撞。

此处，如上所述，控制单元40可以配置为，当左后方车辆和右后方车辆均存在时，产生制动信号，并且控制单元40可以配置为即使当左后方车辆和右后方车辆中只有一个存在时，也为了驾驶者的安全而产生制动信号。另外，当左后方车辆和右后方车辆中只有一个存在时，上述控制单元可以配置为不产生制动信号。在这种情况下，可以通知驾驶者不存在后侧车辆的车道，从而驾驶者可以在转向躲避区间将车辆转向不存在后侧车辆的车道。

同时，控制单元40可以配置为在车辆进入制动躲避区间之前，计算与后侧车辆的TTC，从而监测后侧车辆。而且，控制单元40可以配置为，当不存在后侧车辆时，在转向躲避区间，赋予驾驶者以车辆转向权。接下来，由控制单元40执行的制动单元50可以配置为基于从控制单元40产生的制动信号，使车辆制动。

首先，信息采集单元10可以配置为采集计算碰撞时间（TTC）、制动躲避区间和转向躲避区间所需的信息（301）。制动躲避区间计算单元20可以配置为计算可以通过制动避免与前方车辆碰撞的制动躲避区间（302）。而且，转向躲避区间计算单元30可以配置为计算可以通过转向避免与前方车辆碰撞的转向躲避区间（303）。

当行驶车辆进入制动躲避区间时，控制单元40可以配置为计算与后侧车辆的TTC（304）。接下来，可以确定计算得到的TTC是否满足阈值（305）。作为确认结果（305），当TTC满足阈值时，可以产生制动信号（306）。此外，制动单元50可以配置为基于该制动信号，使车辆制动（307）。作为确认结果（305），当TTC不满足阈值时，不会产生制动信号（308）。而且，当行驶车辆进入转向躲避区间时，控制单元40可以配置为赋予驾驶者以车辆转向权（309）。

如上所阐述的，根据本发明的示例性实施例，基于在制动躲避区间预测的根据转向躲避区间内的转向而定的与后侧车辆的碰撞与否，当存在发生碰撞的可能性时，在制动躲避区间，使车辆制动，而当不存在发生碰撞的可能性时，在转向躲避区间，赋予驾驶者以转向权，由此能够防止与前方车辆和后侧车辆发生碰撞。

本领域技术人员在不脱离本发明的范围和精神的范围内，可以对以上所描述的本发明进行各种替换、变形和修改。因此，本发明并不限于以上所述的示例性实施例和附图。

Claims

1.一种用于防止与车辆碰撞的装置，其特征在于，包括：

控制器，包括存储器和处理器，所述存储器配置为存储程序指令，所述处理器配置为执行所述程序指令，所述程序指令在执行时配置为：

采集计算碰撞时间、制动躲避区间和转向躲避区间所需的信息；

计算通过制动避免与前方车辆的碰撞的所述制动躲避区间；

计算通过转向避免与前方车辆的碰撞的所述转向躲避区间；

当行驶车辆进入所述制动躲避区间时，计算与后侧车辆的碰撞时间；

当所述计算得到的碰撞时间满足阈值时，产生制动信号；和

基于所述制动信号，使所述行驶车辆制动。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步配置为：

当所述行驶车辆的左后方和右后方两个方向均存在车辆时，产生所述制动信号。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器配置为：

当所述行驶车辆的左后方和右后方中的一个方向存在车辆时，不产生所述制动信号，并向驾驶者提供关于没有车辆存在的车道的信息。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步配置为：

在所述转向躲避区间，赋予驾驶者以所述行驶车辆的车辆转向权。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步配置为：

在所述行驶车辆进入所述制动躲避区间前，计算与后侧车辆的碰撞时间，从而监测所述后侧车辆。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步配置为：

通过距后侧车辆的距离除以相对于所述后侧车辆的相对速度，计算所述碰撞时间。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步配置为：

通过将缓冲距离与阈值制动距离d_brake相加，计算所述制动躲避区间，所述阈值制动距离d_brake由下列公式A计算，

公式A：

d_{brake} = \frac{v_{rel}^{2}}{{2 a}_{x}}

其中，v_rel代表相对于前方车辆的相对速度，a_x代表纵向加速度。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步配置为：

通过将缓冲距离与阈值转向距离d_steer相加，计算所述转向躲避区间，所述阈值转向距离d_steer由下列公式B计算，

公式B：

d_{steer} = - v_{rel} \sqrt{\frac{2 s_{y}}{a_{y}}}

其中，v_rel代表相对于前方车辆的相对速度，s_y代表与所述前方车辆重叠的量，a_y代表横向加速度。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步配置为：

通过车载通信网络采集计算所述制动躲避区间所需的信息、计算所述转向躲避区间所需的信息和计算与所述后侧车辆的碰撞时间所需的信息。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述车载通信网络包括：控制器局域网络（CAN）、本地互连网络（LIN）、FlexRay和面向媒体的系统传输（MOST）中的至少一种。

11.一种用于防止与车辆碰撞的方法，其特征在于，包括：

由控制器，采集计算碰撞时间、制动躲避区间和转向躲避区间所需的信息；

由所述控制器，计算通过制动避免与前方车辆的碰撞的所述制动躲避区间；

由所述控制器，计算通过转向避免与前方车辆的碰撞的所述转向躲避区间；

由所述控制器，在行驶车辆进入所述制动躲避区间时，计算与后侧车辆的碰撞时间；

由所述控制器，在所述计算得到的碰撞时间满足阈值时，产生制动信号；和

由所述控制器，基于所述制动信号，使所述行驶车辆制动。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

由所述控制器，在所述计算得到的碰撞时间不满足阈值时，防止所述行驶车辆制动；和

由所述控制器，在所述行驶车辆进入所述转向躲避区间时，赋予驾驶者以所述行驶车辆的车辆转向权。

13.一种非瞬时性计算机可读介质，包含由控制器执行的程序指令，所述计算机可读介质的特征在于，包括：

采集计算碰撞时间、制动躲避区间和转向躲避区间所需的信息的程序指令；

计算通过制动避免与前方车辆的碰撞的所述制动躲避区间的程序指令；

计算通过转向避免与前方车辆的碰撞的所述转向躲避区间的程序指令；

当行驶车辆进入所述制动躲避区间时，计算与后侧车辆的碰撞时间的程序指令；

当所述计算得到的碰撞时间满足阈值时，产生制动信号的程序指令；和

基于所述制动信号，使所述行驶车辆制动的程序指令。

14.如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读介质，其特征在于，还包括：

当所述计算得到的碰撞时间不满足阈值时，防止所述行驶车辆制动的程序指令；和

当所述行驶车辆进入所述转向躲避区间时，赋予驾驶者以所述行驶车辆的车辆转向权的程序指令。