CN105774803A - 行车控制系统及其动态决策控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种行车控制系统及其动态决策控制方法，主要于一车辆上设置一行车控制系统，该行车控制系统是由一车辆安全判定模块接收一状态感知模块取得的多个信息，并经由安全性、碰撞分析以预估是否有行车危险，若车辆安全判定模块判断有行车危险，则使一紧急控制模块计算最佳避障轨迹，并发送相应的控制信号至一车辆控制模块，若没有危险事件，则使一常态控制模块依据不同路况与行为数据执行适应性演算法，并发送控制信号至该车辆控制模块；藉此，本发明行车控制系统能够依紧急程度及碰撞危险而即时规划闪避路径，以达到提升车辆行驶安全性及稳定性的目的。

Description

行车控制系统及其动态决策控制方法

技术领域

本发明涉及一种行车系统及其控制方法，尤其涉及一种行车控制系统及其动态决策控制方法。

背景技术

近年来智能车已逐渐成为市场的主流，而智能车通常仰赖行车控制系统搜集并分析车辆本身的行车状态与周围环境或前方车距等数据，目前属于最新技术的是一种自动驾驶辅助系统(AutonomousDrivingAssistantSystem)，车主仅需通过电子配备下达指令，设置此系统的车辆就能自行前进、转弯，若有行人闯入行车的路径内还会暂停等待后再起步，行驶之后还能一路抵达预先设定的停车场，并自动停入指定停车格，而当再次收到呼叫命令时，可令车辆自动开回到车主面前；其中，该系统是利用GPS定位、雷达、影像等感测技术来进行路径规划并驱动车子行驶，再通过车身四周的感测器来收集现场信号并检测周遭的动态，因此即使遇到其他停偏的车辆也会立即传讯通知辅助系统，修正行进方向避免碰撞，帮助车辆顺利到达车位停车。

现有的自动驾驶辅助系统在发展车辆动态控制技术时，仅着重于上述各种系统性能的开发，而忽略车辆在一定速度之下行驶的安全性、稳定性控制问题。如中国专利公开第CN100559211C号「用于提高机动车的行驶安全性和/或舒适性的方法」(以下简称前案)，主要目的是通过使用最新的导航系统技术来提高行驶安全性和/或舒适性，由设置用于提高安全性功能的一车辆控制装置或一组相关的控制装置产生数据，并且该数据与一导航系统的数据或制图数据在逻辑上结合，其中该导航系统包括制图数据，所述制图数据与通过车辆上的一感测器直接或间接检测到一当前行驶条件的信息一起使用，确定当前的危险值，并且根据所述危险值，对带有提高安全性任务的一功能组执行干预；特别地，除了或替代所述干预，产生视觉的、听觉的或触觉的警告，以警告驾驶人。

由上述现有技术可知，目前的行车控制系统仅着重于利用大量的定位、雷达、影像等感测技术达到自动停车、取车等系统功能的开发，而忽略车辆在快速行驶时的安全性、稳定性等控制问题，而前案虽利用导航信息提供安全性/舒适性的警告系统，但是仅用于被动性地告知驾驶人其安全性，驾驶人的行为仍然与前案的系统无关，并非有效又主动的提供驾驶人辅助，因此现有的行车控制系统技术尚有不稳定、安全性不足等问题，确实有提出更佳方案的必要性。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明主要目的是提供一种行车控制系统及其动态决策控制方法，主要是令车辆在行驶的过程中，通过行车控制系统中的多个控制模块，提供主动又即时的方式采取自动化的动态决策，使得在无危险的情况时能后让车辆控制更为稳定，在有危险的情况时立即规划紧急闪避路径，以提升车辆行驶安全性及稳定性。

为达成上述目的所采取的主要技术手段是令前述行车控制系统的动态决策控制方法，主要是于一车辆上设置一行车控制系统，并由该行车控制系统执行下列步骤：

接收多个环境信息、行车状态信息；

根据收到的多个信息执行一安全性分析；

判断该安全性分析的结果是否为一行车危险信息，若否，则执行一常态控制策略；

若是，则执行一碰撞分析；

判断该碰撞分析的结果是否为一碰撞信息，若否，则发送一使车速趋缓的应变指令；

若是，则执行相对应的一紧急控制策略。

在前述步骤中，是由该行车控制系统接收多个环境信息、行车状态信息，并根据收到的多个信息执行一安全性分析以预估是否有行车危险，通常在一般行车状态下不会有行车危险，则执行该常态控制策略以适应不同路况达到行车稳定的效果，但是若经安全性分析的结果是该行车危险信息时，则进一步执行该碰撞分析以判断是否会撞上前方物体，通常与前方物体保持一定的安全距离时碰撞的机会较低，则仅需发送使车速趋缓的应变指令即可，但是当碰撞分析的结果是碰撞信息时，则要立即地执行相对应的紧急控制策略以变换行径，以达到提升车辆行驶安全性及稳定性的目的。

为达成上述目的所采取的又一主要技术手段是令前述行车控制系统包括：

一车辆安全判定模块，用以接收多个环境信息、行车状态信息，并经由一安全性分析、一碰撞分析预先估测是否有紧急事件；

一常态控制模块，与该车辆安全判定模块连接，根据预设的多种道路状况信息及驾驶人行为，执行一含有适应性演算法的常态控制策略而产生一车辆动态控制信号，以稳定控制车辆的动态轨迹；

一紧急控制模块，与该车辆安全判定模块连接，当车辆遇到紧急事件时，将多个行车状态信息进行一紧急控制策略，并产生一不会造成车辆翻覆的避障轨迹控制信号，以控制车辆的紧急动态轨迹。

本发明行车控制系统可设置于一车辆上使用，通过该车辆安全判定模块接收多个环境信息以及行车状态信息，并经由安全性、碰撞分析以预估是否有行车危险，若没有危险事件，则该常态控制模块根据预设的多种道路状况信息及驾驶人行为执行该含有适应性演算法的常态控制策略，并产生该车辆动态控制信号以稳定控制车辆的动态轨迹，若车辆安全判定模块判断有行车危险又有紧急事件，则该紧急控制模块将多个行车状态信息进行该紧急控制策略，并产生该避障轨迹控制信号以控制车辆的紧急动态轨迹，使得安装有行车控制系统的车辆能够依紧急程度及碰撞危险而即时规划闪避路径，达到提升车辆行驶安全性及稳定性的目的。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1本发明一较佳实施例的系统架构方框图；

图2本发明另一较佳实施例的系统架构方框图；

图3本发明一较佳实施例的动态决策控制方法流程图；

图4本发明一较佳实施例的常态控制策略流程图；

图5本发明一较佳实施例的紧急控制策略流程图。

其中，附图标记

10状态感知模块20车辆安全判定模块

30常态控制模块31任务设计单元

32驾驶行为数据单元33学习性演算单元

40紧急控制模块41紧急轨迹计算单元

50车辆控制模块

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

关于本发明一较佳实施例的系统架构，请参考图1所示，主要是令一行车控制系统包括一状态感知模块10、一车辆安全判定模块20、一常态控制模块30、一紧急控制模块40以及一车辆控制模块50；该车辆安全判定模块20分别连接该状态感知模块10、该常态控制模块30、该紧急控制模块40以及该车辆控制模块50，该车辆控制模块50又分别与该常态控制模块30、该紧急控制模块40连接。

本实施例中，该状态感知模块10可对车辆前方环境进行检测撷取多种道路状况信息、环境信息，以及对车辆的车身动态进行预估以取得状态信息，更可进一步的取得多个导航定位信息并进行信号分析；该状态感知模块10可包括一影像撷取装置(Camera)、一雷达装置(Radar)、一激光雷达装置(Lidar)、一定位装置(GPS)、一惯性测量装置(InertialMeasurementUnit,IMU)。

该车辆安全判定模块20用以接收该状态感知模块10提供的多个环境信息、行车状态信息，并经由一安全性分析、一碰撞分析分别预先估测是否有一危险事件、一碰撞事件将发生，若该车辆安全判定模块20判断没有危险事件发生时则启动该常态控制模块30，该常态控制模块30根据已预设的多种道路状况信息及驾驶人行为，执行一含有适应性演算法的常态控制策略而产生一车辆动态控制信号，并发送相对应的控制信号至该车辆控制模块50，以令该车辆控制模块50稳定控制车辆的动态轨迹；本实施例中，该安全性分析通过一前方物体距离信息、一相对速度、一加速度、一环境信息等信息进行判断分析，该碰撞分析通过一剎车距离或一车辆的状态信息进行判断分析。

若该车辆安全判定模块20判断有危险事件，但是没有碰撞事件将发生时，则由对该车辆安全判定模块20对该车辆控制模块50发送使车速趋缓的一代表控制信号的应变指令，通过该车辆控制模块50控制车辆进行较和缓的刹车、减速，当该车辆安全判定模块20判断有碰撞事件将发生时则启动该紧急控制模块40，该紧急控制模块40将根据多个行车状态信息以进行一紧急控制策略，并产生一不会造成车辆翻覆的避障轨迹控制信号，并发送相对应的控制信号至该车辆控制模块50，以令该车辆控制模块50控制车辆的紧急动态轨迹，以闪避即将碰撞上的前方物体。

关于本发明另一较佳实施例的系统架构，请参考图2所示，本实施例中所使用的主要技术与前一实施例大致相同，惟本实施例中该常态控制模块30进一步包括一任务设计单元31、一驾驶行为数据单元32、一学习性演算单元33，该紧急控制模块40进一步包括一紧急轨迹计算单元41；其中，该驾驶行为数据单元32分别与该任务设计单元31、该学习性演算单元33连接，该任务设计单元31与该车辆安全判定模块20连接，该学习性演算单元33与该车辆控制模块50连接，再者，该紧急轨迹计算单元41系分别与该车辆安全判定模块20、该车辆控制模块50连接。

该任务设计单元31用以预设多种道路状况信息及对应的驾驶人行为信息，并可接收该状态感知模块10撷取的影像、车身信号等，用以判断车辆行驶的道路状况，并将多个信息(含驾驶人行为信息)传送给该驾驶行为数据单元32，由该驾驶行为数据单元32储存驾驶人面对不同道路状况时的多种驾驶人行为信息，该驾驶人行为信息包括一驾驶速度信息、一方向盘转角信息、一油门深度信息、一刹车深度信息、一档位信息等，再由该学习性演算单元33执行一含有适应性演算法的常态控制策略，以产生一车辆动态控制信号，并发送相对应的控制信号至该车辆控制模块50，以令该车辆控制模块50稳定控制车辆的动态轨迹。

本实施例中，该学习性演算单元33接收该驾驶行为数据单元32传送多个驾驶人行为信息，并通过专业驾驶人进行一人因工程以建立专业驾驶人的多种操控信息(如前左转、直走、前右转等)并执行最佳的常态控制策略，该常态控制策略系根据多个道路信息及其多个驾驶人行为信息分别与专业驾驶人的多种操控信息进行比对分析，以提供可适应不同路况的驾驶行为信息，再执行一适应性演算法而得到对驾驶人而言最舒适的一组驾驶行为信息的控制参数，将执行完演算法后的控制参数进行回馈、持续进行比对分析及执行适应性演算法，最后产生并发送一最佳化常态控制信号以控制车辆的动态轨迹，因此通过该学习性演算单元33即可依据不同的行车环境与驾驶操控行为估算出最佳常态控制策略。

本实施例中，该适应性演算法可为一参考模型适应性控制(ModelReferenceAdaptiveControl,MRAC)、一类神经网络(NeuralNetwork)、一分群演算法或一自组织映射图(Self-organizationMapping,SOM)等演算法；该组驾驶行为信息的控制参数包括一驾驶速度信息、一方向盘转角信息、一油门深度信息、一刹车深度信息、一档位信息等。

该紧急轨迹计算单元41接收多个行车状态信息，多个行车状态信息包括本车车速以及车速与最大可旋转半径，该紧急轨迹计算单元41根据该些行车状态信息的关联性进行该紧急控制策略，该紧急控制策略接收含有车速的状态信息，根据车速与可旋转半径计算出不造成车辆翻覆的最大半径避障轨迹信息，并产生一避障轨迹控制信号，令该车辆控制模块50控制车辆的紧急动态轨迹；再者，该紧急轨迹计算单元41还可以通过该状态感知模块10取得的多个信息计算车速，再利用预先建立的车速与最大旋转半径关系，经由该紧急轨迹计算单元41计算出不造成车辆翻覆、最佳化的最大半径避障轨迹，并产生一避障轨迹控制信号，令该车辆控制模块50控制车辆的紧急动态轨迹，以精准又即时的闪避将要碰撞的前方物体。

由上述本发明较佳实施例的说明可进一步归纳出一行车控制系统的动态决策控制方法，如图3所示，主要是于一车辆上设置上述行车控制系统，并由该行车控制系统执行下列步骤：

由该行车控制系统的车辆安全判定模块20接收多个环境信息、行车状态信息(S31)；

该车辆安全判定模块20根据收到的多个信息执行一安全性分析(S32)；

判断该安全性分析的结果是否为一行车危险信息(S33)，若否，则由该常态控制模块30执行一常态控制策略(S34)；

若是，则继续由该车辆安全判定模块20执行一碰撞分析(S35)；

判断该碰撞分析的结果是否为一碰撞信息(S36)，若否，则发送一使车速趋缓的应变指令(S37)至该车辆控制模块50，进行车辆减速；

若是，则由该紧急控制模块40执行相对应的一紧急控制策略(S38)。

由上述可知该行车控制系统接收多个环境信息、行车状态信息，并根据收到的多个信息执行一安全性分析以预估是否有行车危险，通常在一般行车状态下不会有行车危险，则执行该常态控制策略以适应不同路况达到行车稳定的效果，于本实施例中当上述步骤执行至「执行一常态控制策略(S34)」步骤时，如图4所示，该方法进一步包括下列步骤：

由该常态控制模块30的任务设计单元31提供多个道路信息与驾驶行为信息，并由该驾驶行为数据单元32根据多个道路信息与驾驶行为信息进行比对分析(S341)；

由该驾驶行为数据单元32提供适应不同路况的多个驾驶行为信息(S342)；

再以该学习性演算单元33执行一适应性演算法(S343)，并且回馈多个控制参数至「根据多个道路信息与驾驶行为信息进行比对分析(S341)」步骤(S344)；

发送一最佳化常态控制信号(S345)至该车辆控制模块50，以令该车辆控制模块50稳定控制车辆的动态轨迹。

承上所述，若前述安全性分析的结果是该行车危险信息时，则进一步执行该碰撞分析以判断是否会撞上前方物体，当碰撞分析的结果是碰撞信息时，则要立即地执行相对应的紧急控制策略以变换行径，于本实施例中当上述步骤执行至「执行相对应的一紧急控制策略(S38)」步骤时，如图5所示，该方法进一步包括下列步骤：

由该紧急控制模块40的紧急轨迹计算单元41接收一组含有车速的状态信息(S381)；

根据车速与一可旋转半径，产生最佳的一避障轨迹信息(S382)；

依据该避障轨迹信息，发送相应的一紧急控制信号(S383)，令该车辆控制模块50控制车辆的紧急动态轨迹。

但是当驾驶人在行驶的过程中有与前方物体保持一定的安全距离，其发生碰撞的机会较低，故碰撞分析的结果若不是碰撞信息，则仅需发送使车速趋缓的应变指令即可，通过本发明的行车控制系统及其动态决策控制方法，确实能够提升车辆于一定速度行驶时的安全性及稳定性。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种行车控制系统的动态决策控制方法，其特征在于，于一车辆上设置一行车控制系统，并由该行车控制系统执行下列步骤：

接收多个环境信息、行车状态信息；

根据收到的多个信息执行一安全性分析；

判断该安全性分析的结果是否为一行车危险信息，若否，则执行一常态控制策略；

若是，则执行一碰撞分析；

判断该碰撞分析的结果是否为一碰撞信息，若否，则发送一使车速趋缓的应变指令；

若是，则执行相对应的一紧急控制策略。

2.根据权利要求1所述的行车控制系统的动态决策控制方法，其特征在于，当上述步骤执行至一常态控制策略步骤，该方法更包括下列步骤：

根据多个道路信息与驾驶行为信息进行分析；

提供适应不同路况的多个驾驶行为信息；

执行一适应性演算法，并且回馈多个控制参数至所述根据多个道路信息与驾驶行为信息进行分析的步骤；

发送一最佳化常态控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的行车控制系统的动态决策控制方法，其特征在于，当上述步骤执行至一紧急控制策略步骤，该方法更包括下列步骤：

接收一组含有车速的状态信息；

根据车速与一可旋转半径，产生最佳的一避障轨迹信息；

依据该避障轨迹信息，发送相应的一紧急控制信号。

4.一种行车控制系统，特征在于，包括：

一车辆安全判定模块，用以接收多个环境信息、行车状态信息，并经由一安全性分析、一碰撞分析预先估测是否有紧急事件；

一常态控制模块，与该车辆安全判定模块连接，根据预设的多种道路状况信息及驾驶人行为，产生一车辆动态控制信号；

一紧急控制模块，与该车辆安全判定模块连接，当车辆遇到紧急事件时，将多个行车状态信息进行一紧急控制策略，并产生一避障轨迹控制信号。

5.根据权利要求4所述的行车控制系统，其特征在于，该常态控制模块包括一任务设计单元、一驾驶行为数据单元、一学习性演算单元；该任务设计单元预设多种道路状况信息及对应的驾驶人行为信息并传送给该驾驶行为数据单元，该驾驶行为数据单元储存驾驶人面对不同道路状况时的多种驾驶人行为信息，该学习性演算单元执行该含有适应性演算法的常态控制策略。

6.根据权利要求5所述的行车控制系统，其特征在于，该紧急控制模块包括一紧急轨迹计算单元，接收多个行车状态信息，根据该些行车状态信息的关联性进行该紧急控制策略，该紧急控制策略接收含有车速的状态信息，根据车速与可旋转半径计算出不造成车辆翻覆的最大半径避障轨迹信息，并产生该避障轨迹控制信号。

7.根据权利要求6所述的行车控制系统，其特征在于，该学习性演算单元接收该驾驶行为数据单元传送多个驾驶人行为信息，并通过专业驾驶人进行一人因工程以建立专业驾驶人的多种操控信息并执行最佳的常态控制策略。

8.根据权利要求7所述的行车控制系统，其特征在于，该安全性分析通过一前方物体距离信息、一相对速度、一加速度、一环境信息进行判断分析，该碰撞分析通过一剎车距离进行判断分析。

9.根据权利要求4至8中任意一项所述的行车控制系统，其特征在于，进一步包括一状态感知模块以及一车辆控制模块，该状态感知模块与该车辆安全判定模块连接，该车辆控制模块分别与该车辆安全判定模块、该常态控制模块以及该紧急控制模块连接；该状态感知模块对车辆前方环境进行检测撷取多种道路状况信息、环境信息，以及对车辆的车身动态进行预估以取得状态信息，进一步的取得多个导航定位信息并进行信号分析；该车辆控制模块分别接收该车辆安全判定模块、该常态控制模块以及该紧急控制模块发送的控制信号以执行相对应的控制动作。

10.根据权利要求9所述的行车控制系统，其特征在于，该状态感知模块包括一影像撷取装置、一雷达装置、一激光雷达装置、一定位装置、一惯性测量装置；该适应性演算法指一参考模型适应性控制演算法、一类神经网络演算法、一分群演算法或一自组织映射图演算法；该驾驶人行为信息包括一驾驶速度信息、一方向盘转角信息、一油门深度信息、一刹车深度信息、一档位信息。