CN105844921B - 一种车道保持方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种车道保持方法、装置和系统，包括向车头前方不同方向发射雷达波束，每个雷达波束中携带有所述雷达波束的方向标识；接收安置在车道上的电子标签的反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；若是，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。用以解决现有技术中车道保持准确性差的问题。

Description

一种车道保持方法、装置和系统

技术领域

本发明实施例涉及安全驾驶技术领域，尤其涉及一种车道保持方法、装置和系统。

背景技术

随着经济和交通事业的不断发展，汽车已经成为人们不可或缺的交通工具。但随着汽车使用率的不断提高，交通事故率也呈现出逐年上升的趋势。据统计，在所有机动车事故中，由于车道偏离而造成的交通事故占所有交通事故的百分之二十，更严重的是，由于车道偏离而引起的交通事故死亡率占所有交通死亡率的百分之三十七。从这一数据可以看出，车道偏离事故已经严重影响了人们的生命财产安全。

现有的车道保持方案基本是依赖计算机视觉系统、惯性导航系统、与相邻车辆位置关系的方式来确定当前车辆的位置，从而控制车辆保持在当前车道。

但是，计算机视觉系统是依赖摄像头和模式识别技术，在没有明显路面车道标识的情况下难以开展工作；惯性导航系统是依赖车身传感器设备和高精度地图，在车辆跑偏和没有高精度地图的情况下很难准确工作；与相邻车辆位置关系，在拥堵路段非常好用，但是在车辆较少的路面，缺少其他车道的参考物情况下很难准确工作。

因此，迫切需要一种能够精确控制车辆处于车道中央位置的方法。

发明内容

本发明实施例提供一种车道保持方法、装置和系统，用以解决现有技术中车道保持准确性差的问题。

本发明实施例提供一种车道保持方法，包括：

向车头前方不同方向发射雷达波束，每个雷达波束中携带有所述雷达波束的方向标识；

接收安置在车道上的电子标签的反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；

若是，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

本发明实施例提供一种车道保持装置，包括：

发射模块，用于向车头前方不同方向发射雷达波束，每个雷达波束中携带有所述雷达波束的方向标识；

接收模块，用于接收安置在车道上的电子标签的反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

确定模块，用于根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；

调整模块，用于在所述确定模块确定车头方向偏离车道，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

本发明实施例提供一种车道保持系统，包括：车载有源相控阵雷达、电子标签和车头控制器；

所述车载有源相控阵雷达安装在车头前方正中的位置，用于向车辆前方的不同方向发射雷达波束，不同方向发送的雷达波束携带各自对应的方向标识；

所述电子标签均匀安装在车道的中心，且与车辆行驶方向相同，各电子标签之间的间距为d，用于接收所述车载有源相控阵雷达发射的雷达波束，并向所述车载有源相控阵雷达返回反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

所述车载有源相控阵雷达连接，还用于根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；若是，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向指示车头控制器调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

本发明实施例通过向车头前方不同方向发射雷达波束，每个雷达波束中携带有所述雷达波束的方向标识；接收安置在车道上的电子标签的反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；若是，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致，能够精确控制车辆处于车道中央位置，提高了现有汽车驾驶的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车道保持方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种车载有源相控阵雷达的工作示意图；

图3为本发明实施例提供的电子标签在车道上的应用原理示意图；

图4为本发明实施例提供的电子标签在车道路面上的辐射方向示意图；

图5为本发明实施例提供的一种车道保持装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种车道保持系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种车道保持方法的流程示意图；位于车载有源相控阵雷达侧执行，如图1所示，包括：

101、向车头前方不同方向发射雷达波束，每个雷达波束中携带有所述雷达波束的方向标识；

本发明实施例中在车头前方正中的位置安装有相控阵雷达，该相控阵雷达采用车载电源，因此可以简称为车载有源相控阵雷达，其中，图2为本发明实施例提供的一种车载有源相控阵雷达的工作示意图，所述有源相控阵雷达主要由天线、发射机和接收机等部分组成，雷达发射机产生足够的电磁能量传送给天线，天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成雷达波束，向前传播，电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取，天线获取的能量发送到接收机，形成雷达的回波信号；一般雷达的适用范围为0-200m，而0-50m的区域视为近距离区域，该区域内可选用超声波雷达进行测距；如图2所示，当雷达启动时，雷达向车头前方的各个方向分时发送雷达波束，对车辆前方的空间进行扫描，扫描的精度可以达到1度。车头前方如果有障碍物，则会产生雷达回波信号(相当于反射信号)。由于向各个方向上发射的雷达波束携带的方向标识不同，因此可以通过对比雷达波束的回波信号的方向角，判断车头前方障碍物的方向角。通常，在雷达的一个扫描周期内部，时间划分为若干等分，比如8分，也叫做时隙。在每个时隙内部，雷达扫描车辆前方不同方向的雷达反射波。从而确定不同方向上障碍物的角度位置(方向)。

102、接收安置在车道上的电子标签的反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

图3为本发明实施例提供的电子标签在车道上的应用原理示意图；图4为本发明实施例提供的电子标签在车道路面上的辐射方向示意图；如图3和图4所示，本发明实施例中，在车道的中心均匀安装电子标签，且与车辆行驶方向相同，各电子标签之间的间距为d，电子标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，所述电子标签用于接收上述车载有源相控阵雷达发射的雷达波束，并进行储能，当储能达到工作标准时向所述车载有源相控阵雷达返回反射信号(雷达回波信号)，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识。其中，d的距离按照雷达的覆盖距离设定，通常为200米，这样能够保证每次发射雷达波束，都可获得反射信号(雷达回波信号)。

103、确定车头方向是否偏离车道；若是则执行步骤104，否则执行步骤106；

本实施例中，步骤103具体实现时，根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，若雷达波束的方向标识不相同，则确定车头方向偏离车道中心。

104、确定车头方向偏离车道中心的角度和方向；

具体地，在各电子标签的反射信号中选择任意两个电子标签的反射信号；根据所述两个电子标签的反射信号中各自包含的对应电子标签的标识和雷达波束的方向标识，分别确定所述两个电子标签位于车头前方的角度位置；根据所述两个电子标签位于车头前方的角度位置之间的夹角，确定车头方向偏离车道中心的角度和方向；其中，所述夹角越大说明车头方向偏离车道中心的距离越大。

本发明实施例中，每个雷达波束中包含一个方向标识，方向标识用来表示当前发送雷达波束的方向。不同方向上发送的方向标识不同，不同方向的方向标识存放在一张表格里，便于查询。如图3所示，车载有源相控阵雷达接收到各电子标签反馈的反射信号后，如果多个电子标签返回的反射信号中的方向标识不相同，则说明车头并不是处于道路中心。如第1个电子标签返回的是方向标识1，第2个电子标签返回的是方向标识2；则可以通过查找上述方向标识的表格，判断出第1个电子标签处于车头前方角度1的位置，第2个标签处于车头前方角度2的位置，角度1和角度2之间有一个夹角为α。

一般情况下，取车头前方方向为0度，顺时针为正方向。当车辆处于车道左方的时候，角度1和角度2均为正数，而α的数值越大，表明车头方向偏移车道中心的距离越大。反之，当车辆处于车道右方的时候，角度1和角度2均为负数。同样的，α的数值越大，表明车头方向偏移车道中心的距离越大。

105、根据车头方向偏离车道中心的角度和方向调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

在判断出车头方向偏移车道中心的角度和方向后，雷达可以提示驾驶员将车辆行驶在车道中心线位置，或者通过总线控制车辆自动驾驶，回归车道中心方向。

106、保持车头方向与车道中心方向一致。

图5为本发明实施例提供的一种车道保持装置的结构示意图；位于车载有源相控阵雷达侧，如图5所示，包括：

发射模块，用于向车头前方不同方向发射雷达波束，每个雷达波束中携带有所述雷达波束的方向标识；

接收模块，用于接收安置在车道上的电子标签的反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

确定模块，用于根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；

调整模块，用于在所述确定模块确定车头方向偏离车道，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向发送调整指令给车头控制器调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

其中，所述雷达波束从车头正中位置发出，各电子标签均匀安装在车道的中心，且与车辆行驶方向相同，各电子标签之间的间距为d。

其中，所述确定模块具体用于：

根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，若雷达波束的方向标识不相同，则确定车头方向偏离车道中心，并确定车头方向偏离车道中心的角度和方向。

其中，所述确定模块具体用于：

在各电子标签的反射信号中选择任意两个电子标签的反射信号；

根据所述两个电子标签的反射信号中各自包含的对应电子标签的标识和雷达波束的方向标识，分别确定所述两个电子标签位于车头前方的角度位置；

根据所述两个电子标签位于车头前方的角度位置之间的夹角，确定车头方向偏离车道中心的角度和方向；

所述夹角越大说明车头方向偏离车道中心的距离越大。

图5所示装置可以执行图1所示实施例的方法，其实现原理和技术效果不再赘述。

图6为本发明实施例提供的一种车道保持系统的结构示意图，如图6所示，包括：

车载有源相控阵雷达、电子标签和车头控制器；

所述车载有源相控阵雷达安装在车头前方正中的位置，用于向车辆前方的不同方向发射雷达波束，不同方向发送的雷达波束携带各自对应的方向标识；

所述电子标签均匀安装在车道的中心，且与车辆行驶方向相同，各电子标签之间的间距为d，用于接收所述车载有源相控阵雷达发射的雷达波束，并向所述车载有源相控阵雷达返回反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

所述车载有源相控阵雷达连接(CAN总线连接)，用于根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；若是，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向指示车头控制器调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

其中，所述车载有源相控阵雷达还用于：

根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，若雷达波束的方向标识不相同，则确定车头方向偏离车道中心；

在各电子标签的反射信号中选择任意两个电子标签的反射信号；

根据所述两个电子标签的反射信号中各自包含的对应电子标签的标识和雷达波束的方向标识，分别确定所述两个电子标签位于车头前方的角度位置；

根据所述两个电子标签位于车头前方的角度位置之间的夹角，确定车头方向偏离车道中心的角度和方向；

所述夹角越大说明车头方向偏离车道中心的距离越大。

图6所示系统可以执行图1所示实施例的方法，其实现原理和技术效果不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种车道保持方法，位于车载有源相控阵雷达侧执行，其特征在于，包括：

向车头前方不同方向发射雷达波束，每个雷达波束中携带有所述雷达波束的方向标识；

接收安置在车道上的电子标签的反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；

若是，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述雷达波束从车头正中位置发出，各电子标签均匀安装在车道的中心，且与车辆行驶方向相同，各电子标签之间的间距为d，所述d的距离按照雷达的覆盖距离设定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道，包括：

根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，若雷达波束的方向标识不相同，则确定车头方向偏离车道中心，并确定车头方向偏离车道中心的角度和方向。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

在各电子标签的反射信号中选择任意两个电子标签的反射信号；

根据所述两个电子标签的反射信号中各自包含的对应电子标签的标识和雷达波束的方向标识，分别确定所述两个电子标签位于车头前方的角度位置；

根据所述两个电子标签位于车头前方的角度位置之间的夹角，确定车头方向偏离车道中心的角度和方向；

所述夹角越大说明车头方向偏离车道中心的距离越大。

5.一种车道保持装置，位于车载有源相控阵雷达侧，其特征在于，包括：

发射模块，用于向车头前方不同方向发射雷达波束，每个雷达波束中携带有所述雷达波束的方向标识；

接收模块，用于接收安置在车道上的电子标签的反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

确定模块，用于根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；

调整模块，用于在所述确定模块确定车头方向偏离车道，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：所述雷达波束从车头正中位置发出，各电子标签均匀安装在车道的中心，且与车辆行驶方向相同，各电子标签之间的间距为d，所述d的距离按照雷达的覆盖距离设定。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，若雷达波束的方向标识不相同，则确定车头方向偏离车道中心，并确定车头方向偏离车道中心的角度和方向。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

在各电子标签的反射信号中选择任意两个电子标签的反射信号；

根据所述两个电子标签的反射信号中各自包含的对应电子标签的标识和雷达波束的方向标识，分别确定所述两个电子标签位于车头前方的角度位置；

根据所述两个电子标签位于车头前方的角度位置之间的夹角，确定车头方向偏离车道中心的角度和方向；

所述夹角越大说明车头方向偏离车道中心的距离越大。

9.一种车道保持系统，其特征在于，包括车载有源相控阵雷达、电子标签和车头控制器；

所述车载有源相控阵雷达安装在车头前方正中的位置，用于向车辆前方的不同方向发射雷达波束，不同方向发送的雷达波束携带各自对应的方向标识；

所述电子标签均匀安装在车道的中心，且与车辆行驶方向相同，各电子标签之间的间距为d，用于接收所述车载有源相控阵雷达发射的雷达波束，并向所述车载有源相控阵雷达返回反射信号，各反射信号中携带有对应电子标签接收到的雷达波束的方向标识；

所述车载有源相控阵雷达连接，还用于根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，确定车头方向是否偏离车道；若是，则根据车头方向偏离车道中心的角度和方向指示车头控制器调整车头方向，以使车头方向与车道中心方向一致。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述车载有源相控阵雷达还用于：

根据各电子标签的反射信号中携带的雷达波束的方向标识，若雷达波束的方向标识不相同，则确定车头方向偏离车道中心；

在各电子标签的反射信号中选择任意两个电子标签的反射信号；

根据所述两个电子标签的反射信号中各自包含的对应电子标签的标识和雷达波束的方向标识，分别确定所述两个电子标签位于车头前方的角度位置；

根据所述两个电子标签位于车头前方的角度位置之间的夹角，确定车头方向偏离车道中心的角度和方向；

所述夹角越大说明车头方向偏离车道中心的距离越大。