CN105911989B - 复合式自动辅助驾驶的决策系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合式自动辅助驾驶的决策系统及其方法，其中，该复合式自动辅助驾驶的决策方法包括以下步骤：开启纵向控制及侧向控制自动辅助驾驶装置，以自动辅助驾驶车辆；接着，感测装置感测车辆的状态并产生感测信号，控制器根据感测信号的距离信号与速度信号计算出一碰撞时间。当控制器判断碰撞时间小于预设碰撞时间以及感测信号的减速度信号大于预定减速度时，产生转弯停止信号至侧向控制自动辅助驾驶装置；当控制器判断感测信号的转动角度信号大于预设角度时，产生速度停止信号至纵向控制自动辅助驾驶装置。因此，本发明可在纵向控制与侧向控制自动辅助驾驶装置共存时，建立优异的转换门坎条件，提高两种自动辅助驾驶装置共存的安全性。

Description

复合式自动辅助驾驶的决策系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种自动辅助驾驶的技术，特别是指一种可根据环境切换所需自动辅助驾驶的复合式自动辅助驾驶的决策系统及其方法。

背景技术

自动辅助驾驶系统能使用距离或影像等感测装置感测车身外部环境，并由处理器根据外部环境判断出一控制车身信号，以控制车身行走状态。因此自动辅助驾驶系统能帮助驾驶控制车辆，进而提升驾驶与道路安全，减轻长期驾驶的工作负荷。

隶属于美国交通运输部(DOT)下的高速公路安全局(NHTSA)明确将车辆自动化区分为5个等级：Level 0，完全无电子辅助设备。Level 1，搭载一个或多个特定电子控制功能。Level 2，拥有两个以上的自动控制功能。Level 3，车辆多数时间自动行驶但需有人监控。Level 4，完全自动驾驶。

但现有的自动辅助驾驶系统大多仅停留在Level 1，使用单一的自动辅助驾驶系统来控制车身，仅选择安装一种纵向控制自动辅助系统或侧向控制自动辅助系统在车辆上，其中纵向控制的自动辅助系统用以控制车身纵向加速度、纵向减速度、车速、相对车速、相对加速度、相对减速度等。如自动紧急刹车系统(autonomous emergency brakingsystem，AEB)，其以精密的传感器和电子设备侦测是否有物体在车前，如果系统认为可能发生碰撞，即会自动启动紧急刹车。侧向控制的自动辅助系统则用以控制车身方向盘转角、航向角、侧滑角、侧向加速度、侧向速度、方向盘角速度等。车道维持系统(Lane KeepingSystem，LKS)即为侧向控制的自动辅助系统的一种，车道维持辅助装置利用装在车前方的感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)镜头感测车道线，计算出汽车偏移量，当驾驶者驾驶不当导致车辆偏离车道线时，系统会给予警示并介入转向的控制，辅助驾驶者保持于车道内行驶。

然而，在车辆上仅安装一种自动辅助驾驶系统时，只要驾驶者介入方向盘、油门或刹车任一装置时就解除自动辅助驾驶系统，但未来的自动辅助驾驶系统将朝向Level 3发展，也就是开始发展多个自动辅助驾驶系统间的合并，当一台车存在多个自动辅助驾驶系统时，情况就不是这么简单。当一台车存在侧向与纵向控制自动辅助驾驶系统时，若没有确实的设计侧向与纵向自动辅助驾驶系统的转换机制，可能会面临以下危险，当车辆过弯时，在侧向控制自动辅助驾驶系统的控制下，同时启动纵向控制自动辅助驾驶系统，有可能造成车辆打滑或翻离车道，造成更严重的事故。因此，如何使纵向与侧向控制的自动辅助驾驶系统共存，界定两种自动辅助驾驶系统的切换门坎条件就变得相当重要。

有鉴于此，本发明遂针对上述现有技术的不足，提出一种复合式自动辅助驾驶的决策系统及其方法，以有效克服上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合式自动辅助驾驶的决策系统及其方法，可有效使纵向控制自动辅助驾驶装置以及侧向控制自动辅助驾驶装置共存，并能有效界定两种不同自动辅助驾驶装置转换的门坎条件，以根据车辆状态以及环境状态判断目前必须关闭纵向控制自动辅助驾驶装置或侧向控制自动辅助驾驶装置，以提高自动驾驶的安全性。

本发明的另一目的在于提供一种复合式自动辅助驾驶的决策系统及其方法，其可依驾驶者的意愿关闭或开启自动辅助驾驶，以控制驾驶车辆的主导权，从而提高驾驶的行车安全性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种复合式自动辅助驾驶的决策系统，其设置于一车辆上，用以自动辅助车辆驾驶，复合式自动辅助驾驶的决策系统包括一纵向控制自动辅助驾驶装置，用以控制车辆的移动速度；一侧向控制自动辅助驾驶装置，用以控制车辆的转动角度；一感测装置，用于感测车辆以及环境的状态并产生一感测信号，其中感测信号包括一距离信号、一速度信号、一转动角度信号以及一减速度信号；一控制器，电性连接上述纵向控制自动辅助驾驶装置、侧向控制自动辅助驾驶装置以及感测装置，控制器可接收感测信号并根据感测信号中的距离信号与速度信号计算出一碰撞时间，当控制器判断碰撞时间小于一预设碰撞时间以及减速度信号大于一预定减速度时，控制器产生一侧向控制停止信号至侧向控制自动辅助驾驶装置，以停止控制车辆的转动角度；当控制器判断转动角度信号大于一预设角度时产生一速度停止信号，以使纵向控制自动辅助驾驶装置停止控制车辆的移动速度。

其中纵向控制自动辅助驾驶装置为自动紧急刹车系统(autonomous emergencybraking system，AEB)或自适性车距控制巡航系统(Adaptive Cruise Control，ACC)。侧向控制自动辅助驾驶装置为车道维持辅助系统(Lane Keeping System，LKS)或路径追踪控制系统(Lane Following Control，LFC)。

其中感测装置还包括一速度传感器、一转角传感器以及一测距传感器，速度传感器用以感测车辆的速度，以产生速度信号与减速度信号，以提供予控制器；转角传感器用以感测车辆转弯角度，以产生转动角度信号至控制器；测距传感器则用以感测前方障碍物的距离，以产生距离信号至控制器，由控制器根据距离信号以及速度信号计算出与前方车辆的碰撞时间。

另外，本发明亦提供一种复合式自动辅助驾驶的决策系统方法，首先，进入步骤(A)，开启一纵向控制自动辅助驾驶以及一侧向控制自动辅助驾驶，以自动辅助驾驶一车辆；接着进入步骤(B)，感测车辆的状态以产生一感测信号，其中感测信号包括一距离信号、速度信号、转动角度信号以及一减速度信号，其中根据距离信号与速度感测信号可计算出一碰撞时间；最后进入步骤(C)，决策是否关闭纵向控制自动辅助驾驶装置或侧向控制自动辅助驾驶装置，步骤(C1)还包括步骤(C12)，判断碰撞时间是否小于预设碰撞时间，若否，则返回至步骤(B)，若是，继续判断减速度信号是否大于一预定减速度，若是则产生一转弯停止信号至侧向控制自动辅助驾驶装置，使侧向控制自动辅助驾驶装置停止控制车辆的转动角度，若否，即减速度信号小于预定减速度，则返回复至步骤(B)；在进入步骤(C1)的同时，也会同时进入步骤(C2)，判断转动角度信号是否大于一预设角度，若是，则产生一速度停止信号，使纵向控制自动辅助驾驶装置停止控制车辆的移动速度，若否，则返回至步骤(B)。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明的系统方块图；

图2为本发明的流程示意图；

图3与图4为本发明中的纵向控制自动辅助驾驶装置与侧向控制自动辅助驾驶装置转换示意图。

附图标记说明：1-复合式自动辅助驾驶的决策系统；10-纵向控制自动辅助驾驶装置；12-侧向控制自动辅助驾驶装置；14-感测装置；142-速度传感器；144-转角传感器；146-测距传感器；16-控制器；18-警示装置；20-操作接口。

具体实施方式

如图1所示，其为一种复合式自动辅助驾驶的决策系统1，设置于一车辆上以自动辅助车辆驾驶，其中复合式自动辅助驾驶的决策系统1包括一控制器16，其电性连接一纵向控制自动辅助驾驶装置10、一侧向控制自动辅助驾驶装置12、一感测装置14、一警示装置18以及一操作接口20。其中纵向控制自动辅助驾驶装置10用以控制车辆的移动速度，纵向控制自动辅助驾驶装置10可为自动紧急刹车系统(autonomous emergency braking system，AEB)或自适性车距控制巡航系统(Adaptive Cruise Control，ACC)等纵向控制的自动辅助驾驶装置，以控制车辆的纵向加速度、纵向减速度、车速、相对车速、相对加速度、相对减速度等；侧向控制自动辅助驾驶装置12用以控制车辆的转动角度，侧向控制自动辅助驾驶装置12可为车道维持辅助系统(Lane Keeping System，LKS)或路径追踪控制系统((LaneFollowing Control，LFC)等侧向自动辅助驾驶装置，即控制车辆的方向盘转角、航向角、侧滑角、侧向加速度、侧向速度、方向盘角速度等。

感测装置14用以感测车辆及环境状态，可感测出至少一感测信号，其中感测信号包括速度信号、减速度信号、转动角度信号以及距离信号，感测装置14包括一速度传感器142、一转角传感器144以及一测距传感器146，速度传感器142、转角传感器144和测距传感器146均电性连接控制器16，其中速度传感器142用以感测车辆的速度，以产生速度信号与减速度信号；转角传感器感144用以感测车辆方向盘转弯的角度，以产生转动角度信号；测距传感器146可发出雷达等信号，从而感测与前方障碍物的距离，以产生距离信号。

控制器16接收感测装置14的感测信号，并根据感测装置14中由测距传感器146产生的距离信号与速度传感器142产生的速度信号计算出一碰撞时间，由控制器16判断碰撞时间是否小于一预设碰撞时间，同时控制器16判断速度传感器142产生的减速度信号是否大于一预定减速度，当碰撞时间小于预设碰撞时间以及减速度信号大于预定减速度时，控制器16就会产生一转弯停止信号至侧向控制自动辅助驾驶装置12，以停止控制车辆的转动角度；同时控制器16判断碰撞时间小于预设碰撞时间时，则会产生一提醒信号至警示装置18，以提醒驾驶者注意，且控制器16还可在碰撞时间小于一预警碰撞时间时，产生一转弯停止警示信号至警示装置18，以提醒驾驶者侧向控制自动辅助驾驶装置12即将关闭，必须随时注意。

除此之外，控制器16还可同时判断转动角度信号是否大于一预设角度，当转动角度信号大于预设角度时，控制器16则产生一速度停止信号至纵向控制自动辅助驾驶装置10，使纵向控制自动辅助驾驶装置10停止控制车辆的移动速度，且在控制器16产生速度停止信号的同时产生一速度停止警示信号至警示装置18，提醒驾驶者纵向控制自动辅助驾驶装置10关闭。

其中操作接口20输出一解除自动控制信号至控制器16，以控制纵向控制自动辅助驾驶装置10或侧向控制自动辅助驾驶装置12停止，以利驾驶者随时介入以解除自动辅助驾驶，取回驾驶车辆的自主导权，当自动辅助驾驶装置失效时可由人工驾驶，以作为安全机制。

在说明完本发明的系统架构之后，继续说明本发明的系统流程图，如图1与图2所示，首先进入步骤S10开启纵向控制自动辅助驾驶装置10以及侧向控制自动辅助驾驶装置12，以自动辅助驾驶一车辆；接着进入步骤S12，通过感测装置14感测车辆以及外部环境的状态，以产生至少一感测信号，其中感测信号包括速度信号、转动角度信号、距离信号以及减速度信号，控制器14根据距离信号与速度信号计算出碰撞时间后进入步骤S14，决策是否关闭纵向控制自动辅助驾驶装置10或侧向控制自动辅助驾驶装置12。首先说明步骤S140，如图3所示，控制器16判断碰撞时间是否小于预设碰撞时间，本实施例举例预设碰撞时间为2～1.8秒，最佳实施例为1.8秒，但并不以此数值为限，若控制器16判断碰撞时间小于预设碰撞时间为否，则返回至步骤S12，若是，即碰撞时间小于预设碰撞时间，则进入步骤S142，控制器16产生提醒信号至警示装置18，以发出警示提醒驾驶者注意，并进入步骤S143，控制器16接着判断碰撞时间是否小于预警碰撞时间，本实施例举例预警碰撞时间为1.2～1秒，最佳实施例为1秒，若否则返回至步骤S12，若是，则进入步骤S144，产生一转弯停止警示信号至警示装置18，提醒驾驶者侧向控制自动辅助驾驶装置12即将关闭；接着即可进入步骤S145，控制器16判断减速度信号是否大于预定减速度，本实施例举例预定减速度为2～4米/秒，本实施例举例为3米/秒，但并不以此数值为限，若减速度信号大于预定减速度，则进入步骤S146，控制器16产生转弯停止信号至侧向控制自动辅助驾驶装置12，若否，若减速度信号小于预定减速度，则返回至步骤S12。

接着说明步骤S148，请参考步骤S148，如图4所示，控制器16判断转动角度信号是否大于一预设角度，预设角度范围约为15～20度，本实施例预设角度设定为15度，但并不以此数值为限，若步骤S148判断为是，转动角度信号大于一预设角度，则进入步骤S149，控制器16产生速度停止信号至纵向控制自动辅助驾驶装置10，使纵向控制自动辅助驾驶装置10停止控制车辆的移动速度，同时控制器16产生速度停止警示信号至警示装置18，以发出警示提醒驾驶纵向控制自动辅助驾驶装置10关闭；若否，即转动角度信号小于一预设角度，则返回至步骤S12，再次感测车辆的状态。

其中，在上述接收到警示装置18发出的提醒信号、速度停止警示信号以及转弯停止警示信号之后，还可由操作接口20输出一解除自动控制信号，以供产生速度停止信号或转弯停止信号，以使纵向控制自动辅助驾驶装置10或侧向控制自动辅助驾驶装置12停止，解除自动辅助，使驾驶者掌握开车的自主导权，作为安全的机制。当然还可于其他任意时间，于操作接口20输入解除自动控制信号，就能解除自动辅助驾驶，使驾驶者随时能取回开车的主导权。

综上所述，本发明可有效使纵向控制以及侧向控制自动辅助驾驶装置共存，并能有效界定两种不同自动辅助驾驶装置转换的门坎条件，以根据车辆状态以及环境状态解除纵向控制自动辅助驾驶装置或侧向控制自动辅助驾驶装置，提高自动驾驶的安全性。且本发明可进一步根据驾驶者的意愿任意关闭或开启自动辅助驾驶，当驾驶者认为自动辅助驾驶判断错误，且自动辅助驾驶可能造成危险时可掌握回开车的主导权，能大幅提高驾驶的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。故即凡依本发明权利要求的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种复合式自动辅助驾驶的决策系统，其设置于一车辆上，以自动辅助该车辆驾驶，其特征在于，该复合式自动辅助驾驶的决策系统包括：

一纵向控制自动辅助驾驶装置，用于控制该车辆的移动速度；

一侧向控制自动辅助驾驶装置，用于控制该车辆的转动角度；

一感测装置，用于感测该车辆以及环境的状态并产生至少一感测信号，该感测信号包括一速度信号、一距离信号、一转动角度信号以及一减速度信号；以及

一控制器，电性连接该纵向控制自动辅助驾驶装置、该侧向控制自动辅助驾驶装置以及该感测装置，该控制器接收该感测信号并根据该距离信号与该速度信号计算出一碰撞时间，当该控制器判断该碰撞时间小于一预设碰撞时间以及该减速度信号大于一预定减速度时，该控制器产生一转弯停止信号至该侧向控制自动辅助驾驶装置，以停止控制该车辆的该转动角度，当该控制器判断该转动角度信号大于一预设角度时产生一速度停止信号，以使该纵向控制自动辅助驾驶装置停止控制该车辆的该移动速度。

2.根据权利要求1所述的复合式自动辅助驾驶的决策系统，其特征在于，该纵向控制自动辅助驾驶装置为自动紧急刹车系统或自适性车距控制巡航系统。

3.根据权利要求1所述的复合式自动辅助驾驶的决策系统，其特征在于，该侧向控制自动辅助驾驶装置为车道维持系统或路径追踪控制系统。

4.根据权利要求1所述的复合式自动辅助驾驶的决策系统，其特征在于，该感测装置还包括：

一速度传感器，用于感测该车辆速度，以产生该速度信号与该减速度信号至该控制器；

一转角传感器，用于感测该车辆转弯角度，以产生该转动角度信号至该控制器；以及

一测距传感器，用于感测前方障碍物的距离，以产生距离信号至该控制器。

5.根据权利要求1所述的复合式自动辅助驾驶的决策系统，其特征在于，当该控制器判断该碰撞时间小于该预设碰撞时间时产生一提醒信号；当该控制器在感测到该碰撞时间小于一预警碰撞时间时产生一转弯停止警示信号，以提醒该侧向控制自动辅助驾驶装置即将关闭；当该控制器产生该速度停止信号时产生一速度停止警示信号，以提醒该纵向控制自动辅助驾驶装置关闭。

6.根据权利要求5所述的复合式自动辅助驾驶的决策系统，其特征在于，还包括一警示装置，该警示装置电性连接该控制器，用于接收该提醒信号、该转弯停止警示信号以及该速度停止警示信号并根据该提醒信号、该转弯停止警示信号以及该速度停止警示信号发出对应的警示。

7.根据权利要求1所述的复合式自动辅助驾驶的决策系统，其特征在于，还包括一电性连接该控制器的操作接口，该操作接口用于输出一解除自动控制信号，以控制该控制器产生速度停止信号或该转弯停止信号，从而控制该纵向控制自动辅助驾驶装置或该侧向控制自动辅助驾驶装置停止。

8.一种复合式自动辅助驾驶的决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)开启一纵向控制自动辅助驾驶装置以及一侧向控制自动辅助驾驶装置，以自动辅助驾驶一车辆；

(B)感测该车辆以及环境的状态以产生至少一感测信号，该感测信号包括一速度信号、一距离信号、一转动角度信号以及一减速度信号，其中根据该距离信号与该速度信号计算出一碰撞时间；以及

(C)决策是否关闭该纵向控制自动辅助驾驶装置或该侧向控制自动辅助驾驶装置的步骤如下：

(C1)判断该碰撞时间是否小于一预设碰撞时间，同时判断该减速度信号是否大于一预定减速度：

若是，则产生一转弯停止信号至该侧向控制自动辅助驾驶装置，使该侧向控制自动辅助驾驶装置停止控制该车辆的转动角度；及

若否，回至步骤(B)；

(C2)判断该转动角度信号是否大于一预设角度：

若是，则产生一速度停止信号至该纵向控制自动辅助驾驶装置，使该纵向控制自动辅助驾驶装置停止控制该车辆的移动速度；及

若否，回至步骤(B)。

9.根据权利要求8所述的复合式自动辅助驾驶的决策方法，其特征在于，该自动纵向控制辅助驾驶装置为自动紧急刹车系统或自适性车距控制巡航系统。

10.根据权利要求8所述的复合式自动辅助驾驶的决策方法，其特征在于，该自动侧向控制辅助驾驶装置为车道维持辅助系统或路径追踪控制系统。

11.根据权利要求8所述的复合式自动辅助驾驶的决策方法，其特征在于，在该步骤(C1)时，还包括判断该碰撞时间是否小于该预设碰撞时间的步骤(C12)，步骤(C12)的过程如下：

若该碰撞时间不小于该预设碰撞时间，则返回至步骤(B)；以及

若该碰撞时间小于该预设碰撞时间，则继续判断该减速度信号是否大于一预定减速度；

若该减速度信号大于一预定减速度，则产生一转弯停止信号至该侧向控制自动辅助驾驶装置，使该侧向控制自动辅助驾驶装置停止控制该车辆的转动角度；及

若否，则返回至步骤(B)。

12.根据权利要求11所述的复合式自动辅助驾驶的决策方法，其特征在于，在该步骤(C12)中，若该碰撞时间小于该预设碰撞时间，还产生一提醒信号。

13.根据权利要求12所述的复合式自动辅助驾驶的决策方法，其特征在于，在该步骤(C12)中，若该碰撞时间小于一预警碰撞时间，则产生一转弯停止警示信号，以提醒该侧向控制自动辅助驾驶装置即将关闭。

14.根据权利要求8所述的复合式自动辅助驾驶的决策方法，其特征在于，在该步骤(C2)中，在产生该速度停止信号的同时还产生一速度停止警示信号，以提醒该纵向控制自动辅助驾驶装置关闭。

15.根据权利要求12所述的复合式自动辅助驾驶的决策方法，其特征在于，在该步骤(C1)产生该提醒信号之后，进一步输入一解除自动控制信号以产生该速度停止信号或该转弯停止信号，从而控制该纵向控制自动辅助驾驶装置或该侧向控制自动辅助驾驶装置停止。

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