CN106740478A - 一种基于双传感器探测的宽范围汽车辅助驾驶预警方法 - Google Patents

Abstract

一种基于双传感器探测的宽范围车辆辅助驾驶预警方法，包括优化设置第一、第二、第三、第四子探测传感器，进行预先定标，对探测方向上的台阶进行扫描，计算得到台阶的高度和车辆到台阶的距离，根据不同的探测周期判断车辆的刮蹭情况，并实时报警和调整驾驶方式，能够定量化的提醒驾驶员，并且加大了探测范围，避免了探测盲区，有效防止发生刮蹭。

Description

一种基于双传感器探测的宽范围汽车辅助驾驶预警方法

技术领域

本发明涉及车辆安全领域，具体涉及一种基于双传感器探测的宽范围汽车辅助驾驶预警方法。

背景技术

随着社会经济的发展，车辆成为了现代社会家庭的首选代步工具，其数量在近10年内迅速的增加。目前停车难的问题已经凸显，复杂停车环境也日趋增多。在车辆驾驶的过程中，难免会出现需要经过的障碍路况，例如停车时经常需要驶上路边的台阶等，在这些情况下，由于不同品牌和不同型号的车辆的结构都设计的不同，尤其是底盘与地面的高度也不一样，并且驾驶员对于路边障碍情况的判断也会不同，尤其在障碍物的大小处于车辆能否顺利通过的临界参数附近时，驾驶员很难准确的判断。因此，车辆经常发生刮蹭，尤其是对底盘和保险杠的刮蹭，造成了经济损失。

目前，现有的车辆障碍物探测大都适用雷达和影像的方式，利用雷达探测到存在障碍物时，发出预警提醒驾驶员注意，或是通过影响的方式将障碍物的影像呈现给驾驶员以示预警。然而，上述方式虽然可以有效的避免刮蹭和碰撞，但是上述方式无法定量的提示驾驶员，从而驾驶员被提醒的情况下，也会驾驶车辆发生刮蹭，尤其是在需要驶上台阶的情况。此外，由于现有的探测方法大都是以平行测量或近似平行的方式测量周边的障碍物，当障碍物处于低于车辆后部，并且靠近车辆的位置处时，这些位置属于探测的盲区，无法通过现有的方式进行探测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够实现实时预判障碍物的高度，与车辆能够用过的高度进行对比，定量化的提醒驾驶员，并且加大了探测范围，避免了探测盲区，从而有效防止发生刮蹭的基于双传感器探测的宽范围汽车辅助驾驶预警方法。

本发明提供了一种基于双传感器探测的宽范围汽车辅助驾驶预警方法，依次包括以下步骤：

(1)在车辆的车尾的中心位置处相距M的距离处分别设置用于探测后方台阶的高度的第一、第二探测传感器，其中第一、第二传感器的设置位置尽量接近车身的两侧，

其中，第一、第二探测传感器分别设置为位置相同的两个子探测传感器，第一探测传感器包括第一、第二子探测传感器，第二探测传感器包括第三、第四子探测传感器，第一、第二、第三、第四子探测传感器的探测方向在竖直方向上能够调节，并且调整的探测角度预先进行了标定；

(2)当车辆的车尾不需要驶上台阶时，则台阶探测开关处于关闭的状态，当车辆的车尾需要驶上台阶时，打开台阶探测开关，进入步骤(3)；

(3)通过第一、第三子探测传感器在竖直方向以预设频率发射探测信号，实时的调整探测角度，在后方的竖直探测范围内进行完整扫描；

(4)在进行完整扫描后，当确定存在台阶时，同时开启第一、第二、第三、第四子探测传感器：

调整探测角度使得第一、二子探测传感器分别探测台阶的上沿和下沿，分别记录此时的第一、第二子探测传感器分别探测到的探测角度值α₁和β₁，并记录此时第一、第二子探测传感器分别至台阶的上沿和下沿的长度值L11和L21；

同时调整探测角度使得第三、四子探测传感器分别探测台阶的上沿和下沿，分别记录此时的第三、第四子探测传感器分别探测到的探测角度值α₂和β₂，并记录此时第三、第四子探测传感器分别至台阶的上沿和下沿的长度值L31和L41；

(5)分别计算台阶的高度：和H＝max(H1，H2)，即H取H1和H2的最大值，同时可以计算得到车辆到台阶的距离D，其中

(6)如果D大于车辆的安全距离阈值时，保持车速和探测频率，否则降低车速，并且提高探测频率；

(7)将步骤(5)中计算得到的台阶高度H，与车辆与地面之间的间隙值进行对比，播报台阶高度H与车辆与地面之间的间隙值的差值，发出预警提示；

(8)车辆继续行驶，在下一个探测周期内，分别调整探测的角度值α₁和β₁，α₂和β₂，使得第一和第二、第三和第四探测传感器分别依然对应探测障碍物的上沿和下沿，并分别记录此时的探测角度值α₁和β₁，α₂和β₂，以及第一、第三子探测传感器分别至台阶的上沿的长度值L11和L12和第二、第四探测子传感器分别至台阶的下沿的长度值L31，L42；

(9)用与步骤(5)相同的计算方式计算得到此时台阶的高度H和车辆到台阶的距离D；

(10)重复步骤(2)-(9)，根据台阶的高度H和车辆到台阶的距离D，实时播报并发出预警提示，调整车辆的驾驶方式。

进一步地，第一、第二、第三、第四子探测传感器为超声波探测传感器或激光探测传感器。

进一步地，所述超声波探测传感器或激光探测传感器为超声波距离探测传感器或激光距离探测传感器

进一步地，所述打开台阶探测开关的方式为自动或通过驾驶员手动的方式。

进一步地，步骤(10)中根据台阶的高度H和车辆到台阶的距离D，实时播报并发出预警提示，调整车辆的驾驶方式的驾驶方式具体为：

A、如果D大于车辆的安全距离阈值时，且H大于车辆与地面之间的间隙值时，不降低车速，保持探测频率不变；

B、如果D小于等于车辆的安全距离阈值时，且H大于车辆与地面之间的间隙值时，降低车速，提高探测频率；

C、如果D大于车辆的安全距离阈值时，且H小于车辆与地面之间的间隙值时，降低车速，提高探测频率，发出报警提示；

D、如果D小于车辆的安全距离阈值时，且H小于车辆与地面之间的间隙值时，自动控制车辆刹车。

本发明的基于双传感器探测的宽范围汽车辅助驾驶预警方法，可以实现实时预判障碍物的高度，与车辆能够驶过的高度进行对比，定量化的提醒驾驶员，并且加大了探测范围，避免了探测盲区，在不使用的时候进行关闭节能，并且同时可以计算获取探测车辆与障碍物之间的距离，结合探测的高度信息来实时调整驾驶方式，从而有效的防止发生刮蹭；并且双探测传感器的设置方式有效的降低了扫描探测的时间，提高了效率；并且，子探测传感器的设置分别可以探测宽范围的台阶，从而避免了单一位置探测时，由于台阶的形状变化大，出现探测不准确的情况。

附图说明

图1为车辆车尾探测示意图

图2为子探测传感器在车尾的设置示意图

图3宽范围汽车辅助驾驶预警原理示意图

附图标记中：1车辆；2第一、第二、第三、第四子探测传感器。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种基于双传感器探测的宽范围汽车辅助驾驶预警方法，能够在车辆需要驶上台阶时提前测量，定量的提醒的驾驶员。如图1所示，车辆的车尾需要驶上台阶，如果台阶的高度高于车辆离地间隙的话，则车辆驶上台阶会发生车辆的车尾与台阶发生刮蹭的情况。虽然，现有的雷达探测或影像同样能够探测到台阶的存在，并且提醒驾驶员，但是并没有定量的提醒驾驶员需要驶上的台阶的高度，以及与车辆离地间隙的差别情况，因此即使提醒了驾驶员有台阶，但是由于驾驶员的误判断，依然认为车辆可以驶上台阶时，则会发生刮蹭，造成车辆的损失。

在车辆的驾驶过程中，车的前部的情况驾驶员可以直观的看到，而车尾的情况受限于视角的影响，很难看清车的车尾后方的障碍物，因此当车辆的尾部需要驶上台阶式，应当设置尽可能多的探测传感器，从而避免出现盲区，造成车辆的刮蹭。

因此，如图2所示，在车辆的车尾的中心位置处相距M的距离处分别设置第一、第二探测传感器，用于探测后方台阶的高度，其中第一、第二传感器的设置位置尽量接近车身的两侧，第一、第二探测传感器的探测方向在竖直方向上能够调节，并且调整的探测角度预先进行了标定，即其在探测方向与地面垂直方向的夹角的值在各个角度下都是已知的，进行标定的方式可以是动态的方式，即可以利用惯性器件进行动态的校正，以保证探测传感器的探测角度始终为探测方向与地面垂直方向的夹角。

在车辆辅助驾驶预警的过程中，当车辆的车尾不需要驶上台阶时，则台阶探测开关处于关闭的状态，当车辆的车尾需要驶上台阶时，可以自动或通过驾驶员手动的方式打开台阶探测开关，这样可以减小耗电量，提高效率。台阶探测开关打开后，探测传感器在竖直方向以预设频率发射探测信号，实时的调整探测角度，在后方或前方的竖直探测范围内进行扫描，其中扫描的方式为首先进行完成的探测范围的扫描。

在扫描的过程中，如果在同一侧仅仅是使用一个探测传感器进行扫描，则在探测的过程中，由于只有一个探测器，因此探测台阶的上沿和下沿时，都是同一个探测传感器来探测，从上沿到下沿的探测过程则需要耗费时间，然而在防止车辆刮蹭的过程很可能马上发生，因此有效的节约时间会减小刮蹭的概率。因此，本发明的第一、第二探测传感器分别设置为位置相同的两个子探测传感器，第一探测传感器包括第一子探测传感器和第二子探测传感器，第二探测传感器包括第三子探测传感器和第四子探测传感器，并且第一、第二、第三、第四子传感器分别对应用于探测台阶的上沿和下沿，这样同时进行上沿和下沿的探测，节约了时间。此外，在完成的探测范围的扫描的过程中，可以只使用其中一个子探测传感器来进行，等确定存在台阶时再同时开启两个子探测传感器，这样可以节约能源，提高效率。

那么台阶探测开关打开后，首先通过第一、第三子探测传感器在竖直方向以预设频率发射探测信号，实时的调整探测角度，在后方的竖直探测范围内进行扫描，其中扫描的方式为首先进行完成的探测范围的扫描。

确定存在台阶时，同时开启第一、第二、第三、第四子探测传感器，调整探测角度使得第一、第二、第三、第四子探测传感器分别对应探测台阶的上沿和下沿，记录此时的第一、第二子探测传感器探测到的探测角度值α₁、β₁，以及第三、第四子探测传感器探测到的探测角度值α₂和β₂，并记录此时第一、第二子探测传感器分别至台阶的上沿和下沿的长度值L11和L21，第三、第四子探测传感器分别至台阶的上沿和下沿的长度值L31和L41。

此时，可以计算台阶的高度和H＝max(H1，H2)，即H取H1和H2的最大值，同时可以计算得到车辆到台阶的距离D，其中如果D大于车辆的安全距离阈值时，无论是否通过都可以不降低车速，因为在这种情况下降低车速会减低驾驶员的驾驶感，并且驾驶员可能只是想接近台阶，因此不降低车速。如果D处于车辆的小于或等于安全距离阈值时，很有可能由于反应不及时而发生刮蹭，因此在这种情况下，需要及时的降低车速，同时在这种情况下，因为更接近台阶，因此需要提高第一、第二探测传感器的频率来探测台阶，从而实时的提醒驾驶员。

车辆与地面的间隙一般为固定值，因此通过探测传感器实时探测到的台阶高度H，与车辆与地面之间的间隙值进行对比，就可以得出车辆能够顺利驶上台阶的结论，从而实时的提醒驾驶员，驾驶员通过这些数值就可以做出判断，调整驾驶方式。

在实际的车辆驾驶过程中，为了能够实时的探测台阶，如果继续行驶，那么需要继续探测到台阶的上沿和下沿，此时由于车辆与台阶的距离也发生了变化，因此要保持探测到台阶的上沿和下沿，则需要调整探测角度值α₁，α₂，β₁和β₂，并且为了避免误报警，因此车辆继续行驶，每一个探测周期的行驶距离为S，则第一、第二、第三、第四子探测传感器分别依然对应保持探测台阶的上沿和下沿，则分别记录此时第一、第二、第三、第四子探测传感器的探测角度值α₁，β₁，α₂和β₂，并记录此时第一、第二子探测传感器分别至台阶的上沿和下沿的长度值L11和L21，第三、第四子探测传感器分别至台阶的上沿和下沿的长度值L31和L41。

同样可以计算台阶的高度和H＝max(H1，H2)，即H取H1和H2的最大值，同时可以计算得到车辆到台阶的距离D，其中如果D大于车辆的安全距离阈值时，且H大于车辆与地面之间的间隙值时，不降低车速，保持探测频率不变；当D小于等于车辆的安全距离阈值时，且H大于车辆与地面之间的间隙值时，降低车速，提高探测频率；当D大于车辆的安全距离阈值时，且H小于车辆与地面之间的间隙值时，降低车速，提高探测频率；当D小于车辆的安全距离阈值时，且H小于车辆与地面之间的间隙值时，自动控制车辆刹车。当然，在各个探测过程中，都将探测结果显示，实时报警提醒驾驶员。

需要说明的是，在计算的过程中可能出现不符合本发明的极端情况，但是对于本领域技术人员而言对于不满足计算条件的极端情况应该剔除。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (5)

1.一种基于双传感器探测的宽范围汽车辅助驾驶预警方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

(1)在车辆的车尾的中心位置处相距M的距离处分别设置用于探测后方台阶的高度的第一、第二探测传感器，其中第一、第二传感器的设置位置尽量接近车身的两侧，

其中，第一、第二探测传感器分别设置为位置相同的两个子探测传感器，第一探测传感器包括第一、第二子探测传感器，第二探测传感器包括第三、第四子探测传感器，第一、第二、第三、第四子探测传感器的探测方向在竖直方向上能够调节，并且调整的探测角度预先进行了标定；

(2)当车辆的车尾不需要驶上台阶时，则台阶探测开关处于关闭的状态，当车辆的车尾需要驶上台阶时，打开台阶探测开关，进入步骤(3)；

(3)通过第一、第三子探测传感器在竖直方向以预设频率发射探测信号，实时的调整探测角度，在后方的竖直探测范围内进行完整扫描；

(4)在进行完整扫描后，当确定存在台阶时，同时开启第一、第二、第三、第四子探测传感器：

调整探测角度使得第一、二子探测传感器分别探测台阶的上沿和下沿，分别记录此时的第一、第二子探测传感器分别探测到的探测角度值α₁和β₁，并记录此时第一、第二子探测传感器分别至台阶的上沿和下沿的长度值L11和L21；

同时调整探测角度使得第三、四子探测传感器分别探测台阶的上沿和下沿，分别记录此时的第三、第四子探测传感器分别探测到的探测角度值α₂和β₂，并记录此时第三、第四子探测传感器分别至台阶的上沿和下沿的长度值L31和L41；

(5)分别计算台阶的高度：和H＝max(H1，H2)，即H取H1和H2的最大值，同时可以计算得到车辆到台阶的距离D，其中(6)如果D大于车辆的安全距离阈值时，保持车速和探测频率，否则降低车速，并且提高探测频率；

(7)将步骤(5)中计算得到的台阶高度H，与车辆与地面之间的间隙值进行对比，播报台阶高度H与车辆与地面之间的间隙值的差值，发出预警提示；

(8)车辆继续行驶，在下一个探测周期内，分别调整探测的角度值α₁和β₁，α₂和β₂，使得第一和第二、第三和第四探测传感器分别依然对应探测障碍物的上沿和下沿，并分别记录此时的探测角度值α₁和β₁，α₂和β₂，以及第一、第三子探测传感器分别至台阶的上沿的长度值L11和L12和第二、第四探测子传感器分别至台阶的下沿的长度值L31，L42；

(9)用与步骤(5)相同的计算方式计算得到此时台阶的高度H和车辆到台阶的距离D；

(10)重复步骤(2)-(9)，根据台阶的高度H和车辆到台阶的距离D，实时播报并发出预警提示，调整车辆的驾驶方式。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一、第二、第三、第四子探测传感器为超声波探测传感器或激光探测传感器。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述超声波探测传感器或激光探测传感器为超声波距离探测传感器或激光距离探测传感器。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于：所述打开台阶探测开关的方式为自动或通过驾驶员手动的方式。

5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于：步骤(10)中根据台阶的高度H和车辆到台阶的距离D，实时播报并发出预警提示，调整车辆的驾驶方式的驾驶方式具体为：

A、如果D大于车辆的安全距离阈值时，且H大于车辆与地面之间的间隙值时，不降低车速，保持探测频率不变；

B、如果D小于等于车辆的安全距离阈值时，且H大于车辆与地面之间的间隙值时，降低车速，提高探测频率；

C、如果D大于车辆的安全距离阈值时，且H小于车辆与地面之间的间隙值时，降低车速，提高探测频率，发出报警提示；

D、如果D小于车辆的安全距离阈值时，且H小于车辆与地面之间的间隙值时，自动控制车辆刹车。