CN106809160B - 一种交叉路口驾驶辅助方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交叉路口驾驶辅助系统，包括周边环视模块、主控模块、执行模块和报警模块，本发明借助于识别交叉路口处的交通信号标志的视频传感器以及识别转弯过程中目标对象的车辆和行人的长行程雷达传感器、近距雷达传感器和摄像传感器，计算转弯时与目标车辆或/和行人之间的时间间隔，为汽车在交叉路口处转弯时，提供具有预报安全功能的警告(如光学、声学或触觉警报)以及避免碰撞时采取主动制动动作，为驾驶员在交叉路口处转弯操作时给予支持。

Description

一种交叉路口驾驶辅助方法及系统

技术领域

本发明涉及驾驶辅助领域，尤其涉及一种交叉路口驾驶辅助方法及系统。

背景技术

据德国联邦统计局的交通事故统计表明，所有交通事故中，交叉路口撞车事故占31％；左转弯行驶车辆与对面优先行驶车辆发生的交通事故占交叉路口所有事故的24％。由于交叉路口范围内交通状态的复杂性，随着交通密度和运输能力的不断提高，能提供指示转弯功能的交叉路口驾驶辅助系统对于减少或避免交通事故的发生很有必要。

现有专利或实用新型中没有检索出关于交叉路口的驾驶辅助系统，与之相近的主要有：

其一，大众汽车有限公司的专利CN104067327A，该发明的技术特征在于，根据所检测的汽车运动得出汽车的计划运动，检查在汽车的计划运动不改变的情况下是否汽车发生与其他对象的碰撞，以及根据该碰撞检查的结果输出警告消息的方法。汽车的计划运动通过安装在汽车前后保险杠内的距离传感器、内顶板和挡风玻璃之间的摄像头和GPS接收器等检测或接收的汽车运动数据和汽车周围环境数据(如桥梁、隧道、工地或堵车数据)传输给控制单元。控制单元产生的警告信息以及警告信息的输出装置是该专利的主要保护点，具体包括：其一，警告信息的输出装置包含组合显示、多功能显示器和发光条等以可见方式输出警告消息，还包含通过控制单元控制扬声器或者信号音发生器以声音方式输出警告消息；其二，警告信息的输出装置还包含通过控制单元产生警告消息的触觉输出，比如将控制单元与转向盘、油门踏板和制动系统相连，尤其与制动踏板和制动液压系统相连。比如利用控制单元在转向盘上控制触觉信号，像轻微晃动或者振动，使得驾驶员获知警告消息；还比如利用控制单元适当控制并改变油门踏板的踩踏阻力；比如利用控制单元提高制动液压系统中的制动压力，或者控制制动系统开动全制动等。

其二，日本电装株式会社申请的专利CN104769967A，提供一种使用立体音响装置和视觉显示装置的驾驶辅助装置。该装置能提供一种能够仅对驾驶员给予左右的方向性的判断较容易的对驾驶有用的声音信息。在将方向指示灯向右操作时，驾驶辅助装置进行右方向指示灯的闪烁动作，并且使方向指示灯动作音定位在驾驶员的右方向。此外，在将方向指示灯向左操作时，进行左方向指示灯的闪烁动作，并且使方向指示灯动作音定位在驾驶员的左方向。方向指示灯动作音是使用参量扬声器的技术从而仅使驾驶员听到的声音。

其三，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司申请的专利CN104890670A，该专利提供一种驾驶辅助系统，其中包括：其一是侦测模块，用于侦测车辆及其周围环境信息；其二是显示屏，用于显示车辆的显示模型及其周围环境信息，以及对车辆行驶的目标位置或路线进行设定；其三是中控模组，用于实时获取车辆当前位置信息及目标位置信息并自动规划行车路线，以及在行车过程中，根据车辆周围环境的变化，实时地更改行车路线以避让障碍物，并发出控制指令至执行模组；其四是执行模组，用于执行中控模组的指令，控制车辆完成驾驶动作并到达目标位置。

交叉路口辅助系统的难点在于交叉路口范围交通状态的复杂性，上述现有技术没有针对交叉路口的特点提出有针对性的解决方案。目前汽车使用中没有通过导航系统或其他服务装备提供可支配的交叉路口的实时信息，因此，关键实时信息的缺失，难以提供用于普通交叉路口状况的辅助系统。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的借助于识别交叉路口信号标志的视频传感器、长行程雷达传感器、近程雷达传感器和摄像传感器，提供实时的交叉路口的信号标志和潜在的目标车辆和/或行人，计算转弯时与目标车辆和/或行人的时间间隔，为汽车在交叉路口处转弯时，提供具有预报安全功能的警告(如光学、声学或触觉警报)以及避免碰撞时采取主动制动动作，为驾驶员在交叉路口处转弯操作时给予支持。

本发明是这样实现的：一种交叉路口驾驶辅助系统，包括周边环视模块、主控模块、执行模块和报警模块；其中，

周边环视模块，用于采集交通信号标志信息、周边车辆和行人的运动信息，并将采集到的信息发送至主控模块；

主控模块，用于获取本车运动信息和周边环视模块发送的信息，并根据获取到的信息识别交通信号标志、识别本车转弯意图信号、识别本车起步意图信号、识别转弯时可能碰撞的目标对象、计算转弯时与目标车辆或/和行人之间的时间间隔、向报警模块发送警告信息和向执行模块发送控制指令；

执行模块，用于根据主控模块发送的控制指令控制本车主动制动；

报警模块，用于根据主控模块发送的警告信息输出报警信号。

进一步地，所述周边环视模块包括视频传感器、摄像传感器、长程雷达传感器和近程雷达传感器。

进一步地，所述主控模块包括转弯意图信号识别单元，所述转弯意图信号识别单元用于从车辆稳定系统ESP获取车辆转弯信号、转向信号或转向角速度信号，并根据获取的信息识别本车转弯意图信号。

进一步地，所述主控模块包括起步意图信号识别单元，所述起步意图信号识别单元用于通过本车总线系统从发动机和变速器管理系统获取油门踏板位置信息、车辆纵向加速度信息、挡位信息和换挡杆位置信息，并根据获取的信息识别本车起步意图信号。

进一步地，所述主控模块包括目标识别单元，用于识别潜在的逆向行驶对象作为目标对象，计算本车与目标对象之间的时间间隔，并在所述时间间隔小于预定阈值时发出报警信息。

进一步地，所述报警模块包括抬头显示器HUD，所述抬头显示器HUD用于显示主控模块识别出的交通信号标志信息、车速信息、视觉警告信息和周边逆向行驶车辆和/或行人信息。

进一步地，所述执行模块还用于接收主控模块发送的声学警告信息，将所述声学警告信息输送到警示喇叭输出。

本发明的方法借助于识别交叉路口处的交通信号标志的视频传感器以及识别转弯过程中目标对象的车辆和行人的长行程雷达传感器、近距雷达传感器和摄像传感器，计算转弯时与目标车辆或/和行人之间的时间间隔，为汽车在交叉路口处转弯时，提供具有预报安全功能的警告(如光学、声学或触觉警报)以及避免碰撞时采取主动制动动作，为驾驶员在交叉路口处转弯操作时给予支持。

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和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它附图。

图1是本发明实施例1提供的系统的结构框图；

图2是本发明实施例1提供的系统的交互图；

图3是本发明实施例1提供的系统的另一交互图；

图4是本发明实施例2提供的方法的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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的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。

如图1、图2所示，一种交叉路口驾驶辅助系统，包括周边环视模块、主控模块、执行模块和报警模块；其中，

周边环视模块，用于采集交通信号标志信息、周边车辆和行人的运动信息，并将采集到的信息发送至主控模块；

主控模块，用于获取本车运动信息和周边环视模块发送的信息，并根据获取到的信息识别交通信号标志、识别本车转弯意图信号、识别本车起步意图信号、识别转弯时可能碰撞的目标对象、计算转弯时与目标车辆或/和行人之间的时间间隔、向报警模块发送警告信息和向执行模块发送控制指令；

执行模块，用于根据主控模块发送的控制指令控制本车主动制动；

报警模块，用于根据主控模块发送的警告信息输出报警信号。

进一步地，所述周边环视模块包括视频传感器、摄像传感器、长程雷达传感器和近程雷达传感器。视频传感器用于识别信号标志(红绿黄灯等)，摄像传感器、长程雷达传感器和短程雷达传感器用于转弯时作为目标对象的车辆和/或行人的识别。

进一步地，所述主控模块包括转弯意图信号识别单元，所述转弯意图信号识别单元用于从车辆稳定系统ESP获取车辆转弯信号、转向信号或转向角速度信号，并根据获取的信息识别本车转弯意图信号。

进一步地，所述主控模块包括起步意图信号识别单元，所述起步意图信号识别单元用于通过本车总线系统从发动机和变速器管理系统获取油门踏板位置信息、车辆纵向加速度信息、挡位信息和换挡杆位置信息，并根据获取的信息识别本车起步意图信号。

进一步地，所述主控模块包括目标识别单元，用于识别潜在的逆向行驶对象作为目标对象，计算本车与目标对象之间的时间间隔，并在所述时间间隔小于预定阈值时发出报警信息。

进一步地，所述报警模块包括抬头显示器HUD，所述抬头显示器HUD用于显示主控模块识别出的交通信号标志信息、车速信息、视觉警告信息和周边逆向行驶车辆和/或行人信息。在交叉路口处驾驶员的持续关注路面尤为重要，传统的组合仪表具有0.8秒的观测间隔，HUD的图像通过挡风玻璃投射到驾驶员的主要视野中，不需要驾驶员的目光偏离路面。因此，HUD用于显示主控模块识别出的交通信号标志、车速信息、视觉警告信息和逆行车辆和/或行人信息等。

进一步地，所述执行模块还用于接收主控模块发送的声学警告信息，将所述声学警告信息输送到警示喇叭输出。

主控模块通过总线系统从车辆稳定系统(ESP)获取车辆转弯信号、转向信号或转向角速度等汽车本身的测量数值来识别驾驶员的转弯意图信号，同时通过总线系统从发动机和变速器管理系统获取油门踏板位置信息、汽车纵向加速度以及挡位和换挡杆位置信息来识别驾驶员起步意图信号。在识别驾驶员的转弯意图信号和驾驶员起步意图信号之后，通过长程雷达传感器、摄像传感器和近程雷达传感器识别潜在的逆向行驶物体，从逆向行驶物体中识别目标对象，保证识别的目标对象的可信性；计算本车与目标对象之间的时间间隔，适时发出光学警告信号给抬头显示器，发出声学警告信号、触觉措施给执行模块。

如图2所示，执行模块执行主控模块的指令，通过总线系统实施主动制动功能，避免事故发生；同时接收主控模块的声学警告信号，输送到警示喇叭，实时提供声学警告信号。

为了更好地说明本发明的技术方案，下面以一个具体的场景对本发明的方案详细阐述。在该场景中，主要针对交叉路口处左转弯行驶提供驾驶辅助。

如图3所示：实施转弯行驶辅助时，主控模块通过总线系统从车辆稳定系统(ESP)获取车辆转向信号、方向盘转向信号或转向角速度信号等汽车本身的测量数值，识别驾驶员的转弯意图信号(如方向盘转角向左或向右的转向角度逐渐增大，向左或向右的转向角速度逐渐增大等，识别为驾驶员在向左或向右转弯)；同时通过总线系统从发动机和变速器管理系统获取油门踏板位置信息、汽车纵向加速度以及挡位和换挡杆位置信息，识别驾驶员起步意图信号(如换挡杆位于D挡，油门踏板开度逐渐增大，汽车纵向加速度逐渐增加，无刹车信号等，识别为驾驶员正在起步)。之后，周边环视模块的长程雷达传感器、摄像传感器和近程雷达传感器获取驾驶员转弯当前车道周边的潜在车辆或行人的图像、视频信息。

主控模块获取这些信息后，由驾驶员起步意图信号判定车辆已从交叉路口停车线处进入交叉路口范围，由驾驶员的转弯意图信号判定车辆正在转弯(向左或向右，左右的意图来自于车辆稳定系统的相关信号)；再由周边环视模块的长程雷达传感器、摄像传感器和近程雷达传感器获取驾驶员转弯当前车道周边的潜在车辆或行人的图像、视频信息判定车辆处在转弯车道上，并识别本车周围的作为目标对象的潜在车辆和/或行人；再次，依据本车和目标对象的移动方向和移动速度，主控模块计算出与目标对象之间的时间间隔，在第一预定时间，例如可能的碰撞前5秒，主控模块发出视觉信号，在抬头显示器闪亮红色的当前显示内容，持续警告驾驶员；在第二预定时间，例如可能的碰撞发生前3.5秒，驾驶员在驾驶室内可以听到警告声音，同时抬头显示器的红色的显示内容继续闪烁；在第三预定时间，例如可能的碰撞前2.5秒，红色的显示内容引人注意地闪烁；在第四预定时间，例如可能的碰撞前1.6秒，汽车自动加速制动，避免碰撞发生。

本发明设置抬头显示器显示警告信息。传统抬头显示器主要用于车速和自适应巡航控制系统(ACC)的显示，虚拟图像悬浮在发动机罩上，避免在主要视野对驾驶员注意力的干扰。本专利中借鉴了抬头显示器的无干扰特性，用于显示潜在的车辆和/或行人及其方位，同样能根据时间间隔的不同警示闪烁。

现有技术仅是提供左右转向的声音警示(见专利CN104769967A)，没有转弯辅助功能(尤其是左转弯)。本专利从车辆稳定系统(ESP)获取车辆转弯信号、方向盘转向信号或转向角速度信号等汽车本身的测量数值，识别驾驶员的转弯意图信号，但是对于单车道控制，仅仅识别驾驶员的转弯意图是不够的。考虑到长程雷达传感器的侧面分辨能力不强，尤其在转弯车道难以确定前方车辆与本车是否在同一个车道；但是近程雷达传感器可对车辆四周环视，因此，在转弯行驶辅助中，采用长程雷达传感器、近程雷达传感器以及摄像传感器获取车辆周边环境信息。由于交叉路口本身路况和交通信息的复杂性，本专利提取对交通安全构成主要威胁的潜在的车辆和/或行人的移动方向和移动速度信息，实时计算本车与目标对象之间的时间间隔，作为纯碰撞警告或避免碰撞而设计，仅在车辆具有碰撞危险时才主动制动进行干预。

实施例2

如图4所示，本发明还提供了一种交叉路口驾驶辅助方法，包括以下步骤：

101、获取交通信号标志信息、周边车辆和行人的运动信息；

102、识别本车转弯意图信号和本车起步意图信号；

103、识别转弯时可能碰撞的目标对象；

104、向报警模块发送警告信息；

105、向执行模块发送控制指令；

106、执行模块根据控制指令控制本车主动制动；

107、报警模块根据警告信息输出报警信号。

进一步地，所述识别转弯时可能碰撞的目标对象，向报警模块发送警告信息包括：

识别潜在的逆向行驶对象作为目标对象，计算本车与目标对象之间的时间间隔，并在所述时间间隔小于预定阈值时发出报警信息。

进一步地，识别潜在的逆向行驶对象作为目标对象包括：

通过长程雷达传感器、摄像传感器和近程雷达传感器识别潜在的逆向行驶对象。

实施本发明，具有如下有益效果：

(1)单车道行驶控制。城市道路都是对单车道的行驶方向和交通流量进行控制，本发明基于交通信号灯的识别和进程雷达传感器对单车道的识别完成转弯行驶辅助。

(2)抬头显示器显示警告信息。本专利中借鉴了抬头显示器的无干扰特性，用于显示潜在的车辆和/或行人及其方位，同样能根据时间间隔的不同警示闪烁。

(3)转弯行驶辅助。本专利从车辆稳定系统(ESP)获取车辆转弯信号、方向盘转向信号或转向角速度信号等汽车本身的测量数值，识别驾驶员的转弯意图信号，但是对于单车道控制，仅仅识别驾驶员的转弯意图是不够的。考虑到长程雷达传感器的侧面分辨能力不强，尤其在转弯车道难以确定前方车辆与本车是否在同一个车道；但是近程雷达传感器可对车辆四周环视，因此，在左转弯行驶辅助中，采用长程雷达传感器、近程雷达传感器以及摄像传感器获取车辆周边环境信息。由于交叉路口本身路况和交通信息的复杂性，本专利提取对交通安全构成主要威胁的潜在的车辆和/或行人的移动方向和移动速度信息，实时计算本车与目标对象之间的时间间隔，作为纯碰撞警告或避免碰撞而设计，仅在车辆具有碰撞危险时才主动制动进行干预。

(4)基于总线系统的数据共享模式。本专利充分共享车辆现有的电控系统信息，如发动机电控单元、自动变速器电控单元、车辆稳定系统等，通过总线系统从中读取相关传感器信息，实现全车数据的共享。

Claims (7)

1.一种交叉路口驾驶辅助系统，其特征在于，包括周边环视模块、主控模块、执行模块和报警模块；其中，

周边环视模块，用于采集交通信号标志信息、周边车辆和行人的运动信息，并将采集到的信息发送至主控模块；

所述周边环视模块包括视频传感器、摄像传感器、长程雷达传感器和近程雷达传感器；视频传感器用于识别信号标志，摄像传感器、长程雷达传感器和短程雷达传感器用于转弯时作为目标对象的车辆和/或行人的识别；

主控模块，用于获取本车运动信息和周边环视模块发送的信息，并根据获取到的信息识别交通信号标志、识别本车转弯意图信号、识别本车起步意图信号、识别转弯时可能碰撞的目标对象、计算转弯时与目标车辆或/和行人之间的时间间隔、向报警模块发送警告信息和向执行模块发送控制指令；

所述主控模块包括目标识别单元，用于识别潜在的逆向行驶对象作为目标对象，计算本车与目标对象之间的时间间隔，并在所述时间间隔小于预定阈值时发出报警信息；

执行模块，用于根据主控模块发送的控制指令控制本车主动制动；

报警模块，用于根据主控模块发送的警告信息输出报警信号。

2.根据权利要求1所述的交叉路口驾驶辅助系统，其特征在于，所述主控模块包括转弯意图信号识别单元，所述转弯意图信号识别单元用于从车辆稳定系统ESP获取车辆转弯信号、转向信号或转向角速度信号，并根据获取的信息识别本车转弯意图信号。

3.根据权利要求1所述的交叉路口驾驶辅助系统，其特征在于，所述主控模块包括起步意图信号识别单元，所述起步意图信号识别单元用于通过本车总线系统从发动机和变速器管理系统获取油门踏板位置信息、车辆纵向加速度信息、挡位信息和换挡杆位置信息，并根据获取的信息识别本车起步意图信号。

4.根据权利要求1所述的交叉路口驾驶辅助系统，其特征在于，所述报警模块包括抬头显示器HUD，所述抬头显示器HUD用于显示主控模块识别出的交通信号标志信息、车速信息、视觉警告信息和周边逆向行驶车辆和/或行人信息。

5.根据权利要求1所述的交叉路口驾驶辅助系统，其特征在于，所述执行模块还用于接收主控模块发送的声学警告信息，将所述声学警告信息输送到警示喇叭输出。

6.一种交叉路口驾驶辅助方法，其特征在于，包括：

通过周边环视模块获取交通信号标志信息、周边车辆和行人的运动信息；周边环视模块包括视频传感器、摄像传感器、长程雷达传感器和近程雷达传感器；视频传感器用于识别信号标志，摄像传感器、长程雷达传感器和短程雷达传感器用于转弯时作为目标对象的车辆和/或行人的识别；

识别本车转弯意图信号和本车起步意图信号；

识别转弯时可能碰撞的目标对象；

向报警模块发送警告信息；

所述识别转弯时可能碰撞的目标对象，向报警模块发送警告信息包括：

识别潜在的逆向行驶对象作为目标对象，计算本车与目标对象之间的时间间隔，并在所述时间间隔小于预定阈值时发出报警信息；

向执行模块发送控制指令；

执行模块根据控制指令控制本车主动制动；

报警模块根据警告信息输出报警信号。

7.根据权利要求6所述的交叉路口驾驶辅助方法，其特征在于，识别潜在的逆向行驶对象作为目标对象包括：

通过长程雷达传感器、摄像传感器和近程雷达传感器识别潜在的逆向行驶对象。