CN107097784A - 一种能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统及方法，所述系统包括电子控制单元，与电子控制单元连接的摄像头、超声波传感器、触摸显示模块、电动助力转向系统、电子稳定系统、发动机管理系统、电子换挡系统和电子驻车制动系统。所述方法为：电子控制单元接收到系统激活请求后，在车辆满足激活条件时根据车辆周围的障碍物信息，规划行车路径，同时确定当前行车的目标档位、目标速度和目标转角；然后与电动助力转向系统、电子稳定系统、发动机管理系统、电子换挡系统和电子驻车制动系统交互，保持车辆在目标档位下以目标速度和目标转角按照规划的行车路径自动行驶。本发明能使车辆安全便捷的自动通过狭窄道路，避免发生碰撞事故。

Description

一种能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统及方法

技术领域

本发明属于汽车电器领域，具体涉及一种能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统及方法。

背景技术

随着生活水平的提高，汽车与人类的生活越来越密不可分，越来越多的人拥有私家车，同时面对日益复杂的交通环境，越来越多的驾驶人员希望通过先进的技术对行车过程进行辅助，以确保行车安全，而控制车辆自动通过狭窄道路的技术能让车主在通过狭窄道路时体验到安全与方便，防止因驾驶人员的误判引起不必要的碰撞。

目前，驾驶人员驾驶车辆通过狭窄道路时，主要采用以下三种方式：1、依靠个人的距离感、方向感；2、依靠车外人员现场指导；3、使用车辆影像设备进行辅助；以上通过方式，由于驾驶人员需要控制转向及制动，而不同驾驶员实际方向感、距离感及反应能力不同，往往造成车辆通过狭窄道路时发生碰撞事故，影响到驾驶安全性及便捷性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统及方法，以使车辆安全便捷的自动通过狭窄道路，避免发生碰撞事故。

本发明所述的能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统，包括安装在车辆四周的多个摄像头、安装在车辆前后侧的多个超声波传感器、电子控制单元、触摸显示模块、电动助力转向系统、电子稳定系统、发动机管理系统、电子换挡系统和电子驻车制动系统。其中，低速是指车速小于或者等于5 km/h，本发明可以根据车辆周围环境状况，在0～5 km/h之间选择车辆自动行驶的速度。

所述的摄像头、超声波传感器都与电子控制单元连接，将检测的车辆周围的障碍物信息发送给电子控制单元，电子控制单元根据车辆周围的障碍物信息，规划行车路径，同时确定当前行车的目标档位、目标速度和目标转角，电子控制单元与触摸显示模块连接，接收触摸显示模块输入的信息并控制触摸显示模块显示车辆的当前状态，电子控制单元通过CAN总线与电动助力转向系统连接，向电动助力转向系统发出转向请求，电动助力转向系统根据该请求调整车辆的转向角度，并将转向角度信息反馈给电子控制单元，电子控制单元通过CAN总线与电子稳定系统连接，向电子稳定系统发出制动请求，电子稳定系统根据该请求对车辆施加制动，并将车辆制动信息反馈给电子控制单元，电子控制单元通过CAN总线与发动机管理系统连接，向发动机管理系统发出增加扭矩请求，发动机管理系统根据该请求增加发动机扭矩，并将发动机扭矩信息反馈给电子控制单元，电子控制单元通过CAN总线与电子换挡系统连接，向电子换挡系统发出换挡请求，电子换挡系统根据该请求进行换挡，并将车辆档位信息反馈给电子控制单元，电子控制单元通过CAN总线与电子驻车制动系统连接，向电子驻车制动系统发出驻车制动锁止/释放请求，电子驻车制动系统根据该请求进行驻车制动锁止/释放，并将车辆驻车制动锁止/释放信息反馈给电子控制单元。

上述能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统还包括按钮开关，该按钮开关与电子控制单元连接，向电子控制单元发出系统激活请求，按钮开关可布置在车辆中控台附近，方便驾驶员进行操作。

上述能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统还包括指示灯，该指示灯与电子控制单元连接，在所述按钮开关被按下时，电子控制单元控制指示灯点亮。

所述摄像头有四个，四个摄像头分别安装在车辆前保险杠格栅、后备箱门、左外后视镜和右外后视镜上，用于检测车辆周围的障碍物位置；所述超声波传感器有十二个，其中六个超声波传感器安装在车辆前保险杠上，另外六个超声波传感器安装在车辆后保险杠上，用于检测车辆周围的障碍物与车辆之间的距离。

采用上述系统实现汽车低速自动通过狭窄道路的方法包括：

步骤一、电子控制单元接收到系统激活请求后，判断车辆的当前状态是否满足激活条件，如果不满足，则退出，如果满足，则执行步骤二；

步骤二、电子控制单元根据摄像头、超声波传感器检测到的车辆周围的障碍物信息，规划行车路径，同时确定当前行车的目标档位、目标速度（小于或者等于5 km/h）和目标转角，并在触摸显示模块上显示车辆的当前状态；

步骤三、电子控制单元与电动助力转向系统、电子稳定系统、发动机管理系统、电子换挡系统和电子驻车制动系统交互，保持车辆在目标档位下以目标速度和目标转角按照规划的行车路径自动行驶，以通过狭窄道路，在车辆通过狭窄道路后，使车辆停止，并通过触摸显示模块提示驾驶人员接管车辆；在车辆自动行驶过程中，电子控制单元会根据障碍物的变化调整行车路径。

所述步骤一中的激活条件是指: 发动机处于运行状态（即车辆处于启动状态）、无制动请求信号（即驾驶员双脚离开刹车踏板）、无油门请求信号（即驾驶员双脚离开油门踏板）、档位处于P档、车辆速度V≤0.8km/h、转向扭矩T≤2Nm（对应于转向不受外力控制），同时驻车制动锁止；如果任何一项不满足，则无法激活。

所述步骤三中电子控制单元与电动助力转向系统、电子稳定系统、发动机管理系统、电子换挡系统和电子驻车制动系统交互的具体过程为：

第一步、电子控制单元与电动助力转向系统、电子稳定系统、电子换挡系统、电子驻车制动系统建立握手，电子控制单元请求电子稳定系统建立预建压，电子稳定系统根据该请求建立预建压后，电子控制单元请求电子驻车制动系统释放驻车制动，电子驻车制动系统根据该请求释放驻车制动；

第二步、电子控制单元请求电子换挡系统将档位切换至目标档位，电子换挡系统根据该请求将档位切换至目标档位；

第三步、电子控制单元根据目标速度确定需求扭矩，并判断当前发动机管理系统输出的发动机扭矩是否大于或者等于需求扭矩，如果是（即当发动机管理系统输出的发动机扭矩大于或者等于需求扭矩时），则请求电子稳定系统对车辆施加制动，电子稳定系统根据该请求对车辆施加制动，控制车辆在目标档位下以目标速度行驶，否则（即当发动机管理系统输出的发动机扭矩小于需求扭矩时），电子控制单元与发动机管理系统建立握手，请求发动机管理系统增加扭矩，发动机管理系统根据该请求增加发动机扭矩，控制车辆在目标档位下以目标速度行驶；同时，电子控制单元根据目标转角请求电动助力转向系统调整车辆的转向角度，电动助力转向系统根据该请求调整车辆的转向角度，保持车辆在目标档位下以目标速度和目标转角按照规划的行车路径自动行驶；根据规划的行车路径，当需要停车时，电子控制单元请求电子稳定系统对车辆施加制动，如果电子稳定系统无法完成制动请求，则电子控制单元请求电子驻车制动系统锁止驻车制动，电子驻车制动系统根据该请求锁止驻车制动，然后退出，如果电子稳定系统根据该请求对车辆施加制动并刹停车辆，则停车后，电子控制单元判断车辆是否已通过狭窄道路，如果车辆已通过狭窄道路，则电子控制单元请求电子换挡系统将档位切换至P档，电子换挡系统根据该请求将档位切换至P档后，电子控制单元请求电子驻车制动系统锁止驻车制动，电子驻车制动系统根据该请求锁止驻车制动，如果车辆还未通过狭窄道路，则返回第二步继续执行。

在车辆自动行驶过程中，电动助力转向系统如果检测到转向受外力干预且转向扭矩T≥5Nm，则电动助力转向系统根据该外力调整车辆的转向角度，而不再接收电子控制单元发出的调整车辆转向角度的请求。

本发明具有如下效果：

（1）通过摄像头和超声波传感器的结合使用，对车辆周围障碍物信息进行时时监控与监测，并及时将障碍物信息发送给电子控制单元，其能够全面的检测车辆周围的障碍物信息。

（2）通过对车辆周围的障碍物信息进行分析，规划行车路径，并与电动助力转向系统、电子稳定系统、发动机管理系统、电子换挡系统和电子驻车制动系统交互，从而实现了车辆在目标档位下以目标速度和目标转角按照规划的行车路径自动行驶，以通过狭窄道路。

（3）不仅减轻了驾驶人员的操作负担，更有效的防止了因人为判断错误而导致的车辆碰撞事故。

（4）为今后汽车在通过复杂环境的狭窄道路时，对车辆的实时监控及自动操控提供了一个开发思路。

附图说明

图1为实施例1中的能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统的电路框图。

图2为实施例1的实现汽车低速自动通过狭窄道路的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

实施例1：如图1所示的能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统，包括四个摄像头1、十二个超声波传感器2、电子控制单元3、触摸显示模块4、电动助力转向系统5、电子稳定系统6、发动机管理系统7、电子换挡系统8、电子驻车制动系统9、按钮开关10和指示灯11，四个摄像头1为高清摄像头（1080P），其分别安装在车辆前保险杠格栅、后备箱门、左外后视镜和右外后视镜上，其中六个超声波传感器2安装在车辆前保险杠上，另外六个超声波传感器2安装在车辆后保险杠上，按钮开关10、指示灯11布置在车辆中控台附近。其中，低速是指车速小于或者等于5 km/h，本实施例可以根据车辆周围环境状况，在0～5 km/h之间选择车辆自动行驶的速度。

按钮开关10与电子控制单元3连接，向电子控制单元3发出系统激活请求，指示灯11与电子控制单元3连接，在按钮开关10被按下时，电子控制单元3控制指示灯11点亮。四个摄像头1、十二个超声波传感器2都与电子控制单元3连接，将检测的车辆周围的障碍物信息发送给电子控制单元3，电子控制单元3与触摸显示模块4连接，接收触摸显示模块4输入的信息并控制触摸显示模块4显示车辆的当前状态，电子控制单元3通过CAN总线与电动助力转向系统5连接，向电动助力转向系统5发出转向请求，电动助力转向系统5根据该请求调整车辆的转向角度，并将转向角度信息反馈给电子控制单元3，电子控制单元3通过CAN总线与电子稳定系统6连接，向电子稳定系统6发出制动请求，电子稳定系统6根据该请求对车辆施加制动，并将车辆制动信息反馈给电子控制单元3，电子控制单元3通过CAN总线与发动机管理系统7连接，向发动机管理系统7发出增加扭矩请求，发动机管理系统7根据该请求增加发动机扭矩，并将发动机扭矩信息反馈给电子控制单元3，电子控制单元3通过CAN总线与电子换挡系统8连接，向电子换挡系统8发出换挡请求，电子换挡系统8根据该请求进行换挡，并将车辆档位信息反馈给电子控制单元3，电子控制单元3通过CAN总线与电子驻车制动系统9连接，向电子驻车制动系统9发出驻车制动锁止/释放请求，电子驻车制动系统9根据该请求进行驻车制动锁止/释放，并将车辆驻车制动锁止/释放信息反馈给电子控制单元3。

如图2所示，采用上述系统实现汽车低速自动通过狭窄道路的方法包括：

步骤一、电子控制单元3接收到系统激活请求（该系统激活请求由驾驶员按下按钮开关10发出）后，从CAN总线上获取车辆的当前状态，并判断其是否满足：发动机处于运行状态（即车辆处于启动状态）、无制动请求信号（即驾驶员双脚离开刹车踏板）、无油门请求信号（即驾驶员双脚离开油门踏板）、档位处于P档、车辆速度V≤0.8km/h、转向扭矩T≤2Nm（对应于转向不受外力控制），同时驻车制动锁止； 如果不满足，则系统退出，如果满足，则执行步骤二，此时，驾驶人员不再进行驾驶操作（比如踩油门、踩刹车、转向、换挡等）。

步骤二、电子控制单元3根据摄像头1、超声波传感器2检测到的车辆周围的障碍物信息，规划行车路径，同时确定当前行车的目标档位、目标速度（小于或者等于5 km/h）和目标转角，并在触摸显示模块4上显示车辆的当前状态（可以是画面、文字等提示信息），然后执行步骤三；其中，目标档位、目标速度和目标转角的确定与具体的行车路径有关，在通过一段狭窄道路时，目标档位、目标速度和目标转角可以有多组。

步骤三、电子控制单元3与电动助力转向系统5、电子稳定系统6、电子换挡系统8、电子驻车制动系统9建立握手，电子控制单元3请求电子稳定系统6建立预建压，电子稳定系统6根据该请求建立预建压后，电子控制单元3请求电子驻车制动系统9释放驻车制动，电子驻车制动系统9根据该请求释放驻车制动，然后执行步骤四。

步骤四、电子控制单元3请求电子换挡系统8将档位切换至目标档位，电子换挡系统8根据该请求将档位切换至目标档位，然后执行步骤五；

步骤五、电子控制单元3根据目标速度确定需求扭矩，并判断当前发动机管理系统7输出的发动机扭矩是否大于或者等于需求扭矩，如果是（即当发动机管理系统7输出的发动机扭矩大于或者等于需求扭矩时），则请求电子稳定系统6对车辆施加制动，电子稳定系统6根据该请求对车辆施加制动，控制车辆在目标档位下以目标速度行驶，否则（即当发动机管理系统7输出的发动机扭矩小于需求扭矩时），电子控制单元3与发动机管理系统7建立握手，请求发动机管理系统7增加扭矩，发动机管理系统7根据该请求增加发动机扭矩，控制车辆在目标档位下以目标速度行驶；同时，电子控制单元3根据目标转角请求电动助力转向系统5调整车辆的转向角度，电动助力转向系统5根据该请求调整车辆的转向角度，保持车辆在目标档位下以目标速度和目标转角按照规划的行车路径自动行驶；在车辆自动行驶过程中，电子控制单元3会根据障碍物的变化，调整行车路径，电动助力转向系统5如果检测到转向受外力干预且转向扭矩T≥5Nm，则电动助力转向系统5根据该外力调整车辆的转向角度，而不再接收电子控制单元3发出的调整车辆转向角度的请求。根据规划的行车路径，当需要停车时，电子控制单元3请求电子稳定系统6对车辆施加制动，如果电子稳定系统6无法完成制动请求，则电子控制单元3请求电子驻车制动系统9锁止驻车制动，电子驻车制动系统9根据该请求锁止驻车制动，然后系统退出，如果电子稳定系统6根据该请求对车辆施加制动并刹停车辆，则停车后，电子控制单元3判断车辆是否已通过狭窄道路，如果未通过狭窄道路，则返回执行步骤四，如果已经通过狭窄道路，则电子控制单元3请求电子换挡系统8将档位切换至P档，电子换挡系统8根据该请求将档位切换至P档后，电子控制单元3请求电子驻车制动系统9锁止驻车制动，电子驻车制动系统9根据该请求锁止驻车制动，并通过触摸显示模块4提示驾驶人员接管车辆，系统工作结束。

实施例2：本实施例中的能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统以及方法与实施例1大部分相同，不同之处在于本实施例不包括按钮开关10和指示灯11，而是通过在触摸显示模块4上设计一个可以点击的“软开关”，点击该“软开关”通过CAN信号向电子控制单元3发出系统激活请求。

Claims (9)

1.一种能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统，其特征在于：包括安装在车辆四周的多个摄像头（1）、安装在车辆前后侧的多个超声波传感器（2）、电子控制单元（3）、触摸显示模块（4）、电动助力转向系统（5）、电子稳定系统（6）、发动机管理系统（7）、电子换挡系统（8）和电子驻车制动系统（9），所述的摄像头（1）、超声波传感器（2）都与电子控制单元（3）连接，电子控制单元（3）与触摸显示模块（4）连接，电子控制单元（3）通过CAN总线与电动助力转向系统（5）、电子稳定系统（6）、发动机管理系统（7）、电子换挡系统（8）、电子驻车制动系统（9）连接。

2.根据权利要求1所述的能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统，其特征在于：所述电子控制单元（3）接收触摸显示模块（4）输入的信息，并控制触摸显示模块（4）显示车辆的当前状态，摄像头（1）、超声波传感器（2）将检测的车辆周围的障碍物信息发送给电子控制单元（3），电子控制单元（3）根据车辆周围的障碍物信息，规划行车路径，同时确定当前行车的目标档位、目标速度和目标转角，电子控制单元（3）向电动助力转向系统（5）发出转向请求，电动助力转向系统（5）根据该请求调整车辆的转向角度，并将转向角度信息反馈给电子控制单元（3），电子控制单元（3）向电子稳定系统（6）发出制动请求，电子稳定系统（6）根据该请求对车辆施加制动，并将车辆制动信息反馈给电子控制单元（3），电子控制单元（3）向发动机管理系统（7）发出增加扭矩请求，发动机管理系统（7）根据该请求增加发动机扭矩，并将发动机扭矩信息反馈给电子控制单元（3），电子控制单元（3）向电子换挡系统（8）发出换挡请求，电子换挡系统（8）根据该请求进行换挡，并将车辆档位信息反馈给电子控制单元（3），电子控制单元（3）向电子驻车制动系统（9）发出驻车制动锁止/释放请求，电子驻车制动系统（9）根据该请求进行驻车制动锁止/释放，并将车辆驻车制动锁止/释放信息反馈给电子控制单元（3）。

3.根据权利要求1所述的能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统，其特征在于：还包括按钮开关（10），该按钮开关（10）与电子控制单元（3）连接，向电子控制单元（3）发出系统激活请求。

4.根据权利要求3所述的能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统，其特征在于：还包括指示灯（11），该指示灯（11）与电子控制单元（3）连接，在所述按钮开关（10）被按下时，电子控制单元（3）控制指示灯（11）点亮。

5.根据权利要求1至4任一所述的能实现汽车低速自动通过狭窄道路的系统，其特征在于：所述摄像头（1）有四个，四个摄像头分别安装在车辆前保险杠格栅、后备箱门、左外后视镜和右外后视镜上；所述超声波传感器（2）有十二个，其中六个超声波传感器安装在车辆前保险杠上，另外六个超声波传感器安装在车辆后保险杠上。

6.采用如权利要求1至5任一所述的系统实现汽车低速自动通过狭窄道路的方法包括：

步骤一、电子控制单元（3）接收到系统激活请求后，判断车辆的当前状态是否满足激活条件，如果不满足，则退出，如果满足，则执行步骤二；

步骤二、电子控制单元（3）根据摄像头（1）、超声波传感器（2）检测到的车辆周围的障碍物信息，规划行车路径，同时确定当前行车的目标档位、目标速度和目标转角，并在触摸显示模块（4）上显示车辆的当前状态；

步骤三、电子控制单元（3）与电动助力转向系统（5）、电子稳定系统（6）、发动机管理系统（7）、电子换挡系统（8）和电子驻车制动系统（9）交互，保持车辆在目标档位下以目标速度和目标转角按照规划的行车路径自动行驶，在车辆通过狭窄道路后，使车辆停止，并通过触摸显示模块（4）提示驾驶人员接管车辆；在车辆自动行驶过程中，电子控制单元会根据障碍物的变化调整行车路径。

7.根据权利要求6所述的实现汽车低速自动通过狭窄道路的方法，其特征在于：所述步骤一中的激活条件是指: 发动机处于运行状态、无制动请求信号、无油门请求信号、档位处于P档、车辆速度V≤0.8km/h、转向扭矩T≤2Nm，同时驻车制动锁止。

8.根据权利要求6或7所述的实现汽车低速自动通过狭窄道路的方法，其特征在于：所述步骤三中电子控制单元（3）与电动助力转向系统（5）、电子稳定系统（6）、发动机管理系统（7）、电子换挡系统（8）和电子驻车制动系统（9）交互的具体过程为：

第一步、电子控制单元（3）与电动助力转向系统（5）、电子稳定系统（6）、电子换挡系统（8）、电子驻车制动系统（9）建立握手，电子控制单元（3）请求电子稳定系统（6）建立预建压，电子稳定系统（6）根据该请求建立预建压后，电子控制单元（3）请求电子驻车制动系统（9）释放驻车制动，电子驻车制动系统（9）根据该请求释放驻车制动；

第二步、电子控制单元（3）请求电子换挡系统（8）将档位切换至目标档位，电子换挡系统（8）根据该请求将档位切换至目标档位；

第三步、电子控制单元（3）根据目标速度确定需求扭矩，并判断当前发动机管理系统（7）输出的发动机扭矩是否大于或者等于需求扭矩，如果是，则请求电子稳定系统（6）对车辆施加制动，电子稳定系统根据该请求对车辆施加制动，否则电子控制单元（3）与发动机管理系统（7）建立握手，请求发动机管理系统（7）增加扭矩，发动机管理系统根据该请求增加发动机扭矩；同时，电子控制单元（3）根据目标转角请求电动助力转向系统（5）调整车辆的转向角度，电动助力转向系统根据该请求调整车辆的转向角度，保持车辆在目标档位下以目标速度和目标转角按照规划的行车路径自动行驶；根据规划的行车路径，当需要停车时，电子控制单元（3）请求电子稳定系统（6）对车辆施加制动，如果电子稳定系统（6）无法完成制动请求，则电子控制单元（3）请求电子驻车制动系统（9）锁止驻车制动，电子驻车制动系统（9）根据该请求锁止驻车制动，然后退出，如果电子稳定系统（6）根据该请求对车辆施加制动并刹停车辆，则停车后，电子控制单元（3）判断车辆是否已通过狭窄道路，如果是，则电子控制单元（3）请求电子换挡系统（8）将档位切换至P档，电子换挡系统（8）根据该请求将档位切换至P档后，电子控制单元（3）请求电子驻车制动系统（9）锁止驻车制动，电子驻车制动系统（9）根据该请求锁止驻车制动，否则返回第二步。

9.根据权利要求8所述的实现汽车低速自动通过狭窄道路的方法，其特征在于：在车辆自动行驶过程中，电动助力转向系统（5）如果检测到转向受外力干预且转向扭矩T≥5Nm，则电动助力转向系统（5）根据该外力调整车辆的转向角度。