CN107161075A - 一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法及系统 - Google Patents

一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法及系统。当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr的差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|‑θ0>0，P2点位于P1P延长线的右侧时，右转向灯开启；当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2角度差绝对值|θ|满足|θ|‑θ0>0，P2点位于P1P延长线的左侧，或同一车道前方的障碍物T的实时距离L小于安全距离L0时，左转向灯开启；实现车辆是否开启转向灯进行提前判断，并在合适时间关闭转向灯，实现自动驾驶模式下转向信号灯的提前控制。

Description

一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法及系统。
背景技术
在车辆变道、转弯、起步或停车时，汽车转向信号灯是提醒周围车辆驾驶员及行人等注意安全的重要信号装置。人工驾驶时由驾驶员控制转向信号灯，现有的转向信号灯自动控制方法主要是直接或通过传感器间接测量方向盘(或转向机)的转动来识别汽车转向动作而自动控制转向信号灯，也有通过采集汽车左右前轮转速，通过轮速差异来识别汽车转向动作而自动控制转向信号灯，这些自动控制方法的缺点是不能在汽车转向动作之前开启转向信号灯达到提前警示目的。还有通过辅助导航方法在汽车进入弯道前开启转向信号灯提前警示，但不能满足十字路口提前警示；以及车辆因主动避让前方车辆或行人变道时，不能提前开启转向信号灯的问题；还有车道线为弯道，车辆沿弯曲车道线行驶有转向动作无需变道情景，但不需开启而误开启转向信号灯问题随着自动驾驶技术日渐成熟，汽车自动驾驶将会得到越来越多的应用。在汽车自动驾驶模式时，如何实现在汽车转向前，提前自动控制转向信号灯从而满足汽车自动驾驶模式下的转向行车安全提示是值得研究的课题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种在弯道及十字路口均适用，且在汽车变道转向动作之前需要开启转向灯时，能提前开启相应转向信号灯的基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法及系统。
对于本发明一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法，其技术方案为，在汽车自动驾驶模式下，利用车辆的定位导航系统进行路径规划，并通过感知系统对周边环境进行感知；
当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr的差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的右侧时，右转向灯开启，或
当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的左侧时，或
同一车道前方的障碍物T的实时距离L小于安全距离L0时，左转向灯开启；
所述θ0为上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差容许误差值。
进一步的，所述车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr的计算方法为：感知系统采集前方车道线信息并进行滤波修正，在滤波修正后的车道线上从距车m米处向前等间距选取多个采样点，分别计算车道线在每个采样点的曲率，对所有采样点的曲率求取平均值，得到车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr，所述m为标定值。
进一步的，所述安全距离L0的计算方法为：L0＝(V-VT)2/2a)，所述VT为障碍物T在本车道上的车速，V为本车辆速度，a为车辆制动减速度。
进一步的，所述右转向灯开启后，若规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K不超出设定标定值k0，或规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0≤0，则将右转向灯关闭。
进一步的，所述当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的左侧，左转向灯开启后，若满足规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K不超出设定标定值k0、规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0≤0，则将左转向灯关闭。
进一步的，当同一车道前方的障碍物T的实时距离L小于安全距离L0时，左转向灯开启后，若满足同一车道前方的障碍物T的实时距离L不小于安全距离L0或设定时间内方向盘转角信号变化小于设定标定值，则将左转向灯关闭。
对于本发明一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制系统，其技术方案为，包括
定位导航系统：用于根据用户输入的目的地进行路径规划，并将规划的路径信息发送给自动驾驶控制器；
感知系统：用于识别前方道路车道线以及同一车道前方的障碍物信息，并发送给自动驾驶控制器；
行车系统：用于车速信号、制动信号、方向盘转角信号信息发送给自动驾驶控制器；
自动驾驶控制器：用于根据定位导航系统发送的路径规划信息、感知系统发送的前方道路车道线以及同一车道前方的障碍物信息、行车系统发送的车速信号、制动信号、方向盘转角信号信息进行转向信号灯的启闭判断，并根据判断结果输出相应的控制信号指转向信号灯控制系统；
转向信号灯控制系统：根据自动驾驶控制器发送的控制信号控制相应的转向信号灯开启或关闭。
进一步的，还包括人车交互系统，所述人车交互系统包括触屏图像系统和语音系统。
进一步的，所述行车系统包括电动助力转向系统、电子稳定性控制系统、自动变速箱控制单元和发动机管理系统。
进一步的，所述感知系统包括摄像头和雷达。
本发明的有益效果：本发明在汽车开启自动驾驶模式下，自动驾驶控制器根据定位导航系统的路径规划和路径引导的定位导航并结合感知系统驾驶感知技术。根据障碍物的安全距离、规划路径曲率与实际道路曲率、规划路径下一时间位移与上一时间位移的角度差对车辆是否开启转向灯进行提前判断，并在合适时间关闭转向灯，实现自动驾驶模式下转向信号灯的提前控制，达到及时提醒周围车辆驾驶员及行人注意安全的目的，从而提高汽车自动驾驶的交通安全性，本具有使用方便可靠，可实施性好的优点。
附图说明
图1为本发明一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制系统结构框图；
图2为本发明一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法流程图；
图3为本发明上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制系统包括定位导航系统1、感知系统2、人车交互系统3、行车系统4、自动驾驶控制器9和转向信号灯控制系统10。定位导航系统1用于根据用户输入的目的地进行路径规划，并将规划的路径信息发送给自动驾驶控制器9。它包括GPS模块1-1、A-GPS模块1-2和高精度地图1-3。感知系统2用于识别前方道路车道线以及前方的障碍物信息，并发送给自动驾驶控制器9。它包括但不限于摄像头2-1和雷达2-2，其还可采用红外线、激光等测量目标图像和距离。感知系统2的感知对象包括行人、车辆、道路标示线、交通标志及信号灯等，人车交互系统3包括触屏图像系统3-1和语音系统3-2。行车系统4通过CAN与自动驾驶控制器9连接，它包括电动助力转向系统EPS 5、电子稳定性控制系统ESC 6、自动变速箱控制单元TCU 7和发动机管理系统EMS 8。其中电动助力转向系统EPS 5提供方向盘转角信号并执行转向动作，电子稳定性控制系统ESC 6提供车速信号、制动信号，并执行制动动作，自动变速箱控制单元TCU 7提供档位信号，并执行换挡动作，发动机管理系统EMS 8提供油门信号、扭矩信号，并执行加速动作。
如图2所示，本发明的工作过程如下：汽车自动驾驶模式下，驾驶员通过人车交互系统3输入行驶目的，定位导航系统1根据输入的目的地对车辆的行驶路径进行规划。自动驾驶控制器9根据定位导航系统1发送的路径规划信息、感知系统2发送的前方道路车道线以及同一车道前方的障碍物信息、行车系统发送的车速信号、制动信号、方向盘转角信号信息等进行转向信号灯的启闭判断，并根据判断结果输出相应的控制信号给转向信号灯控制系统10。
每隔一个采样时间，选取一个采样点，如图3所示，本实施例中依次选取上一采样时间点P1、当前点P、下一采样时间点P2。感知系统采集前方车道线信息并进行滤波修正，在滤波修正后的车道线上从距车m米处向前等间距选取三个采样点，分别计算车道线在三采样点的曲率，对三采样点的曲率求取平均值，得到车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr，其中m为标定值。当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr的差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的右侧时，右转向灯开启。右转向灯开启后，若规划路径曲率Kj(即过P1PP2三点弧线的平均曲率)与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr(无车道线或路口时，默认曲率Kr＝0)差值K不超出设定标定值k0，或规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0≤0，则将右转向灯关闭。当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的左侧，或同一车道前方的障碍物T(车辆或行人等)的实时距离L小于安全距离L0时，左转向灯开启。当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的左侧，左转向灯开启后，若满足规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K不超出设定标定值k0、规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0≤0则将左转向灯关闭；或当同一车道前方的障碍物T的实时距离L小于安全距离L0时，左转向灯开启后，若满足同一车道前方的障碍物T的实时距离L不小于安全距离L0或设定时间内方向盘转角信号变化小于设定标定值，则将左转向灯关闭。其中为上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差容许误差值。安全距离L0的计算方法为：L0＝(V-VT)2/2a)，VT为障碍物T在本车道上的车速，V为本车辆速度，a为车辆制动减速度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法，其特征在于：在汽车自动驾驶模式下，利用车辆的定位导航系统进行路径规划，并通过感知系统对周边环境进行感知；
当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr的差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的右侧时，右转向灯开启，或
当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的左侧时，或
同一车道前方的障碍物T的实时距离L小于安全距离L0时，左转向灯开启；
所述θ0为上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差容许误差值。
2.如权利要求1所述基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法，其特征在于，所述车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr的计算方法为：感知系统采集前方车道线信息并进行滤波修正，在滤波修正后的车道线上从距车m米处向前等间距选取多个采样点，分别计算车道线在每个采样点的曲率，对所有采样点的曲率求取平均值，得到车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr，所述m为标定值。
3.如权利要求1所述基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法，其特征在于，所述安全距离L0的计算方法为：L0＝(V-VT)2/2a)，所述VT为障碍物T在本车道上的车速，V为本车辆速度，a为车辆制动减速度。
4.如权利要求1所述基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法，其特征在于：所述右转向灯开启后，若规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K不超出设定标定值k0，或规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0≤0，则将右转向灯关闭。
5.如权利要求1所述基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法，其特征在于，所述当规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K超出设定标定值k0，同时规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0>0，且P2点位于P1P延长线的左侧，左转向灯开启后，若满足规划路径曲率Kj与车辆行驶路径前方道路车道线曲率Kr差值K不超出设定标定值k0、规划路径上一时间位移P1P和下一时间位移PP2的角度差绝对值|θ|满足|θ|-θ0≤0则将左转向灯关闭。
6.如权利要求1所述基于自动驾驶的转向信号灯自动控制方法，其特征在于，所述当同一车道前方的障碍物T的实时距离L小于安全距离L0时，左转向灯开启后，若满足同一车道前方的障碍物T的实时距离L不小于安全距离L0，或设定时间内方向盘转角信号变化小于设定标定值，则将左转向灯关闭。
7.一种基于自动驾驶的转向信号灯自动控制系统，其特征在于，包括
定位导航系统：用于根据用户输入的目的地进行路径规划，并将规划的路径信息发送给自动驾驶控制器；
感知系统：用于识别前方道路车道线以及前方的障碍物信息，并发送给自动驾驶控制器；
行车系统：用于车速信号、制动信号、方向盘转角信号信息发送给自动驾驶控制器；
自动驾驶控制器：用于根据定位导航系统发送的路径规划信息、感知系统发送的前方道路车道线以及同一车道前方的障碍物信息、行车系统发送的车速信号、制动信号、方向盘转角信号信息进行转向信号灯的启闭判断，并根据判断结果输出相应的控制信号给转向信号灯控制系统；
转向信号灯控制系统：根据自动驾驶控制器发送的控制信号控制相应的转向信号灯开启或关闭。
8.如权利要求7所述基于自动驾驶的转向信号灯自动控制系统，其特征在于：还包括人车交互系统，所述人车交互系统包括触屏图像系统和语音系统。
9.如权利要求7所述基于自动驾驶的转向信号灯自动控制系统，其特征在于：所述行车系统包括电动助力转向系统、电子稳定性控制系统、自动变速箱控制单元和发动机管理系统。
10.如权利要求7所述基于自动驾驶的转向信号灯自动控制系统，其特征在于：所述感知系统包括摄像头和雷达。
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