CN107972672B - 驾驶辅助系统和驾驶辅助方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种驾驶辅助系统和驾驶辅助方法。该驾驶辅助系统安装在第一车辆上，包括：检测单元，适用于检测行驶在第一车辆的周围区域的第二车辆的参数，其中所述参数涉及第二车辆的离心运动；估计单元，适用于估计第二车辆的质量和计算第二车辆的离心力；以及警告单元，适用于如果第二车辆的离心力超过预定值则发出警告信号。根据基于本发明实施例的解决方案，驾驶辅助系统计算离心力并且如果其判断前方车辆将要侧翻则发出警告，使得本车辆能够躲避前方车辆的危险区域。

Description

驾驶辅助系统和驾驶辅助方法
技术领域
本发明一般涉及汽车驾驶技术领域，具体涉及驾驶辅助系统和驾驶辅助方法。
背景技术
近来，越来越多的重型车辆涉入到一些重大交通事故中，这给重型车辆本身及其周围区域的车辆带来极大的生命和财产损失。尤其当弯曲路段或急转弯时，重型车辆可能侧翻并砸到周围的人和车辆。这对于其周围的车辆和其他交通参与者造成危险。
发明内容
鉴于上述情况，期望提供一种解决方案，通过该解决方案，行驶在重型车辆后面的车辆能够躲避被重型车辆潜在的侧翻砸到的危险。因此，本发明提供解决这种状况的一种驾驶辅助系统，其安装在第一车辆上，包括：
检测单元，适用于检测行驶在第一车辆的周围区域的第二车辆的参数，其中所述参数涉及第二车辆的离心运动；
估计单元，适用于估计第二车辆的质量和计算第二车辆的离心力；以及
警告单元，适用于如果第二车辆的离心力超过预定值则发出警告信号。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，所述预定值是与道路表面状况和道路表面类型相关联的值；
优选地，在上述驾驶辅助系统中，所述第二车辆的参数包括类别、形状、体积、负荷状况、位置、偏航角、速度和角速度。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，估计单元通过在查找表中查找第二车辆的被检测的参数而估计第二车辆的质量。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，估计单元基于在第二车辆的图像中判断的车辆类别、车辆体积以及负荷状况估计第二车辆的质量。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，警告单元还适用于向第一车辆的司机发送视觉、触觉或听觉警告。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，警告单元还适用于将第二车辆离心运动轨迹的横向上外侧区域标记为侧翻区。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，警告单元还适用于发送高亮显示信号，用于在第一车辆的可视系统中高亮显示该侧翻区。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，警告单元还适用于发送高亮显示信号，用于在第一车辆的可视系统中高亮显示第二车辆。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，警告单元还适用于发送虚拟显示信号，用于在第一车辆的增强现实系统中虚拟显示该侧翻区。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，检测单元包括一个或多个摄像装置、激光装置、雷达装置或激光雷达装置。
优选地，在上述驾驶辅助系统中，警告单元还适用于向用于第一车辆的自动驾驶的一个或多个致动器发送控制信号。
本发明还提供一种用于车辆的驾驶辅助方法，包括：
检测行驶在第一车辆的周围区域的第二车辆的参数，其中所述参数涉及第二车辆的离心运动；
估计第二车辆的质量和计算第二车辆的离心力；以及
如果第二车辆的离心力超过预定值则发出警告信号。
本发明还提供一种安装有根据上述任何技术方案的驾驶辅助系统的汽车。
根据基于本发明实施例的解决方案，驾驶辅助系统计算离心力并且如果其判断前方车辆将要侧翻则提供警告，使得本车辆能够躲避前方车辆的危险区域。
附图说明
以下将结合附图通过各个实施例进一步详细描述本发明，其中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1示出本车辆行驶在卡车附近的情形，其中本车辆安装有根据本发明的驾驶辅助系统；
图2示出根据本发明一个实施例的驾驶辅助系统的方框图；以及
图3示出根据本发明一个实施例的驾驶辅助方法的流程图。
具体实施方式
将参考以下说明的细节描述本发明的各个实施例和方面，附图将图示多种实施例。以下说明和附图用于解释本发明，而不应认为限制本发明。描述许多具体的细节以提供对本发明的各种实施例的透彻理解。然而，在一些示例中，未描述已知的或常规的细节以使得对本发明的实施例的说明简要。
图1示出第一车辆(即本车辆)行驶在第二车辆(例如重型卡车)附近的情形，其中本车辆安装有根据本发明的驾驶辅助系统。在图1中，重型卡车2载有较重负荷在前方内侧车道行驶。本车辆1在毗邻车道上行驶在后方。前方卡车2正在经过弯曲路段。根据本发明的驾驶辅助系统100安装在本车辆1上。驾驶辅助系统100包括：检测单元102，其用于检测行驶在本车辆周围区域的前方卡车2的参数，其中参数涉及第二车辆的离心运动；估计单元104，其用于估计前方卡车2的质量，并计算前方卡车2的离心力；警告单元106，其用于如果前方卡车2的离心力超过预定值则给出警告信号。
在图1中，卡车和本车辆均行驶在弯曲路段的毗邻车道上。弯曲路段在卡车的位置具有弯曲半径R2，在本车辆的位置具有弯曲半径R1。假定前方卡车2具有质量m和行驶速度V2，根据以下公式可以计算离心力F：
Figure BDA0001135954800000031
假定弯曲路段的地面和卡车的轮胎之间存在横向摩擦力f，当最大摩擦力fmax不能克服当前的离心力F时，卡车将滑动，并且可能侧翻。最大摩擦力fmax具有由弯曲路段的道路表面状况、道路表面类型、卡车的轮胎状况以及卡车的质量m决定的预定值。道路表面状况包括干或者湿。道路表面类型包括混凝土表面或砂石表面。
为了评价前方卡车2侧翻的可能性，本车辆需要估计前方卡车2的离心力F。首先，本车辆1估计前方卡车2的质量m。例如，卡车辅助系统100的估计单元包括摄像头和用于评价车辆状况的数据库。摄像头用于监控前方车辆的状况。数据库存储各种车辆的典型数据，例如类别，形状，体积(包括道路上通常车辆的长、宽、高)以及轮胎数。
例如，通常25吨的货运卡车具有短而高的驾驶舱，典型高度为2.7米，和长的货物箱体，典型尺寸为12.5米。通常25吨的水泥搅拌车具有短而高的驾驶舱，典型高度为3.9米，和搅拌器，典型尺寸为8米长。通常的长途巴士具有3.5米的高度和12米的长度。重型车辆的通常宽度为2.4米。这些数据可以总结在数据库的查找表中，如以下表1所示：
表1
Figure BDA0001135954800000041
Figure BDA0001135954800000051
此外，该数据库还包括用于车辆发生侧翻的一系列阈值(上表中未示出)。对于特定类别的车辆，可以有由道路表面状况、道路表面类型、车辆的轮胎数量和状况以及车辆的质量m决定的多个阈值。
这些数据可以基于统计或经验数据。它们在数据库中被组织成查找表。驾驶辅助系统的摄像头拍摄前方卡车的图像，估计单元根据拍摄的图像估计前方卡车的尺寸状况和负荷状况。可以使用各种已知的图像识别技术识别前方卡车的尺寸状况和负荷状况。例如，识别的尺寸状况可能是一个具有2.7米高的驾驶舱、2.4米宽、长12米的车辆；识别的负荷状况是满载。识别的负荷状况包括满载、半载或超载。车辆的尺寸状况还可以包括轮胎数量。估计单元选择最好地匹配识别的尺寸状况和负荷状况的条目作为确定前方卡车质量m的基础。在上述示例中，质量m将确定为25吨。
在另一实施方式中，质量m可以根据简单的经验公式估计。例如，根据卡车的图像，评估整个卡车的体积。通过将该体积与经验系数结合，可以估计卡车的质量m。
此外，检测单元102检测卡车2的速度和角速度参数。检测单元102可以包括雷达装置或激光雷达装置，以检测前方卡车相对于本车辆的速度和位置。将前方卡车2的相对速度和本车辆1的速度相加，可以计算出前方卡车2的速度。以相似的方式，可以计算出前方卡车的位置。
关于角速度，检测单元102可以包括陀螺测量仪，例如陀螺仪，来检测本车辆1的角速度。当本车辆1行驶靠近前方卡车2时，可以认为二者具有相同的弯曲半径R，即R＝R1＝R2。基于本车辆1的角速度和速度，可以根据以下公式(2)计算弯曲半径R：
Figure BDA0001135954800000052
相应地，前方卡车的离心力F可以根据以上的公式(1)计算如下：
Figure BDA0001135954800000061
一旦计算出的离心力F超过预定值的阈值，警告单元发出警告信号。该阈值是在制造本系统前在查找表中定义的统计值或经验值。
上述实施例仅是用于估计卡车的质量和弯曲半径的一个示例。还可以使用计算卡车的质量m和弯曲半径R的其它类似方法来估计离心力F。例如，路段可能不是弯曲路段，而是直路段。当卡车突然转弯时，其也可能侧翻。本领域技术人员会理解，基于通过检测单元获得的本车辆的实时位置和卡车的运动轨迹，可以估计卡车的多个实时位置。基于卡车的多个位置数据，可以间接计算运动轨迹的弯曲半径。从而可以估计实时离心力F。
在一种实施方式中，驾驶辅助系统的警告单元以视觉、触觉或声音形式向本车辆的司机发出警告信号。其可以是仪表盘上的高亮显示指示器或者给本车辆的声音系统的控制信号，然后声音系统将向本车辆的司机发送警告。
在另一实施方式中，驾驶辅助系统的警告单元发出控制信号，其控制向前方卡车周围的其他交通参与者发出灯光警告或声音警告。
此外，当第二车辆的离心力超过阈值时，警告单元可以将前方卡车弯曲轨迹的横向上外侧区域标记为侧翻区(图1中的阴影部分)。侧翻区可以包括从卡车的当前位置横向向外延伸的卡车水平投影区域的一到三倍的区域。优选地，侧翻区可以包括从卡车的当前位置到卡车车体的横向水平投影区域的又一倍的区域。
此外，可以根据检测单元的检测结果计算前方卡车相对于本车辆的偏航角。从而可以精确确定前方卡车相对于本车辆的姿态。偏航角被定义为第二车辆的纵轴与本车辆的行驶方向形成的角度。根据该偏航角，可以更精确地预测侧翻区，包括位置和区域大小。
此外，警告单元可以适于发送高亮显示信号用于在本车辆的可视系统中高亮显示该侧翻区。
此外，警告单元可以适于发送高亮显示信号用于在本车辆的可视系统中高亮显示前方卡车。
在本车辆安装有增强现实系统的情况下，警告单元还适用于发出虚拟显示信号，用于在第一车辆的增强现实系统中虚拟显示侧翻区。
优选地，警告单元还适用于向用于第一车辆的自动驾驶系统的一个或多个致动器发出控制信号。这些致动器用于控制本车辆避开前方卡车。例如，该控制信号可以使本车辆的制动器或节气阀对司机的操作更敏感，使得本车辆可以避免进入侧翻区或从侧翻区更快地驶离。可替换地，该控制信号控制自动驾驶系统的操作以驾驶本车辆避开侧翻区。
在上述实施例中，第二车辆不限于重型卡车。前方卡车可以是具有长的车体和重载重负荷的任何重型车辆，例如水泥搅拌车或者长途巴士。此外，前方卡车还可以被任何试图急转弯的车辆替代。第一车辆和第二车辆也可以行使在同一车道上。
在另一实施例中，估计单元不估计前方卡车的质量，而仅仅计算前方卡车的角加速度。例如，如上所述，将前方车辆的相对速度与本车辆的速度相加，计算前方车辆的速度。陀螺测试仪测量本车辆的角速度。因而根据上述公式(2)计算弯曲半径。一旦确定角加速度，即速度的平方与弯曲半径之比，超过预定值，警告单元将发出警告信号。通过这种实施方式，估计单元不估计前方卡车的质量，而仅计算前方卡车的角加速度。
对于该实施例，可以根据以上描述的根据前述实施例的驾驶辅助方法的各种优选实施方式得到本实施例的多种优选实施方式。图1中的情形仅仅是一个示例。此处所用的方法可以用于第二车辆行驶的多种情形，包括左转、右转、U形转弯、变更车道以及突然转向。
而且，检测单元可以包括一个或多个摄像装置、激光装置、雷达装置或激光雷达装置。摄像头用于拍摄本车辆周围的车辆的图像。激光装置或雷达装置可以用于测量前方卡车与本车辆之间的相对距离和速度。
本申请还提供一种驾驶辅助方法，其包括以下步骤：
检测行驶在第一车辆周围区域的第二车辆的参数，其中所述参数涉及第二车辆的离心运动；
估计第二车辆的质量，并计算第二车辆的离心力；
如果第二车辆的离心力超过预定值，则给出警告信号。
本申请还提供安装有根据如上所述任一种实施方式的驾驶辅助系统的一种汽车。
在上述说明书中，已经参考本发明具体示例的实施例描述了本发明的实施例。显然，在不脱离所附的权利要求书所阐释的本发明的更宽的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改进。因此，本说明书和附图将被认为是示例的意义而非限制意义。而且，应该注意到，为了方便描述，附图中仅示出与本发明有关的部分。

Claims (11)

1.一种用于车辆的驾驶辅助系统，安装在第一车辆上，其特征在于，包括：
检测单元，适用于检测行驶在所述第一车辆的周围区域的第二车辆的参数，其中，所述第一车辆与所述第二车辆分别在弯曲路段或直路段的毗邻车道上，所述参数涉及所述第二车辆的离心运动；其中所述第二车辆的参数包括类别、形状、体积、负荷状况、位置、偏航角、速度和角速度；
估计单元，适用于估计所述第二车辆的质量和计算所述第二车辆的离心力；以及
警告单元，适用于如果所述第二车辆的离心力超过预定的阈值则发出警告信号，其中所述阈值是在制造本系统前在查找表中定义的统计值或经验值；所述警告单元还适用于发送高亮显示信号，用于在所述第一车辆的可视系统中高亮显示侧翻区；其中，所述预定的阈值由道路表面状况、道路表面类型、车辆的轮胎数量和状况以及车辆的质量决定的多个阈值。
2.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其特征在于，所述估计单元通过在查找表中查找所述第二车辆的被检测的参数而估计所述第二车辆的质量。
3.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其特征在于，所述估计单元基于在所述第二车辆的图像中判断的车辆类别、车辆体积以及负荷状况估计所述第二车辆的质量。
4.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其特征在于，所述警告单元还适用于向所述第一车辆的司机发送视觉、触觉或听觉警告。
5.根据权利要求4所述的驾驶辅助系统，其特征在于，所述警告单元还适用于将所述第二车辆离心运动轨迹的横向上外侧区域标记为侧翻区。
6.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其特征在于，所述警告单元还适用于发送高亮显示信号，用于在所述第一车辆的可视系统中高亮显示所述第二车辆。
7.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其特征在于，所述警告单元还适用于发送虚拟显示信号，用于在所述第一车辆的增强现实系统中虚拟显示所述侧翻区。
8.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其特征在于，所述检测单元包括一个或多个摄像装置、激光装置或雷达装置。
9.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其特征在于，所述警告单元还适用于向用于所述第一车辆的自动驾驶的一个或多个致动器发送控制信号。
10.一种安装有根据权利要求1-9中任一项所述的驾驶辅助系统的汽车。
11.一种用于车辆的驾驶辅助方法，其特征在于，包括：
检测行驶在第一车辆的周围区域的第二车辆的参数，其中所述参数涉及第二车辆的离心运动，所述第一车辆与所述第二车辆分别在弯曲路段或直路段的毗邻车道上，其中所述第二车辆的参数包括类别、形状、体积、负荷状况、位置、偏航角、速度和角速度；
估计所述第二车辆的质量和计算所述第二车辆的离心力；以及
如果所述第二车辆的离心力超过预定的阈值则发出警告信号，其中所述阈值是在制造本系统前在查找表中定义的统计值或经验值；其中所述阈值由道路表面状况、道路表面类型、车辆的轮胎数量和状况以及车辆的质量决定的多个阈值。
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