CN108569284B - 一种在复杂路况条件下提高行车安全性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，包括如下步骤：步骤1，依据车道线位置、车辆在车道内的位置及实时间距，为车辆规划出第一期望行驶路径；步骤2，通过实时车速和实时航向角将第一期望行驶路径调节为第二期望行驶路径；步骤3，通过坡度和实时摩擦系数将第二期望行驶路径调节为第三期望行驶路径；步骤4，设定速度上限和转角上限；步骤5，将第三期望行驶路径告知驾驶员，控制车辆行驶速度小于或等于速度上限、控制车辆方向盘转角小于或等于转角上限；返回步骤1。本发明将影响行车安全的多种因素考虑在内，为车辆行驶规划出合理、安全的期望行驶路径，从而在复杂路况条件下能够有效提高行车安全性。
Description
技术领域
本发明涉及安全辅助驾驶技术领域，更为具体来说，本发明为一种在复杂路况条件下提高行车安全性的方法。
背景技术
随着社会的发展和人们消费水平的提高，私家车数量逐年增多，交通事故也不断增多；所以，人们对行车安全性的关注度越来越高。为了提高行车安全性，现有技术提供了各种各样的行车辅助系统，往往会使用雷达、卫星定位设备、各种传感器及处理器，甚至还会使用云端数据库等，从而实现辅助驾驶员对车辆进行驾驶。
但是，由于现有技术往往仅限于对常规设备的简单叠加和拼凑，算法设计不够合理，往往过于理想化，考虑的条件较为单一，在面对复杂路况时，比如，恶劣天气、行车数量多、弯路多、坡度大等情况同时出现时，现有技术仍然无法有效地提高行车安全，所以如何有效地对现有辅助驾驶控制方案进行优化就显得尤为重要。
因此，鉴于现有技术仍存在缺陷，如何能够有效提高在复杂路况条件下的行车安全性，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终追求的目标。
发明内容
为解决现有技术在复杂路况条件下无法有效辅助驾驶员驾驶车辆，本发明创新提供了一种在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，综合考虑多种路况因素，实现对预测的行驶路径的不断调整和优化，以适用于复杂多变的路况，从而为驾驶员提供安全、方便、可靠的行车路线建议，最终较好地解决现有技术存在的问题。
为实现上述技术目的，本发明公开了一种在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，该方法包括如下步骤；
步骤1，在车辆行驶过程中检测车道线位置、车辆在车道内的位置及车辆与旁侧障碍物的实时间距，再依据所述车道线位置、所述车辆在车道内的位置及所述实时间距，为车辆规划出第一期望行驶路径，且所述第一期望行驶路径由多个依次连接且长度相同的基本路径组成；
步骤2，获取车辆的实时车速和实时航向角，以基本路径为最小调节单位，通过所述实时车速和所述实时航向角将所述第一期望行驶路径调节为第二期望行驶路径；
步骤3，获取车辆所处道路的坡度、轮胎与地面的实时摩擦系数；以基本路径为最小调节单位，通过所述坡度和所述实时摩擦系数将所述第二期望行驶路径调节为第三期望行驶路径；
步骤4，基于所述第三期望行驶路径，根据所述车辆所处道路的坡度和所述实时摩擦系数设定速度上限和转角上限；
步骤5，通过界面显示和/或声音提醒的方式将第三期望行驶路径告知驾驶员，并通过整车控制器控制车辆行驶速度小于或等于速度上限、控制车辆方向盘转角小于或等于转角上限；然后返回步骤1。
基于上述的技术方案，本发明综合考虑了车辆位置、车速、航向角、坡度、摩擦系数等多种因素，以得到适应各种复杂环境的最佳行驶路径，实现对车辆的安全控制及对驾驶员的及时有效提醒，保证行车安全性。
进一步地，步骤1中，为每个基本路径的起点规划推荐车速和推荐航向角；
步骤2中，通过如下的方式对所述第一期望行驶路径进行调节：如果所述实时车速大于车辆所在基本路径的起点的推荐车速，则计算所述实际车速与所述推荐车速的速度差，然后根据车速差减小第一期望行驶路径中车辆所在点的曲率；如果所述实时航向角小于车辆所在基本路径的起点的推荐航向角，则计算所述实时航向角与所述推荐航向角的航向角差，然后根据航向角差减小第一期望行驶路径中车辆所在点的曲率；如果上述条件均不满足，则将第一期望行驶路径直接作为第二期望行驶路径。
基于上述改进的技术方案，本发明创新地根据车速和航向角调整期望行驶路径，在车速较大或航向角较大时及时地缩小期望行驶路径的弧度，从而为驾驶员提供安全、可靠的期望行驶路径，提高行车安全性。
进一步地，步骤3中，通过如下的方式对所述第二期望行驶路径进行调节：如果车辆所处道路的坡度为负值且小于第一预设坡度，则计算第一预设坡度与车辆所处道路的坡度的第一坡度差，再根据第一坡度差减小第二期望行驶路径中车辆所在点的曲率；如果实时摩擦系数小于第一预设摩擦系数，则计算第一预设摩擦系数与实时摩擦系数的第一摩擦系数差，再根据第一摩擦系数差减小第二期望行驶路径中车辆所在点的曲率；如果上述调节条件均不满足，则将第二期望行驶路径直接作为第三期望行驶路径。
基于上述改进的技术方案，本发明创新通过坡度(下坡)和摩擦系数调整期望行驶路径，在下坡的坡度较大或摩擦系数较小时及时地缩小期望行驶路径的弧度，从而为驾驶员提供安全、可靠的期望行驶路径，以提高行车安全性。
进一步地，步骤4中，计算第三期望行驶路径中的各基本路径的起点的曲率，以确定所有起点的曲率中的最大曲率，再依据最大曲率确定速度门限和转角门限；根据所述车辆所处道路的坡度和所述实时摩擦系数，对速度门限和转角门限进行调节，将调节后的速度门限作为速度上限，将调节后的转角门限作为转角上限。
基于上述改进的技术方案，本发明以各基本路径为计量精度，并在此基础上通过曲率、坡度及摩擦系数确定速度门限和转角门限，从而实现对行驶中车辆的安全控制，避免车速过快或转角过大导致的交通意外。
进一步地，步骤4中，通过如下方式对速度门限和转角门限进行调节：如果所述车辆所处道路的坡度为负值且小于第二预设坡度，则计算第二预设坡度与所述车辆所处道路的坡度的第二坡度差，然后根据第二坡度差分别将速度门限和转角门限调小；如果所述实时摩擦系数小于第二预设摩擦系数，则计算第二预设摩擦系数与所述实时摩擦系数的第二摩擦系数差，然后根据所述第二摩擦系数差分别将速度门限和转角门限调小；如果上述调节条件均不满足，则将速度门限作为速度上限且将转角门限作为转角上限。
基于上述改进的技术方案，本发明在下坡坡度较大或摩擦系数较小时将速度门限和转角门限调小，以实现对速度上限和转角上限的合理确定，保证了行车安全性。
进一步地，步骤5中，在告知驾驶员之前，还包括同时检测转向灯状态和方向盘受到的驾驶员施加的外部力矩的步骤，如果转向灯状态为开启且所述外部力矩大于预设力矩，则直接返回步骤1。
基于上述改进的技术方案，本发明实现了驾驶员的最高控制权，通过转向灯状态和驾驶员对方向盘的控制情况判断驾驶员的实际意愿，以实现更科学和合理的车辆控制。
进一步地，步骤5中，如果转向灯开启的时长大于第一时长或所述外部力矩保持的时长大于第二时长，则直接返回步骤1。
基于上述改进的技术方案，本发明实现了驾驶员的最高控制权，通过转向灯状态或驾驶员对方向盘的控制情况判断驾驶员的实际意愿，以实现更科学和合理的车辆控制。
进一步地，步骤1中，通过车载摄像头进行图像采集或电子地图定位的方式检测车道线位置、车辆在车道内的位置及车辆与旁侧障碍物的实时间距。
进一步地，步骤3中，利用车载传感器感知车辆所处道路的坡度、轮胎与地面的实时摩擦系数。
进一步地，步骤5中，整车控制器直接控制车载电动助力转向电机，且所述车载电动助力转向电机直接驱动车辆方向盘。
本发明的有益效果为：本发明创新地将影响行车安全的多种因素考虑在内，为车辆行驶规划出合理、安全的期望行驶路径，从而在复杂路况条件下能够有效提高行车安全性；值得一提的是，通过对车速和转角的有效控制，在紧急状况下，本发明能够有效避免驾驶员由于恐慌而进行的误操作，从而极大地提高了行车安全性，实现安全驾驶，进而有效避免了恶性交通事故的发生。
附图说明
图1为将本发明应用于行驶过程中的车辆时的实施状态示意图。
图2为第一、第二、第三期望行驶路径示意图。
图3为在复杂路况条件下提高行车安全性的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明在复杂路况条件下提高行车安全性的方法进行详细的解释和说明。
如图1至3所示，为了提高驾驶安全性、尽可能减少行车交通事故，本实施例一种在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，实现对现有辅助驾驶方案的合理优化，该方法包括如下步骤。
步骤1，在车辆行驶过程中检测车道线位置、车辆在车道内的位置及车辆与旁侧障碍物的实时间距，本实施例中，通过车载摄像头进行图像采集或电子地图定位的方式检测车道线位置、车辆在车道内的位置及车辆与旁侧障碍物的实时间距(如图1中的D)；然后再依据车道线位置、车辆在车道内的位置及实时间距，为车辆规划出第一期望行驶路径(如图2中的r1)，且第一期望行驶路径由多个依次连接且长度相同的基本路径(如图1中的s)组成，如图2所示，A、B两点之间为实时规划的期望行驶路径起点和路径终点；另外，本实施例还为每个基本路径的起点规划推荐车速和推荐航向角；需说明的是，通过车道线位置、车辆在车道内的位置及车辆与旁侧障碍物的实时间距规划出期望行驶路径的过程可通过现有的电子地图等方式实现，本发明不再赘述。
步骤2，获取车辆的实时车速和实时航向角，以基本路径为最小调节单位，通过实时车速和实时航向角将第一期望行驶路径调节为第二期望行驶路径(如图2中的r2)；其中，“基本路径”的长度可根据需要进行合理而明智的设定，比如一个步长。具体地，本实施例通过如下的方式对第一期望行驶路径进行调节。
如果实时车速大于车辆所在基本路径的起点的推荐车速，则计算实际车速与推荐车速的速度差，然后根据车速差减小第一期望行驶路径中车辆所在点的曲率。
如果实时航向角小于车辆所在基本路径的起点的推荐航向角，则计算实时航向角与推荐航向角的航向角差，然后根据航向角差减小第一期望行驶路径中车辆所在点的曲率。
如果上述条件均不满足，说明不需要对第一期望行驶路径进行调节，则将第一期望行驶路径直接作为第二期望行驶路径。
步骤3，获取车辆所处道路的坡度、轮胎与地面的实时摩擦系数，本实施例中，利用车载传感器感知车辆所处道路的坡度、轮胎与地面的实时摩擦系数；以基本路径为最小调节单位，通过坡度和实时摩擦系数将第二期望行驶路径调节为第三期望行驶路径(如图2中的r3)；具体来说，本实施例通过如下的方式对第二期望行驶路径进行调节。
如果车辆所处道路的坡度为负值且小于第一预设坡度，则计算第一预设坡度与车辆所处道路的坡度的第一坡度差，再根据第一坡度差减小第二期望行驶路径中车辆所在点的曲率。
如果实时摩擦系数小于第一预设摩擦系数，则计算第一预设摩擦系数与实时摩擦系数的第一摩擦系数差，再根据第一摩擦系数差减小第二期望行驶路径中车辆所在点的曲率。
如果上述调节条件均不满足，说明不需要对第二期望行驶路径进行调节，则将第二期望行驶路径直接作为第三期望行驶路径。
步骤4，基于上述的第三期望行驶路径，根据车辆所处道路的坡度和实时摩擦系数设定速度上限和转角上限；具体地，本实施例通过如下的方式设定速度上限和转角上限。
计算第三期望行驶路径中的各基本路径的起点的曲率，以确定所有起点的曲率中的最大曲率，再依据最大曲率确定速度门限和转角门限；根据车辆所处道路的坡度和实时摩擦系数，对速度门限和转角门限进行调节，将调节后的速度门限作为速度上限，将调节后的转角门限作为转角上限。更为具体地，通过如下方式对速度门限和转角门限进行调节。
如果车辆所处道路的坡度为负值(说明为该坡为“下坡”)且小于第二预设坡度，则计算第二预设坡度与车辆所处道路的坡度的第二坡度差，然后根据第二坡度差分别将速度门限和转角门限调小。
如果实时摩擦系数小于第二预设摩擦系数，则计算第二预设摩擦系数与实时摩擦系数的第二摩擦系数差，然后根据第二摩擦系数差分别将速度门限和转角门限调小。
如果上述调节条件均不满足，则将速度门限作为速度上限且将转角门限作为转角上限。
步骤5，通过界面显示和/或声音提醒的方式将第三期望行驶路径告知驾驶员，并通过整车控制器控制车辆行驶速度小于或等于速度上限、控制车辆方向盘转角小于或等于转角上限，在具体实施时，本实施例通过整车控制器直接控制车载电动助力转向电机，而且车载电动助力转向电机直接驱动车辆方向盘；然后返回步骤1。
作为较佳的优化方案，以实现驾驶员的最高级别控制权限，步骤5中，在告知驾驶员之前，还包括同时检测转向灯状态以及方向盘受到的驾驶员施加的外部力矩的步骤，如果转向灯状态为开启且外部力矩大于预设力矩，则直接返回步骤1。另外，为实现对驾驶员的意图进行更准确的理解，本实施例步骤5中，如果转向灯开启的时长大于第一时长或外部力矩保持的时长大于第二时长，则直接返回步骤1。
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。另外，“A和/或B”表示A、B及AB三种情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤；
步骤1，在车辆行驶过程中检测车道线位置、车辆在车道内的位置及车辆与旁侧障碍物的实时间距，再依据所述车道线位置、所述车辆在车道内的位置及所述实时间距，为车辆规划出第一期望行驶路径，且所述第一期望行驶路径由多个依次连接且长度相同的基本路径组成；
步骤2，获取车辆的实时车速和实时航向角，以基本路径为最小调节单位，通过所述实时车速和所述实时航向角将所述第一期望行驶路径调节为第二期望行驶路径；
步骤3，获取车辆所处道路的坡度、轮胎与地面的实时摩擦系数；以基本路径为最小调节单位，通过所述坡度和所述实时摩擦系数将所述第二期望行驶路径调节为第三期望行驶路径；
步骤4，基于所述第三期望行驶路径，根据所述车辆所处道路的坡度和所述实时摩擦系数设定速度上限和转角上限；
步骤5，通过界面显示和/或声音提醒的方式将第三期望行驶路径告知驾驶员，并通过整车控制器控制车辆行驶速度小于或等于速度上限、控制车辆方向盘转角小于或等于转角上限；然后返回步骤1。
2.根据权利要求1所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤1中，为每个基本路径的起点规划推荐车速和推荐航向角；
步骤2中，通过如下的方式对所述第一期望行驶路径进行调节：如果所述实时车速大于车辆所在基本路径的起点的推荐车速，则计算实际车速与所述推荐车速的速度差，然后根据车速差减小第一期望行驶路径中车辆所在点的曲率；如果所述实时航向角小于车辆所在基本路径的起点的推荐航向角，则计算所述实时航向角与所述推荐航向角的航向角差，然后根据航向角差减小第一期望行驶路径中车辆所在点的曲率；如果上述条件均不满足，则将第一期望行驶路径直接作为第二期望行驶路径。
3.根据权利要求2所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤3中，通过如下的方式对所述第二期望行驶路径进行调节：如果车辆所处道路的坡度为负值且小于第一预设坡度，则计算第一预设坡度与车辆所处道路的坡度的第一坡度差，再根据第一坡度差减小第二期望行驶路径中车辆所在点的曲率；如果实时摩擦系数小于第一预设摩擦系数，则计算第一预设摩擦系数与实时摩擦系数的第一摩擦系数差，再根据第一摩擦系数差减小第二期望行驶路径中车辆所在点的曲率；如果上述调节条件均不满足，则将第二期望行驶路径直接作为第三期望行驶路径。
4.根据权利要求3所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤4中，计算第三期望行驶路径中的各基本路径的起点的曲率，以确定所有起点的曲率中的最大曲率，再依据最大曲率确定速度门限和转角门限；根据所述车辆所处道路的坡度和所述实时摩擦系数，对速度门限和转角门限进行调节，将调节后的速度门限作为速度上限，将调节后的转角门限作为转角上限。
5.根据权利要求4所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤4中，通过如下方式对速度门限和转角门限进行调节：如果所述车辆所处道路的坡度为负值且小于第二预设坡度，则计算第二预设坡度与所述车辆所处道路的坡度的第二坡度差，然后根据第二坡度差分别将速度门限和转角门限调小；如果所述实时摩擦系数小于第二预设摩擦系数，则计算第二预设摩擦系数与所述实时摩擦系数的第二摩擦系数差，然后根据所述第二摩擦系数差分别将速度门限和转角门限调小；如果上述调节条件均不满足，则将速度门限作为速度上限且将转角门限作为转角上限。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤5中，在告知驾驶员之前，还包括同时检测转向灯状态和方向盘受到的驾驶员施加的外部力矩的步骤，如果转向灯状态为开启且所述外部力矩大于预设力矩，则直接返回步骤1。
7.根据权利要求6所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤5中，如果转向灯开启的时长大于第一时长或所述外部力矩保持的时长大于第二时长，则直接返回步骤1。
8.根据权利要求1或7所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤1中，通过车载摄像头进行图像采集或电子地图定位的方式检测车道线位置、车辆在车道内的位置及车辆与旁侧障碍物的实时间距。
9.根据权利要求8所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤3中，利用车载传感器感知车辆所处道路的坡度、轮胎与地面的实时摩擦系数。
10.根据权利要求9所述的在复杂路况条件下提高行车安全性的方法，其特征在于：
步骤5中，整车控制器直接控制车载电动助力转向电机，且所述车载电动助力转向电机直接驱动车辆方向盘。
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