CN109017786B - 车辆避障方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆避障方法，包括：车辆根据服务器发送的行驶路径和行驶速度行驶，并获取行驶路径的路况信息；从路况信息中提取行驶路径上车辆前方的障碍物信息，并判断障碍物的属性；当障碍物为静态障碍物时，获取车辆与静态障碍物的相对距离并计算车头时距，当车头时距达到第一预设阈值时，车辆判断路况信息是否满足横向避障条件；如果是，则车辆进行避障行驶；当障碍物为动态障碍物时，获取车辆与动态障碍物的相对距离和相对速度；计算车头时距和碰撞时间；当车头时距达到第一预设阈值或者碰撞时间达到第二预设阈值时，车辆判断路况信息是否满足横向避障条件；如果否，则车辆根据纵向控制参数进行减速避障行驶。

Description

车辆避障方法

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种车辆避障方法。

背景技术

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。

城市道路路况复杂，自动驾驶汽车行驶在道路中，需要躲避车辆、行人等非固定障碍物，还需要躲避静止行人等固定障碍物，为了避免事故的发生，提高车辆行驶的安全性，需要一种有效的车辆避障方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种车辆避障方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种车辆避障方法，包括：

服务器接收用户终端发送的车辆预约信息，根据所述车辆预约信息获取车辆的行驶路径和行驶速度，并发送至所述车辆；

所述车辆根据所述行驶路径和行驶速度行驶，并获取所述行驶路径的路况信息；

从所述路况信息中提取所述行驶路径上所述车辆前方的障碍物信息，并判断所述障碍物的属性；

当所述障碍物为静态障碍物时，获取所述车辆与所述静态障碍物的相对距离；

根据所述相对距离和所述行驶速度计算车头时距，当所述车头时距达到第一预设阈值时，所述车辆判断所述路况信息是否满足横向避障条件；

如果是，则所述车辆根据横向控制参数和纵向控制参数进行避障行驶；所述横向控制参数包括横摆角速度；所述纵向控制参数包括纵向加速度和加速度变化率；

当所述障碍物为动态障碍物时，获取所述车辆与所述动态障碍物的相对距离和相对速度；

根据所述相对距离和所述行驶速度计算车头时距；

根据所述相对距离和所述相对速度计算碰撞时间；

当所述车头时距达到所述第一预设阈值或者所述碰撞时间达到第二预设阈值时，所述车辆判断路况信息是否满足横向避障条件；

如果否，则所述车辆根据所述纵向控制参数进行减速避障行驶。

进一步的，所述车辆预约信息包括起点位置、终点位置和任务时间；所述根据所述车辆预约信息获取车辆的行驶路径和行驶速度具体包括:

所述服务器根据所述起点位置、所述终点位置和地图信息生成所述行驶路径；

根据所述行驶路径和所述任务时间计算所述行驶速度。

进一步的，所述车辆判断所述路况信息是否满足横向避障条件具体包括：

所述车辆从所述路况信息中提取车道位置信息和横向障碍物信息；

根据所述车道位置信息判断是否存在横向避障车道，且所述横向避障车道上是否存在横向障碍物。

进一步的，所述方法还包括：

当所述障碍物为静态障碍物时，如果所述车头时距达到第一预设阈值，且所述路况信息不满足横向避障条件，则所述车辆根据所述纵向控制参数进行减速避障行驶；

生成制动控制指令，并根据所述制动控制指令控制所述车辆停车。

进一步的，所述方法还包括：

当所述障碍物为静态障碍物时，如果所述相对距离达到预设的距离阈值，所述车辆判断所述路况信息是否满足横向避障条件；

如果是，则所述车辆根据所述横向控制参数和所述纵向控制参数进行避障行驶。

进一步的，所述方法还包括：

当所述障碍物为动态障碍物时，如果所述车头时距达到所述第一预设阈值或者所述碰撞时间达到第二预设阈值时，所述车辆判断路况信息是否满足横向避障条件；

如果是，则所述车辆根据所述横向控制参数和所述纵向控制参数进行避障行驶。

进一步的，所述方法还包括：

当所述障碍物为动态障碍物时，如果所述相对距离达到预设的距离阈值，所述车辆判断所述路况信息是否满足横向避障条件；

如果是，则所述车辆根据所述横向控制参数和所述纵向控制参数进行避障行驶。

进一步的，所述车辆根据横向控制参数和纵向控制参数进行避障行驶具体包括：

所述车辆根据所述横向控制参数偏离所述行驶路径进行避障行驶；

根据所述纵向控制参数避障行驶。

进一步的，所述方法还包括：

当所述车辆根据所述横向控制参数进行避障行驶时，根据车辆的行驶方向生成相应的提示信息，并按照预设时间进行提示。

进一步的，所述方法还包括：

判断所述动态障碍物的运动方向，当动态障碍物的运动方向与所述车辆的行驶方向垂直时，所述车辆根据所述纵向控制参数进行减速避障行驶。

本发明提供的车辆避障方法，车辆从路况信息中获取障碍物信息，并判断障碍物的属性，根据路况信息和障碍物的属性确定对应的避障策略，使避障处理更加灵活，从而提高了车辆行驶的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的车辆系统架构的示意图；

图2为本发明实施例提供的车辆避障方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明技术方案中的车辆为自动驾驶车辆，通过车载终端实现各个模块的控制以及和其他终端进行信息交互，能够感知周围环境并实现自动驾驶，按照预先设定的行驶地图行驶到指定地点。用户终端具体可以是具有处理能力的终端设备，例如，台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等。

图1为本发明实施例提供的车辆系统架构的示意图。如图1所示，系统包括服务器、多个自动驾驶车辆(车辆1、车辆2…车辆n)、多个用户终端(用户终端1、用户终端2…用户终端n)。

其中，服务器为自动驾驶车辆管理服务器，可以是单个服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群，如果是单个服务器，则该单个服务器管理所有自动驾驶车辆，可以和所有车辆进行指令发送和数据交互；如果是多个服务器组成的服务器集群，则通过一个总服务器管理多个子服务器，总服务器为每个子服务器设定权限，每个子服务器根据总服务器设定的权限管理对应数量的车辆，和有管理权限的车辆进行指令和数据交互。服务器为每个用户终端设定管理权限，每个用户终端根据服务器设定的权限管理一个或多个车辆，用户终端通过服务器和所有车辆进行指令发送和数据交互。

图2为本发明实施例提供的车辆避障方法的流程图。如图2所示，具体包括如下步骤：

步骤201，服务器接收用户终端发送的车辆预约信息，根据车辆预约信息获取车辆的行驶路径和行驶速度，并发送至车辆；

具体的,服务器接收用户通过用户终端的应用程序发送的车辆预约信息,包括车辆行驶任务的起点位置、终点位置和任务时间；服务器根据起点位置、终点位置和地图信息规划行驶路径,行驶路径中包括车辆行驶任务经过的多条道路；根据行驶路径和任务时间计算车辆执行行驶任务时针对不同路段的行驶速度，服务器将行驶路径和行驶速度发送到车辆的车载终端，服务器通过与车辆的车载终端的通信来实现对车辆的控制。

步骤202，车辆根据行驶路径和行驶速度行驶，并获取行驶路径的路况信息；

车载终端通过控制模块控制车辆根据服务器规划的行驶路径和不同路段对应的行驶速度行驶，在行驶过程中，车辆终端通过激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达、图像采集模块获取行驶路径上的路况信息。

图像采集模块具体可以是摄像头等图像采集设备。激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达、图像采集模块设置于车辆前后及四个角，用于获取周围环境信息，包括障碍物及道路信息，车辆通过这些数据感知周围环境。

步骤203，从路况信息中提取行驶路径上车辆前方的障碍物信息，并判断障碍物的属性；

车载终端通过感知模块和认知模块对激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达、图像采集模块采集到的路况信息进行解析，判断行车路径上前方影响车辆正常行驶的障碍物是动态障碍物还是静态障碍物，本步骤中的障碍物的属性是指动态属性、静态属性。

步骤204，当障碍物为静态障碍物时，获取车辆与静态障碍物的相对距离；

当车辆判断前方障碍物为静态障碍物时，通过激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达获取到的数据能够计算出车辆与障碍物的相对距离。

步骤205，根据相对距离和行驶速度计算车头时距，当车头时距达到第一预设阈值时，车辆判断路况信息是否满足横向避障条件；

对于静态障碍物，车辆按照行驶速度在不断行驶，车辆和障碍物的相对距离不断减小，如果车辆继续按照当前速度行驶，将会发生碰撞，因此需要进行避障行驶。通过车头时距(Time Headway,THW)来确定避障开始时刻，当车头时距达到第一预设阈值时，开始进行避障。

车头时距的计算公式为：车头时距＝相对距离/自车车速。

在一个具体的实施例中，避障开始时刻，3s＜THW＜10s。第一预设阈值可以根据3-10s的时间范围来设定。

可选的，车辆还可以通过相对距离来确定避障开始时刻，如果相对距离达到预设的距离阈值，则车辆准备开始进行避障。

车辆开始避障时，首先判断路况信息是否满足横向避障条件。车辆从路况信息中提取车道位置信息和横向障碍物信息；根据车道位置信息判断是否存在横向避障车道，且横向避障车道上是否存在横向障碍物。

具体的，车辆在开始避障时，需要判断是否满足换道避障的条件，也就是判断是否存在能够换道行驶的车道，车道上是否存在障碍物影响车辆换道。

步骤206，当路况信息满足横向避障条件时，则车辆根据横向控制参数和纵向控制参数进行避障行驶；

当存在横向避障车道，且横向避障车道上不存在影响换道的障碍物时，车辆进行换道避障。车辆首先根据横向控制参数换到其他车道上，此时偏离了之前规划的行驶路径，根据纵向控制参数行驶一段时间，避开障碍物之后，再根据横向控制参数换道回到原来规划的行驶路径上。其中,横向控制参数包括横摆角速度；纵向控制参数包括纵向加速度和加速度变化率。

在一个具体的实施例中，横摆角速度不大于28°/s；纵向加速度不超过±1m/s²；加速度变化率不超过1m/s³。

当车辆根据横向控制参数进行横向避障行驶时，根据车辆的行驶方向生成相应的提示信息，并按照预设时间进行提示。

在一个具体的实施例中，车辆向左侧换道行驶，左侧转向灯提前1-2s点亮，当换回原来的车道上时，转向灯关闭。

当路况信息不满足横向避障条件时，则车辆根据纵向控制参数进行减速避障行驶；生成制动控制指令，并根据制动控制指令控制车辆停车。

如果不存在换道的车道，或者车道上存在横向障碍物导致无法换道，则车辆进行减速行驶，并且持续判断是否满足横向避障条件，当满足横向避障条件时，进行横向避障，如果一直不满足横向避障条件，则保证与障碍物保持安全距离，减速行驶后停车，避免撞击障碍物。在一个具体的实施例中，安全距离不小于0.5米。

步骤207，当障碍物为动态障碍物时，获取车辆与动态障碍物的相对距离和相对速度；

当车辆判断前方障碍物为动态障碍物时，通过激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达获取到的数据能够计算出车辆与障碍物的相对距离和相对速度。本实施例中的动态障碍物包括运动方向与车辆行驶方向相同的障碍物，也包括与车辆行驶方向垂直的障碍物。车辆判断动态障碍物的运动方向，对于运动方向与车辆行驶方向相同的障碍物的避障方法，执行步骤208；当动态障碍物的运动方向与所述车辆的行驶方向垂直时，车辆根据纵向控制参数进行减速避障行驶。

例如，车辆在行驶过程中，有行人横穿马路，则车辆进行判断之后，进行减速行驶，待行人通过之后，再以之前服务器设定的行驶速度行驶。

步骤208，根据相对距离和行驶速度计算车头时距；根据相对距离和相对速度计算碰撞时间；

车头时距的计算公式为：车头时距＝相对距离/自车车速。

碰撞时间(time to collision,TTC)的计算公式为：

碰撞时间＝相对距离/相对速度。

步骤209，当车头时距达到第一预设阈值或者碰撞时间达到第二预设阈值时，车辆判断路况信息是否满足横向避障条件；

通过车头时距或者碰撞时间来确定避障开始时刻，当车头时距达到第一预设阈值或者碰撞时间达到第二预设阈值时，开始进行避障。

在一个具体的实施例中，避障开始时刻，3s＜THW＜10s。第一预设阈值可以根据3-10s的时间范围来设定；TTC≥4s，第二预设阈值可以根据该时间范围来设定。

可选的，车辆还可以通过相对距离来确定避障开始时刻，如果相对距离达到预设的距离阈值，则车辆准备开始进行避障。

车辆开始避障时，首先判断路况信息是否满足横向避障条件。车辆从路况信息中提取车道位置信息和横向障碍物信息；根据车道位置信息判断是否存在横向避障车道，且横向避障车道上是否存在横向障碍物。

具体的，车辆在开始避障时，需要判断是否满足换道避障的条件，也就是判断是否存在能够换道行驶的车道，车道上是否存在障碍物影响车辆换道。

步骤210，当路况信息不满足横向避障条件时，车辆根据纵向控制参数进行减速避障行驶。

当路况信息不满足横向避障条件时，不存在换道的车道，或者车道上存在横向障碍物导致无法换道，则车辆进行减速行驶，并且持续判断是否满足横向避障条件，当满足横向避障条件时，进行横向避障，如果一直不满足横向避障条件，则根据纵向控制参数持续进行减速行驶，保证与障碍物保持安全距离，避免撞击障碍物。在一个具体的实施例中，安全距离不小于0.5米。

当存在横向避障车道，且横向避障车道上不存在影响换道的障碍物时，车辆进行换道避障。车辆首先根据横向控制参数换到其他车道上，此时偏离了之前规划的行驶路径，根据纵向控制参数行驶一段时间，避开障碍物之后，再根据横向控制参数换道回到原来规划的行驶路径上。其中,横向控制参数包括横摆角速度；纵向控制参数包括纵向加速度和加速度变化率。

在一个具体的实施例中，横摆角速度不大于28°/s；纵向加速度不超过±1m/s²；加速度变化率不超过1m/s³。

当车辆根据横向控制参数进行横向避障行驶时，根据车辆的行驶方向生成相应的提示信息，并按照预设时间进行提示。

在一个具体的实施例中，车辆向左侧换道行驶，左侧转向灯提前1-2s点亮，当换回原来的车道上时，转向灯关闭。

本发明提供的车辆避障方法，车辆从路况信息中获取障碍物信息，并判断障碍物的属性，根据路况信息和障碍物的属性确定对应的避障策略，使避障处理更加灵活，从而提高了车辆行驶的安全性。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车辆避障方法，其特征在于，所述方法包括：

服务器接收用户终端发送的车辆预约信息，根据所述车辆预约信息获取车辆的行驶路径和行驶速度，并发送至所述车辆；

所述车辆根据所述行驶路径和行驶速度行驶，并获取所述行驶路径的路况信息；

从所述路况信息中提取所述行驶路径上所述车辆前方的障碍物信息，并判断所述障碍物的属性；

当所述障碍物为静态障碍物时，获取所述车辆与所述静态障碍物的相对距离；

根据所述相对距离和所述行驶速度计算车头时距，当所述车头时距达到第一预设阈值时，所述车辆判断所述路况信息是否满足横向避障条件；

如果是，则所述车辆根据横向控制参数和纵向控制参数进行避障行驶；所述横向控制参数包括横摆角速度；所述纵向控制参数包括纵向加速度和加速度变化率；

当所述障碍物为动态障碍物时，获取所述车辆与所述动态障碍物的相对距离和相对速度；

根据所述相对距离和所述行驶速度计算车头时距；

根据所述相对距离和所述相对速度计算碰撞时间；

当所述车头时距达到所述第一预设阈值或者所述碰撞时间达到第二预设阈值时，所述车辆判断路况信息是否满足横向避障条件；

如果否，则所述车辆根据所述纵向控制参数进行减速避障行驶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆预约信息包括起点位置、终点位置和任务时间；所述根据所述车辆预约信息获取车辆的行驶路径和行驶速度具体包括:

所述服务器根据所述起点位置、所述终点位置和地图信息生成所述行驶路径；

根据所述行驶路径和所述任务时间计算所述行驶速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆判断所述路况信息是否满足横向避障条件具体包括：

所述车辆从所述路况信息中提取车道位置信息和横向障碍物信息；

根据所述车道位置信息判断是否存在横向避障车道，且所述横向避障车道上是否存在横向障碍物。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述障碍物为静态障碍物时，如果所述车头时距达到第一预设阈值，且所述路况信息不满足横向避障条件，则所述车辆根据所述纵向控制参数进行减速避障行驶；

生成制动控制指令，并根据所述制动控制指令控制所述车辆停车。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述障碍物为动态障碍物时，如果所述车头时距达到所述第一预设阈值或者所述碰撞时间达到第二预设阈值时，所述车辆判断路况信息是否满足横向避障条件；

如果是，则所述车辆根据所述横向控制参数和所述纵向控制参数进行避障行驶。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆根据横向控制参数和纵向控制参数进行避障行驶具体包括：

所述车辆根据所述横向控制参数偏离所述行驶路径进行避障行驶；

根据所述纵向控制参数避障行驶。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述车辆根据所述横向控制参数进行避障行驶时，根据车辆的行驶方向生成相应的提示信息，并按照预设时间进行提示。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述动态障碍物的运动方向，当动态障碍物的运动方向与所述车辆的行驶方向垂直时，所述车辆根据所述纵向控制参数进行减速避障行驶。

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