CN109774581A - 一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统及方法，通过获取车辆当前的高精度位置信息，根据车辆当前的高精度位置信息在高精度地图系统中匹配车辆所在位置一定范围内的所有车道信息，根据车道信息确定相应车道的曲率和坡度，根据曲率和坡度确定车辆在进入相应车道时汽车大灯需要转向的角度，在车辆即将进入弯车道或上下坡车道时控制转向装置根据所述角度进行转向，完成汽车大灯的转向控制。本发明可以使大灯和车辆实际行驶方向同步，有效减少夜间行车安全事故，提高辅助驾驶或自动驾驶情况下的乘车舒适度。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统及方法。
背景技术
目前车型应用的随动转向大灯系统，均是根据汽车方向盘角度、车辆偏转率和行驶速度，不断对大灯进行动态调节，适应当前的转向角，保持灯光方向与汽车的当前行驶方向一致。其缺点为不能提前预知前方路况，在车辆高速行驶时反应滞后。当夜间汽车在弯道上转弯或者上下坡时，汽车大灯灯光不能和车辆实际行驶方向同步转向，常常会在弯道内侧出现“盲区”，极大地威胁论驾驶员夜间的安全驾驶, 也影响了智能汽车驾驶的舒适性。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统及方法。
本发明采用的技术方案是：一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统及方法，包括
高精度地图系统，用于根据获取的车辆当前高精度位置信息匹配车辆所在位置一定范围内的所有车道信息，根据车道信息确定相应车道的曲率和坡度，将曲率和坡度发送至控制系统；
高精度定位系统，用于确定车辆当前的高精度位置信息并发送给高精度地图系统；
控制系统，用于根据曲率和坡度确定车辆在进入相应车道时汽车大灯需要转向的角度，用于在车辆即将进入弯车道或上下坡车道时根据确定的角度向转向控制器发送控制命令；
转向控制器，用于根据控制命令控制转向装置转向；
转向装置，用于带动汽车大灯转向一定角度。
进一步地，所述汽车大灯需要转向的角度包括水平转向角δ，所述水平转向角δ通过以下公式确定：
其中tgα＝L1/(R+W/2)，tgβ＝L1/(R-W/2)，L1为车辆轴距，W为车辆轮距，R为车道曲率半径。
进一步地，所述汽车大灯需要转向的角度包括俯仰角γ，所述俯仰角γ通过以下公式确定：tan|γ1|＝i1
其中，车道下坡时的俯仰角小于0，车道上坡时的俯仰角大于0，γ1为车辆当前所在车道的俯仰角，γ2为车辆即将进入的车道的俯仰角， M为设定角度；当γ大于0时，汽车大灯向上转向；γ小于0时，汽车大灯向下转向。
进一步地，所述俯仰角γ1为tan|γ1|＝i1，i1为车辆当前所在车道的坡度；俯仰角γ2为tan|γ2|＝i2，i2为车辆即将进入的车道的坡度。
进一步地，在车辆即将进入上下坡车道时，控制转向装置提前L2 距离转向，L2＝vt+3，v为车速，t为车灯转向时间。
一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制方法，获取车辆当前的高精度位置信息，根据车辆当前的高精度位置信息在高精度地图系统中匹配车辆所在位置一定范围内的所有车道信息，根据车道信息确定相应车道的曲率和坡度，根据曲率和坡度确定车辆在进入相应车道时汽车大灯需要转向的角度，在车辆即将进入弯车道或上下坡车道时控制转向装置根据所述角度进行转向，完成汽车大灯的转向控制。
进一步地，所述汽车大灯需要转向的角度包括水平转向角δ，所述水平转向角δ通过以下公式确定：
其中tgα＝L1/(R+W/2)，tgβ＝L1/(R-W/2)，L1为车辆轴距，W为车辆轮距，R为车道曲率半径。
进一步地，所述汽车大灯需要转向的角度包括俯仰角γ，所述俯仰角γ通过以下公式确定：
其中，车道下坡时的俯仰角小于0，车道上坡时的俯仰角大于0，γ1为车辆当前所在车道的俯仰角，γ2为车辆即将进入的车道的俯仰角，M为设定角度；当γ大于0时，汽车大灯向上转向；γ小于0时，汽车大灯向下转向。
进一步地，所述俯仰角γ1为tan|γ1|＝i1，i1为车辆当前所在车道的坡度；俯仰角γ2为tan|γ2|＝i2，i2为车辆即将进入的车道的坡度。
更进一步地，在车辆即将进入上下坡车道时，控制转向装置提前L2距离转向，L2＝vt+3，v为车速，t为车灯转向时间。
本发明采用高精度定位系统和地图系统配合获取车辆行驶的车道信息，对车辆的水平横摆角和俯仰角进行计算，在车辆即将进入弯车道或上下坡车道时控制转向装置根据所述角度进行转向，可以使大灯和车辆实际行驶方向同步，有效减少夜间行车安全事故，提高辅助驾驶或自动驾驶情况下的乘车舒适度。本发明的控制系统及方法成本低、效率高，在智能汽车中有较大的工业实用性及广泛性，具有明显的独创性，并且不局限于自动驾驶汽车。
附图说明
图1为本发明控制系统的原理图。
图2为本发明水平转向角的计算示意图。
图3为本发明俯仰角的计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统及方法，包括
高精度地图系统，用于根据获取的车辆当前高精度位置信息匹配车辆所在位置一定范围内(如200米或500米，可根据实际需要设定) 的所有车道信息，根据车道信息确定相应车道的曲率和坡度，将曲率和坡度发送至控制系统。高精度地图能够输出详细的车道信息、交通指示牌等。其中车道信息包括当前道路的车道数量，车辆所在车道的序号、几何图形，车道宽度、高度，水平曲率和垂直方向的坡度等信息。
高精度定位系统，用于确定车辆当前的高精度位置信息并发送给高精度地图系统；高精度定位系统包含常用的惯导、视觉定位校准系统以及差分定位系统等，能够实时输出车辆的高精度的坐标信息，经纬度或者坐标信息。
控制系统，用于根据曲率K和坡度i确定车辆在进入相应车道时汽车大灯需要转向的角度，用于在车辆即将进入弯车道或上下坡车道时根据确定的角度向转向控制器发送控制命令；
转向控制器，用于根据控制命令控制转向装置转向；
转向装置，为控制汽车大灯的伺服电机，用于带动汽车大灯转向一定角度。
基于上述的控制系统，本发明还提供一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制方法，获取车辆当前的高精度位置信息，根据车辆当前的高精度位置信息在高精度地图系统中匹配车辆所在位置一定范围内的所有车道信息，根据车道信息确定相应车道的曲率和坡度，根据曲率和坡度确定车辆在进入相应车道时汽车大灯需要转向的角度，在车辆即将进入弯车道或上下坡车道时控制转向装置根据所述角度进行转向，完成汽车大灯的转向控制。
上述方案中，汽车大灯需要转向的角度包括水平转向角δ，如图 2所示，所述水平转向角δ通过以下公式确定：
其中tgα＝L1/(R+W/2)，tgβ＝L1/(R-W/2)，L1为车辆轴距，W为车辆轮距，R为车道曲率半径，R＝ρ＝1/曲率K。
上述方案中，汽车大灯需要转向的角度包括俯仰角γ，如图3所示，所述俯仰角γ通过以下公式确定：
其中，车道下坡时的俯仰角小于0，车道上坡时的俯仰角大于0，γ1为车辆当前所在车道的俯仰角，tan|γ1|＝i1，i1为车辆当前所在车道的坡度；γ2为车辆即将进入的车道的俯仰角，tan|γ2|＝i2，i2＝h/L3*100％， i2为车辆即将进入的车道的坡度；即当车道为下坡时，γ1和γ2小于0；M为设定角度，本实施例设为3°，当γ大于0时，汽车大灯向上转向；γ小于0时，汽车大灯向下转向，
上述方案中，在车辆即将进入上下坡车道时，控制转向装置提前 L2距离转向，L2＝vt+3，v为车速，t为车灯转向时间。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统，其特征在于：包括
高精度地图系统，用于根据获取的车辆当前高精度位置信息匹配车辆所在位置一定范围内的所有车道信息，根据车道信息确定相应车道的曲率和坡度，将曲率和坡度发送至控制系统；
高精度定位系统，用于确定车辆当前的高精度位置信息并发送给高精度地图系统；
控制系统，用于根据曲率和坡度确定车辆在进入相应车道时汽车大灯需要转向的角度，用于在车辆即将进入弯车道或上下坡车道时根据确定的角度向转向控制器发送控制命令；
转向控制器，用于根据控制命令控制转向装置转向；
转向装置，用于带动汽车大灯转向一定角度。
2.根据权利要求1所述的基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统，其特征在于：所述汽车大灯需要转向的角度包括水平转向角δ，所述水平转向角δ通过以下公式确定：
其中tgα＝L1/(R+W/2)，tgβ＝L1/(R-W/2)，L1为车辆轴距，W为车辆轮距，R为车道曲率半径。
3.根据权利要求1所述的基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统，其特征在于：所述汽车大灯需要转向的角度包括俯仰角γ，所述俯仰角γ通过以下公式确定：tan|γ1|＝i1
其中，车道下坡时的俯仰角小于0，车道上坡时的俯仰角大于0，γ1为车辆当前所在车道的俯仰角，γ2为车辆即将进入的车道的俯仰角，M为设定角度；当γ大于0时，汽车大灯向上转向；γ小于0时，汽车大灯向下转向。
4.根据权利要求3所述的基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统，其特征在于：所述俯仰角γ1为tan|γ1|＝i1，i1为车辆当前所在车道的坡度；俯仰角γ2为tan|γ2|＝i2，i2为车辆即将进入的车道的坡度。
5.根据权利要求1所述的基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制系统，其特征在于：在车辆即将进入上下坡车道时，控制转向装置提前L2距离转向，L2＝vt+3，v为车速，t为车灯转向时间。
6.一种基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制方法，其特征在于：获取车辆当前的高精度位置信息，根据车辆当前的高精度位置信息在高精度地图系统中匹配车辆所在位置一定范围内的所有车道信息，根据车道信息确定相应车道的曲率和坡度，根据曲率和坡度确定车辆在进入相应车道时汽车大灯需要转向的角度，在车辆即将进入弯车道或上下坡车道时控制转向装置根据所述角度进行转向，完成汽车大灯的转向控制。
7.根据权利要求6所述的基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制方法，其特征在于：所述汽车大灯需要转向的角度包括水平转向角δ，所述水平转向角δ通过以下公式确定：
其中tgα＝L1/(R+W/2)，tgβ＝L1/(R-W/2)，L1为车辆轴距，W为车辆轮距，R为车道曲率半径。
8.根据权利要求6所述的基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制方法，其特征在于：所述汽车大灯需要转向的角度包括俯仰角γ，所述俯仰角γ通过以下公式确定：
其中，车道下坡时的俯仰角小于0，车道上坡时的俯仰角大于0，γ1为车辆当前所在车道的俯仰角，γ2为车辆即将进入的车道的俯仰角，M为设定角度；当γ大于0时，汽车大灯向上转向；γ小于0时，汽车大灯向下转向。
9.根据权利要求8所述的基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制方法，其特征在于：所述俯仰角γ1为tan|γ1|＝i1，i1为车辆当前所在车道的坡度；俯仰角γ2为tan|γ2|＝i2，i2为车辆即将进入的车道的坡度。
10.根据权利要求6所述的基于高精度地图的汽车大灯转向随动控制方法，其特征在于：在车辆即将进入上下坡车道时，控制转向装置提前L2距离转向，L2＝vt+3，v为车速，t为车灯转向时间。
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