CN110497909A - 应用于车辆的碰撞检测和避免方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施方式提供一种应用于车辆的碰撞检测和避免方法；所述车辆根据实时车辆状态确定第一路径，所述方法包括：S1)根据实时车辆状态预先定义第二路径；S2)判断当前的第一路径是否有碰撞风险，并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险；S3)在当前的第一路径有碰撞风险和/或当前的第二路径有碰撞风险的情况下，由采用碰撞避免方法的装置进行车辆控制。本发明上述技术方案通过碰撞检测模块和碰撞避免模块的引入，增加碰撞风险检测准确性；发生碰撞风险前，对自动驾驶系统接管，确保按安全的轨迹行驶，避免碰撞风险。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，具体地，涉及一种应用于车辆的碰撞检测和避免方法，及一种应用于车辆的碰撞检测和避免装置。
背景技术
自动驾驶是一个复杂的系统，包括传感器融合、定位、感知、规划、控制等模块，每个模块出现问题，都有可能引起碰撞的风险。现有技术中，通过单独的碰撞检测装置根据当前车辆与前向车辆的距离判断是否有碰撞风险，判断时未与自动驾驶系统联动，误判几率较高。并且碰撞检测装置只做检测，未对车辆进行接管控制，在实际路况下都可能造成碰撞风险，使得自动驾驶车辆处于危险的境地。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种应用于车辆的碰撞检测和避免方法及一种应用于车辆的碰撞检测和避免装置，以解决上述自动驾驶过程中出现的碰撞检测装置未与自动驾驶系统进行联动，并只做检测，未对车辆进行接管控制导致容易造成碰撞风险的问题。
为了实现上述目的，在本发明第一方面，提供一种应用于车辆的碰撞检测和避免方法，所述车辆根据实时车辆状态确定第一路径，所述方法包括：
S1)根据实时车辆状态预先定义第二路径；
S2)判断当前的第一路径是否有碰撞风险，并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险；
S3)在当前的第一路径有碰撞风险和/或当前的第二路径有碰撞风险的情况下，由采用碰撞避免方法的装置进行车辆控制。
可选的，所述步骤S1)通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来判断当前的第一路径是否有碰撞风险并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险：
车辆状态估算、刹车时间和刹车距离估算、障碍物过滤、障碍物跟踪、第一路径解析、计算安全距离、障碍物置信度、最危险障碍物距离计算、碰撞检测策略和碰撞风险等级评定。
可选的，所述步骤S3)通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来进行车辆控制：
安全风险分析、车辆控制权仲裁、车辆轨迹点生成、车辆速度控制、车辆转向控制和车辆档位控制。
进一步的，所述第一路径为自定义应急路径，所述第二路径为安全接管路径。
进一步的，所述车辆控制权仲裁为：由N个冗余的车辆控制权仲裁模块通过网络汇总和协商确定一个实际的车辆控制权仲裁模块控制车辆。
进一步的，所述网络汇总和协商为：所述N个冗余车辆控制权仲裁模块基于CAN总线获取彼此的发文及传输延时，并根据所述发文、最小传输延时以及预先定义的N个冗余车辆控制权仲裁模块的优先级，通过网络协商确定所述实际的车辆控制权仲裁模块。
在本发明第二方面，还提供一种应用于车辆的碰撞检测和避免装置，所述车辆根据实时车辆状态确定第一路径，该装置还包括碰撞检测模块和碰撞避免模块；
所述碰撞检测模块和所述碰撞避免模块用于根据实时车辆状态结合预先定义第二路径；
所述碰撞检测模块还用于判断当前的第一路径是否有碰撞风险，并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险；
所述碰撞避免模块还用于在当前的第一路径有碰撞风险和/或当前的第二路径有碰撞风险的情况下，采用碰撞避免方法进行车辆控制。
可选的，所述碰撞检测模块通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来判断当前的第一路径是否有碰撞风险并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险：
车辆状态估算、刹车时间和刹车距离估算、障碍物过滤、障碍物跟踪、自定义的应急路径解析、计算安全距离、障碍物置信度、最危险障碍物距离计算、碰撞检测策略和碰撞风险等级评定。
可选的，所述第一路径为自定义应急路径，所述第二路径为安全接管路径。
进一步的，所述碰撞避免模块通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来进行车辆控制：
安全风险分析、车辆控制权仲裁、车辆轨迹点生成、车辆速度控制、车辆转向控制和车辆档位控制。
进一步的，所述车辆控制权仲裁为：由N个冗余的车辆控制权仲裁模块通过网络汇总和协商确定一个实际的车辆控制权仲裁模块控制车辆。
进一步的，所述网络汇总和协商为：所述N个冗余车辆控制权仲裁模块基于CAN总线获取彼此的发文及传输延时，并根据所述发文、最小传输延时以及预先定义的N个冗余车辆控制权仲裁模块的优先级，通过网络协商确定所述实际的车辆控制权仲裁模块。
在本发明第三方面，还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被控制器执行时能够使得所述控制器执行上述技术方案所述的碰撞检测和避免方法。
本发明上述技术方案通过碰撞检测模块和碰撞避免模块的引入，并使得所述碰撞检测模块和碰撞避免模块与车辆的驾驶系统进行交互，增加碰撞风险检测准确性；并且在判断有碰撞风险的情况下，能够由碰撞避免模块对自动驾驶系统进行接管，确保按安全的轨迹行驶，避免碰撞风险。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是本发明实施方式提供的应用于车辆的碰撞检测和避免方法的步骤流程图；
图2是本发明中实施方式提供的应用于车辆的碰撞检测和避免装置中碰撞检测模块和碰撞避免模块的构成逻辑图；
图3是本发明实施方式提供的应用于车辆的碰撞检测和避免装置中多个碰撞避免模块的关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
技术词语解释：
canbus：CAN总线；
canbus proxy：CAN总线代理。
本发明提供一种应用于车辆的碰撞检测和避免方法，所述车辆根据实时车辆状态确定第一路径，所述方法包括：
S1)根据实时车辆状态预先定义第二路径；
S2)判断当前的第一路径是否有碰撞风险，并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险；
S3)在当前的第一路径有碰撞风险和/或当前的第二路径有碰撞风险的情况下，由采用碰撞避免方法的装置进行车辆控制。
其中，所述第一路径为自定义应急路径，所述第二路径为安全接管路径。
具体的，图1是本发明实施方式提供的应用于车辆的碰撞检测和避免方法的步骤流程图。如图1所示，提供一种应用于车辆的碰撞检测和避免方法，所述车辆的驾驶系统根据实时车辆状态自定义应急路径，该所述应急路径是实时更新的，是由自动驾驶系统自己生成的应急路径，所述方法包括：
S1)由所述车辆的碰撞检测模块和碰撞避免模块根据实时车辆状态预先定义安全接管路径。在本发明的方案中，所述碰撞检测模块和碰撞避免模块是车辆的冗余系统，是与车辆的驾驶系统并存的系统。所述碰撞检测模块用于判断、检测所述车辆实时的车辆状态，而所述碰撞避免模块则根据碰撞检测模块做出的判断、检测来预先定义对于当前车辆的安全接管路径。该碰撞检测模块和碰撞避免模块的所述安全接管路径根据当前车辆状态实时更新，且随时准备，以便接管车辆的驾驶系统，起到预防的作用。
S2)对于处于驾驶状态的车辆，所述碰撞检测模块判断当前的驾驶应急路径是否有碰撞风险，以及判断当前的安全接管路径是否有碰撞风险。碰撞检测模块不仅仅判断当前驾驶系统的自定义应急路径是否存在风险，还要判断属于冗余系统的碰撞检测模块和碰撞避免模块结合做出的安全接管路径是否有碰撞风险，起到了既查驾驶系统，又查碰撞避免模块的作用。
S3)在当前的应急路径有碰撞风险和/或当前的安全接管路径有碰撞风险的情况下，由所述碰撞避免模块代替所述驾驶系统进行车辆控制。在所述步骤S2)中的检查过程中，如果出现了驾驶系统产生的应急路径有碰撞风险，或者碰撞检测模块和碰撞避免模块结合做出的安全接管路径有碰撞风险，以及应急路径和安全接管路径都有碰撞风险时，碰撞避免模块则会根据碰撞检测模块最新检测到的碰撞风险生成最新的安全接管路径，并且代替驾驶系统对车辆进行控制，取消驾驶系统对车辆的控制权。
所述碰撞检测模块通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来判断当前的应急路径是否有碰撞风险以及判断当前的安全接管路径是否有碰撞风险：车辆状态估算、刹车时间和刹车距离估算、障碍物过滤、障碍物跟踪、自定义的应急路径解析、计算安全距离、障碍物置信度、最危险障碍物距离计算、碰撞检测策略和碰撞风险等级评定。
碰撞检测模块根据车辆的实时状态情况来决定采用以上哪些操作的组合来判断当前的应急路径是否有碰撞风险以及判断当前的安全接管路径是否有碰撞风险；所述碰撞检测模块是自动驾驶系统的冗余部分，该冗余部分的功能等同于驾驶系统自身的检测、判断功能，甚至在一定程度上比驾驶系统自身的检测、判断功能还要强大。在驾驶系统做出自己的应急路径的判断的同时，碰撞检测模块也在同时做出车辆的可能存在的碰撞风险的检测。两者都基于自己的判断算法来做出判断，不相互影响。
例如，当车辆前方没有障碍物时，碰撞检测模块的操作包括车辆状态估算、刹车时间和刹车距离估算、计算安全距离、碰撞检测策略和碰撞风险等级评定。上述操作依次序进行，最后将检测结果发送给碰撞避免模块。
当车辆前方有障碍物时，碰撞检测模块的操作包括障碍物过滤、障碍物跟踪、计算安全距离、障碍物置信度、最危险障碍物距离计算、碰撞检测策略和碰撞风险等级评定。上述操作依次序进行，最后将检测结果发送给碰撞避免模块。
所述碰撞避免模块通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来进行车辆控制：安全风险分析、车辆控制权仲裁、车辆轨迹点生成、车辆速度控制、车辆转向控制和车辆档位控制。所述碰撞避免模块通过以上操作的组合来进行车辆控制。
所述碰撞避免模块是车辆的最终控制权的获得者。无论碰撞检测模块检测到的碰撞风险是来自驾驶系统的应急路径，还是碰撞检测模块和碰撞避免模块产生的安全接管路径，最终都将交由碰撞避免模块来接管，并实施安全接管路径。
优选地，碰撞避免模块为多个冗余的碰撞避免模块。所述碰撞避免模块如果最终接管所述自动驾驶车辆，则碰撞避免模块将控制信号交由位于车辆底盘的CAN总线。
车辆控制权仲裁模块是属于碰撞避免模块的一部分，由于有N个冗余的碰撞避免模块，因此，也有N个车辆控制权仲裁模块。提供N个碰撞避免模块的原因在于，如果其中一个甚至多个失效，其他剩余的碰撞避免模块能够无差别的提供最终的安全保护。N个冗余的碰撞避免模块之间通过网络连接，并且都连接在CAN总线上。
所述网络汇总和协商是指N个冗余车辆控制权仲裁模块基于CAN总线获取彼此的发文及传输延时，并根据所述发文、最小传输延时以及预先定义的N个冗余车辆控制权仲裁模块的优先级，通过网络协商确定所述实际的车辆控制权仲裁模块。
首先，N个冗余车辆控制权仲裁模块会切断自动驾驶系统发出来的控制指令；然后，每个碰撞避免模块中的车辆控制权仲裁模块下发控制指令给CAN总线代理(canbusproxy)，申请控制权的仲裁；接着，N个CAN总线代理会向CAN总线上发送健康心跳报文，N个碰撞避免模块可以收到对方的心跳报文；之后，按照CAN总线上的心跳报文、传输时延信息以及预先定义的N个冗余车辆控制权仲裁模块的优先级，N个碰撞避免模块通过网络进行汇总和协商，协商出最优的碰撞避免模块；非最优的碰撞避免模块的控制报文将被丢弃；最终，最优的碰撞避免模块的控制报文下发给车辆的CAN总线，则所述最优的碰撞避免模块获得车辆的控制权。
另一方面，本发明还提供一种应用于车辆的碰撞检测和避免装置，所述车辆根据实时车辆状态确定第一路径，该装置还包括碰撞检测模块和碰撞避免模块；
所述碰撞检测模块和碰撞避免模块用于根据实时车辆状态结合预先定义第二路径；
所述碰撞检测模块还用于判断当前的第一路径是否有碰撞风险，并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险；
所述碰撞避免模块还用于在当前的第一路径有碰撞风险和/或当前的第二路径有碰撞风险的情况下，采用碰撞避免方法进行车辆控制。
其中，所述第一路径为自定义应急路径，所述第二路径为安全接管路径。
具体的，本发明还提供一种应用于车辆的碰撞检测和避免装置，所述车辆具有驾驶系统，所述驾驶系统根据实时车辆状态自定义应急路径；该装置还包括碰撞检测模块和碰撞避免模块；
所述碰撞检测模块和碰撞避免模块用于根据实时车辆状态结合预先定义安全接管路径；
所述碰撞检测模块还用于判断当前的应急路径是否有碰撞风险，并且判断当前的安全接管路径是否有碰撞风险；
所述碰撞避免模块还用于在当前的应急路径有碰撞风险和/或当前的安全接管路径有碰撞风险的情况下，代替所述驾驶系统采用碰撞避免方法进行车辆控制。
图2是本发明中实施方式提供的应用于车辆的碰撞检测和避免装置中碰撞检测模块和碰撞避免模块的构成逻辑图。
所述碰撞检测装置至少包含一个碰撞检测模块，所述碰撞避免模块为多个冗余的碰撞避免模块。
可选的，所述碰撞检测模块通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来判断当前的应急路径是否有碰撞风险以及判断当前的安全接管路径是否有碰撞风险：车辆状态估算、刹车时间和刹车距离估算、障碍物过滤、障碍物跟踪、自定义的应急路径解析、计算安全距离、障碍物置信度、最危险障碍物距离计算、碰撞检测策略和碰撞风险等级评定。
可选的，所述碰撞避免模块通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来进行车辆控制：安全风险分析、车辆控制权仲裁、车辆轨迹点生成、车辆速度控制、车辆转向控制和车辆档位控制。
进一步的，所述车辆控制权仲裁为：由N个冗余的车辆控制权仲裁模块通过网络汇总和协商确定一个实际的车辆控制权仲裁模块控制车辆。
进一步的，所述网络汇总和协商为：所述N个冗余车辆控制权仲裁模块基于CAN总线获取彼此的发文及传输延时，并根据所述发文、最小传输延时以及预先定义的N个冗余车辆控制权仲裁模块的优先级，通过网络协商确定所述实际的车辆控制权仲裁模块。
在本发明第三方面，还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被控制器执行时能够使得所述控制器执行如前所述的碰撞检测和避免方法。
本发明上述实施例的技术方案在车辆配置了与驾驶系统并存的碰撞检测模块和碰撞避免模块，并使得所述碰撞检测模块和碰撞避免模块与车辆的驾驶系统进行交互，能够很好地起到冗余系统的效果，既检测驾驶系统的自定义应急路径，碰撞检测模块和碰撞避免模块又能根据实时车辆状态定义安全接管路径。在驾驶系统的应急路径和/或碰撞检测模块和碰撞避免模块定义的安全接管路径有碰撞风险时，所述碰撞避免模块能够及时做出反应，并中断驾驶系统对车辆的控制权。并且进一步地，通过设置N个冗余的碰撞避免模块还能保证，如果某一个甚至多个碰撞避免模块出现故障，剩余的碰撞避免模块能够有效接管驾驶系统，无差别的提供最终的安全保护，使得车辆能够安全避免碰撞。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。
Claims (13)
1.一种应用于车辆的碰撞检测和避免方法，所述车辆根据实时车辆状态确定第一路径，其特征在于，所述方法包括：
S1)根据实时车辆状态预先定义第二路径；
S2)判断当前的第一路径是否有碰撞风险，并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险；
S3)在当前的第一路径有碰撞风险和/或当前的第二路径有碰撞风险的情况下，由采用碰撞避免方法的装置进行车辆控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1)通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来判断当前的第一路径是否有碰撞风险并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险：
车辆状态估算、刹车时间和刹车距离估算、障碍物过滤、障碍物跟踪、第一路径解析、计算安全距离、障碍物置信度、最危险障碍物距离计算、碰撞检测策略和碰撞风险等级评定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一路径为自定义应急路径，所述第二路径为安全接管路径。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3)通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来进行车辆控制：
安全风险分析、车辆控制权仲裁、车辆轨迹点生成、车辆速度控制、车辆转向控制和车辆档位控制。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述车辆控制权仲裁为：由N个冗余的车辆控制权仲裁模块通过网络汇总和协商确定一个实际的车辆控制权仲裁模块控制车辆。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述网络汇总和协商为：所述N个冗余车辆控制权仲裁模块基于CAN总线获取彼此的发文及传输延时，并根据所述发文、最小传输延时以及预先定义的N个冗余车辆控制权仲裁模块的优先级，通过网络协商确定所述实际的车辆控制权仲裁模块。
7.一种应用于车辆的碰撞检测和避免装置，所述车辆根据实时车辆状态确定第一路径，其特征在于，该装置还包括碰撞检测模块和碰撞避免模块；
所述碰撞检测模块和所述碰撞避免模块用于根据实时车辆状态结合预先定义第二路径；
所述碰撞检测模块还用于判断当前的第一路径是否有碰撞风险，并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险；
所述碰撞避免模块还用于在当前的第一路径有碰撞风险和/或当前的第二路径有碰撞风险的情况下，采用碰撞避免方法进行车辆控制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述碰撞检测模块通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来判断当前的第一路径是否有碰撞风险并且判断当前的第二路径是否有碰撞风险：
车辆状态估算、刹车时间和刹车距离估算、障碍物过滤、障碍物跟踪、第一路径解析、计算安全距离、障碍物置信度、最危险障碍物距离计算、碰撞检测策略和碰撞风险等级评定。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一路径为自定义应急路径，所述第二路径为安全接管路径。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述碰撞避免模块通过选择以下操作中的一个或者多个的组合来进行车辆控制：
安全风险分析、车辆控制权仲裁、车辆轨迹点生成、车辆速度控制、车辆转向控制和车辆档位控制。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述车辆控制权仲裁为：由N个冗余的车辆控制权仲裁模块通过网络汇总和协商确定一个实际的车辆控制权仲裁模块控制车辆。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述网络汇总和协商为：所述N个冗余车辆控制权仲裁模块基于CAN总线获取彼此的发文及传输延时，并根据所述发文、最小传输延时以及预先定义的N个冗余车辆控制权仲裁模块的优先级，通过网络协商确定所述实际的车辆控制权仲裁模块。
13.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被控制器执行时能够使得所述控制器执行权利要求1至6中任意一项所述的碰撞检测和避免方法。
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