CN110509918A - 一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法，基于车辆传感器、视觉识别和DSCR通信装置，分析车辆行驶状态、周围环境信息、与周围车辆的距离并于周围车辆交互行驶信息。在发生紧急突发情况时，根据收集到的信息对车辆进行调整，并在需要周围车辆协同调整时发送请求协同调整的信息，多车同时进行调整以尽可能的减少伤害。可见，应用本控制方法可实现无人驾驶车辆间的信息交互和车辆安全的控制。此外，本发明还公开了一种基于无人驾驶车车信息交互的控制装置及系统，效果如上所述。
Description
技术领域
本发明涉及安全驾驶技术领域，特别涉及一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法及装置和系统。
背景技术
1.随着经济的飞速发展以及人民生活水平的提高，汽车的保有量持续增多,但交通事故一直是人类面对的问题，每年交通事故的发生都会造成巨大的人员伤亡和巨额的财产损失，其中很大部分是由于两辆及以上车辆间的碰撞造成，车辆行驶中对周围其他行驶车辆的信息感知极为关键，越早的提前于发现危险状况则越有利于车辆避免危险。驾驶人对车辆周围信息的感知及反应需要的时间相较于机器信号感知较差，且在发生紧急事故时会因惊慌而做出错误的驾驶行为。
2.随着科技水平的进步，智能汽车与无人驾驶的领域的研究，传感器和控制系统越来越多的应用于汽车上。为了提高出行安全和行车效率，各国均将车辆的无人驾驶技术作为现阶段道路交通的发展重点。
3.申请号为“201810522175.7”的专利“一种无人驾驶汽车的控制方法及系统”介绍了无人驾驶汽车的安全控制方法，但其只是针对单个车辆的控制，对于在交通拥挤和道路情况复杂的场景难以应用。申请号为“201711456859.3”的专利“一种多车协同避障系统及方法”该专利重点介绍了协同驾驶方法，该专利的重心是车辆间的协同及控制装置，对协同的具体方式介绍比较笼统。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆发生紧急状况时，无人驾驶车车间进行信息交互以避免发生连环交通事故的方法，提高了车辆行驶的安全性、有利于无人驾驶的发展和推广。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于无人驾驶车车信息交互的技术方法，包括：
车辆传感器如加速度传感器、速度传感器、横摆角速度传感器、转向盘转角传感器感知车身状态，视觉传感器、超声波传感器、连续波雷达传感器感知周围环境、测量车辆间距，车辆DSCR通信装置与周围车辆交换信息；
车辆控制单元获取传感信息；
基于上述传感信息控制单元判断车辆是否处于正常行驶状况、和判断周围车辆行驶状况；
车辆A传感器感知自身车辆速度ua、车轮转向角θa，车辆周围障碍物信息和周围车辆行驶状态，将传感信息传送给控制单元；
优选地，其判断车辆行驶状态、障碍物信息和与车辆间距离的方法为：
速度传感器、加速度传感器、转向角传感器和横摆角速度传感器判断车辆行驶状态；
视觉传感器、超声波传感器和连续波雷达传感器识别障碍物信息，连续波雷达传感器测量车辆间距离；
车辆控制单元接收到来自传感器的信息，判断为车辆处于非正常行驶状态或由障碍物，则根据周围环境信息和先存储的调控策略调整车辆速度ua、车轮转向角θa；
车辆控制单元对所需调整策略进行分析，判断是否需要周围车辆B协同；
如果是，则将将调整轨迹信息车辆信息利用无线信息发射单元发送给车辆B；
优选地，所述无线信息的发射内容具体包括：
车辆当前速度、偏转角度和可偏转角度范围、制动距离。
车辆B无线信息接收单元接收到来自车辆A的信息，并将信息发送给车辆控制单元；
车辆B传感器感知自身车辆速度ub、车轮转向角θb、车辆周围环境，将传感信息发送给控制单元；
车辆B控制单元在接收到车辆A的信息和自身传感信息后综合分析，根据预先设定的控制策略调整车辆速度ub、车轮转向角θb，并判断是否需要周围车辆C的协同；
如果是，则将调整轨迹信息和车辆行驶信息利用无线信息发送单元发送给车辆C；
车辆C无线信息接收单元接收到来自车辆B的信息，并将信息发送给车辆控制单元；
车辆C传感器感知自身车辆速度uc、车轮转向角θc和车辆周围环境，将传感信息发送给控制单元；
车辆C控制单元在接收到车辆B的请求信息和自身传感信息后综合分析，判断周围环境是否满足车辆B请求的协同调整信息；
如果是，则根据车辆B的信息调整车辆速度uc、车轮转向角θc；
如果否，则根据自身周围环境信息、车辆B的行驶轨迹信息和车辆B的行驶信息做出分析，调整车辆uc、θc，并且根据车辆B的行驶轨迹信息和车辆B的行驶信息、自身调整轨迹，帮助车辆B做出相应的调整信息ub、θb，此外根据已接收到的环境信息判断是否需要周围其他车辆的协同；
车辆C根据以上调整，利用无线信息发射单元将信息发送给车辆B，如果需要周围车辆写协同，同时将协同请求发送给周围车辆；
如果有周围车辆，则周围车辆在接收到信息后重复以上步骤。
本发明提供的基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法，车辆在发生紧急情况时，通过车身传感器感知周围环境，判断周围信息，并在自身控制系统的控制下调节车辆状态；然后通过无线信息发射装置，将信息发送给周围车辆使得车辆间进行信息互通，周围车辆在接受到信息后，同时感知周围判断周围信息，与其他车辆进行信息交流，通过车车信息交互，规划出最佳调整策略。此安全调控方法可车辆发生紧急危险情况尤其是在车辆较多时，能够尽可能的减少人员伤亡和车辆的损害，提高了行驶的安全性。
附图说明
为了更清楚的说明本发明专利的实施例，下面对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，下面描述中的附图只是本发明中的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法的设计框图。
图3是本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法场景1的车辆行驶示例图。
图4是本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法场景1的车辆调整图。
图5是本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法场景1的车辆调整图。
图6是本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法场景2的车辆行驶示例图。
图7是本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法场景2的车辆调整图。
图8是本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法场景2的车辆调整图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的目的时提供一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法、装置和系统，能够实现多车车辆在紧急情况下的协同调整。
图1为本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法的流程图。如图1所示，本实施例提供的基于无人驾驶车车信息交互的控制方法，包括：
S10:传感模块收集车辆自身行驶信息和周围环境信息，无线装置测量车间距离和进行车间信息交互。
车辆当前状态可以但不限于包括：车辆速度、车轮转向角，车辆角速度，车辆的加速度、车辆当前的制动力、车辆的当前驱动状况。
车辆周围的信息可以但不限于包括：车辆周围障碍物的类型、车辆周围障碍物的距离，车车之间的距离信息、周围车辆的行驶状态信息，在具体实施例中，车辆周围信息可以应用现有的成熟传感器进行采集。
S11：基于传感器收集的信息，综合分析当前车辆自身的状况、周围障碍物信息和周围车辆行驶状况，判断是否需要对车辆进行调整。
车辆的调整信息可以但不限于包括：车辆速度、车轮转向角、车辆制动力，在具体的实施例中，可以通过电控单元对所述的调整需求调控。
S12：基于对车辆调整信息和周围环境信息的综合分析，判断是否需要周围车辆的协同调整。
车辆判断是否需要周围车辆协同调整的方法可以但不限于包括：根据当前车速和能够实施的制动力计算制动距离，根据车轮转向角和制动距离判断其运动轨迹是否经过周围车辆的航线。如果是，进入步骤S13；如果否，进入步骤S14；
S13:车辆将车辆速度、车轮转向角、车辆制动力和其航迹发送给此调整会影响的周围车辆。
S14：车辆调整模块基于控制器的调整信息对车轮转向角和制动器制动力进行调整。
图2为本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法的设计框图。如图2所示，本发明实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法包括：信息采集部分、信息处理部分、决策部分、控制部分。
为了使本领域技术人员更好的理解本发明提供的技术方案，下面结合基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法的具体协同调整流程图，对本发明提供的技术方案进行详细说明。
采集部分包括障碍物信息采集单元201、车辆状态采集单元202、无线信息接收单元203。分析部分包括调整规划单元221、信息处理单元221和判断是否需要协同单元223.控制部分包括车辆控制单元231、无线信号发射单元232。
障碍物信息采集单元201包括视觉传感器、超声波传感器、连续波雷达传感器，用于采集障碍物信息，且将信息发送给信息分析单元221。具体的，视觉传感器和连续波雷达传感器置于车辆前方各一个，用于获取车辆前方的障碍物信息与前方车辆间距，超声波传感器绕车身布置12个，形成环视效果，获取周围障碍物信息。车辆状态采集单元202用于获取车辆当前状态，包括车辆当前速度、车轮加速度、制动器制动力、车轮转向角度等。无线信息接收单元203用于接收周围车辆的交互信息包括周围车辆的行驶状态、车辆速度、车辆转向角等。
处理单元211用于对收集到的周围车辆的行驶状态、车辆速度、车辆转向角信息处理。
信息分析单元222用于对障碍物信息、车辆状态信息和接收到的无线信息综合分析处理，基于障碍物信息，车辆状态信息和无线信息判断是否需要做出车辆状态的调整。调整规划单元221对车辆的速度，制动器制动力、车轮转向角做出相应的规划调整，判断是否需要协同单元223用于已规划的调整信息进行分析判断是否影响周围车辆的行驶轨迹。
车辆控制单元231用于根据规划的调整策略对车辆的速度、车轮转向角度进行调整根据规划的航迹行驶，无线信息发射单元232用于将请求的协同信息发送给周围车辆。
避障原则为：
1、紧急避障车辆具有优先权，周围车辆辅助协同避障。
2、辅助避障时自身车辆安全性优先。
具体实现如下:
场景1，双向车道的协同调整：
图3为本实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法的一种具体的车车协同调整场景1图：
车辆A在行驶过程中遇到前方突然出现障碍物的突发紧急情况；
车辆A通过车身传感器感知周围环境和自身状态，根据已设置好的控制策略紧急调整车辆；
优选地，其判断车辆行驶状态、障碍物信息和与车辆间距离的方法为：
速度传感器、加速度传感器、转向角传感器和横摆角速度传感器判断车辆行驶状态；
视觉传感器、超声波传感器和连续波雷达传感器识别障碍物信息、测量车辆间距和车辆行驶方向与周围车辆间的夹角；
优选地，车辆A根据已设置好的紧急调整车辆的方法具体包括：
车辆A获取与障碍物的距离Ya与当前车速ua，如附图4所示，根据自身制动能力判断直线制动能距离S与Ya的关系；
如果S<λ1Ya，则进行直线制动(其中λ1为0＜λ1＜1的系数)；
如果S≥λ1Ya，则在制动的同时向左偏转角度θ；
车辆A感知周围环境后，判断在制动过程中是否影响车辆D的正常行驶，确定是否需要D的协同调整；
优选地，车辆A判断制动过程是否影响车辆D的方法包括：
车辆A在开始制动时测量得到车辆A行驶方向与车辆D行驶方向的夹角θ，如附图所示，则与车辆D在x轴方向的距离为Sdasinθ1＝Xa，并根据车辆偏转角度θ与制动距离Sa，判断是否影响车辆D；
如果Sasinθ≥λ2Xa，则将自身调整信息发送给车辆D(其中λ2为0＜λ2＜1的系数)；
如果Sasinθ<λ2Xa，则只将信息发送给车辆B。
车辆B接收到来自车辆A的信息后，利用车身传感器感知周围环境和自身状态，根据自身与车辆A的距离Yab和自身车速ub，确定调整车辆状态，以避免与车辆A发生碰撞或尽可能减轻碰撞后果；
车辆B在感知周围环境、距车辆A的距离Yab和自身车速ub后，判断是否需要车辆E的协同调整；
如果是，则将自身的调整状态发送给车辆E和车辆C；
优选地，车辆B判断制动过程是否影响车辆E的方法包括：
车辆B在开始制动时测量得到车辆B行驶方向与车辆E行驶方向的夹角θ，则与车辆E在x轴方向的水平距离为Sebsinθ1＝Xb，并根据车辆偏转角度θ与制动距离Sb，判断是否影响车辆E；
如果Sbsinθ≥λ2Xb，则将自身调整信息和状态信息包括车速、制动能力和可偏转角度范围发送给车辆E；
如果Sbsinθ<λ2Xb，则只将信息发送给车辆C
如果车辆E接收到来自车辆B的协同调整信息，则利用自身传感器感知周围环境与自身状态，判断自身的调整信息能否满足车辆B所需要的条件；
如果是，则调整自身状态，并将信息发送给车辆B，同时将自身调整信息发送给车辆D；
如果否，则根据车辆B的信息确定两车的协同调整状态，并将协同信息发送给车辆B,同时将自身调整信息发送给车辆D；
优选地，车辆E确定两车车协同调整的具体方法包括：
车辆E接收到车辆B的调整信息，如附图5所示，车辆B偏转角度θ1，且停止在B1处；
车辆E根据车辆B的调整信息和自身传感信息判断可调整位置E1，无法满足车辆B所需要的调整；
车辆E综合分析自身状态和车辆B的信息，为车辆B重新规划调整状态，使车辆B的偏转角度为θ2；
车辆E将重新规划的信息发送给车辆B。
车辆B接收到来自车辆E的满足信息或是协同调整信息，遵从此信息调整偏转角θ2，最终位置为B2，并将调整信息发送给车辆C；
如果车辆E接收到来自车辆B的协同调整信息，车辆E在感知周围环境，确定调整状态后，判断是否需要车辆F的协同调整；
如果是则将信息发送给车辆F；
如果否，则只将信息发送给车辆D；
车辆F接受到来自车辆E的信息后，感知周围环境，并确定调整状态；
车辆D接收到车辆A的信息，或是同时接收到来自车辆A和车辆E的信息，感知周围环境，并确定调整状态；
车辆C接收到来自车辆B的信息，利用车身传感器感知周围环境并确定调整状态。
以上车辆调整方法类似与前面类似不再赘述。
场景2，同向双车道协同调整：
图6为本实施例提供的一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法的一种具体的车车协同调整场景2图：
车辆A在行驶过程中遇到前方突然出现障碍物的突发紧急情况；
车辆A通过车身传感器感知周围环境和自身状态，根据已设置好的控制策略紧急调整车辆；
优选地，其判断车辆行驶状态、障碍物信息和与车辆间距离的方法为：
速度传感器、加速度传感器、转向角传感器和横摆角速度传感器判断车辆行驶状态；
视觉传感器、超声波传感器和连续波雷达传感器识别障碍物信息、测量车辆间距和车辆行驶方向与周围车辆间的夹角；
优选地，车辆A根据已设置好的紧急调整车辆的方法具体包括：
车辆A获取与障碍物的距离Ya与当前车速ua，如附图7所示，根据自身制动能力判断直线制动能距离S与Ya的关系；
车辆A感知周围环境后，判断在制动过程中是否影响车辆D的正常行驶，确定是否需要D的协同调整；
如果S<λ1Ya，则进行直线制动(其中λ1为0＜λ1＜1的系数)；
如果S≥λ1Ya，则在制动的同时向左偏转角度θ；
优选地，车辆A判断制动过程是否影响车辆D的方法包括：
如果S<λ1Ya，则进行直线制动，同时将调整信与自身车辆信息发送给车辆B；
如果S≥λ1Ya，则在制动的同时向左偏转角度θ，同时将调整信与自身车辆信息发送给车辆B和车辆D；
车辆B接收到来自车辆A的信息后，利用车身传感器感知周围环境和自身状态，根据自身与车辆A的距离Yab和自身车速ub，确定调整车辆状态，以避免与车辆A发生碰撞或尽可能减轻碰撞后果；
车辆B在感知周围环境、距车辆A的距离Yab和自身车速ub后，根据自身制动计算直线制动距离S，并判断是否需要车辆E的协同调整；
优选的，车辆B判断制动过程是否影响车辆E的方法与车辆A类似，这里不再赘述；
如果是，则将自身的调整状态发送给车辆E和车辆C；
如果否，则只将信息发送给车辆C；
车辆E接收到车辆B的调整信息，如附图8所示，车辆B偏转角度θ1，且停止在B1处；
车辆E根据车辆B的调整信息和自身传感信息判断可调整位置E1，无法满足车辆B所需要的调整；
车辆E综合分析自身状态和车辆B的信息，为车辆B重新规划调整状态，使车辆B的偏转角度为θ2停于B2处，车辆E最终停止于E2处；
车辆E将重新规划的信息发送给车辆B。
车辆B接收到来自车辆E的满足信息或是协同调整信息，遵从此信息调整偏转角θ2，最终位置为B2，并将调整信息发送给车辆C；
车辆D接收到车辆A的信息感知周围环境，并确定调整状态。
Claims (7)
1.一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法，其特征在于，包括：
车辆传感器如加速度传感器、速度传感器、横摆角速度传感器、转向盘转角传感器等感知车身状态，视觉传感器、超声波传感器感知周围环境、测量车辆间距，车辆DSCR通信装置与周围车辆交换信息分享车辆行驶信息；
车辆控制单元获取传感信息；
基于上述传感信息控制单元判断车辆是否处于正常行驶状况和是否存在障碍物，并与周围车辆交互行驶状况。
2.根据权利要求1所述的基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法，其特征在于，所述车辆A在遇到紧急突发情况后，具体包括：
车辆A传感器感知自身车辆速度ua、车轮转向角θa，车辆周围障碍物信息和周围车辆行驶状态，将传感信息传送给控制单元；
车辆控制单元接收到来自传感器的信息，判断为车辆处于非正常行驶状态或前方有紧急障碍，根据自身车速ua、与障碍物间距离Y和预先存储的调控策略对车辆进行调控；
车辆控制单元对所需调整策略进行分析，判断在由初始位置A0调整到最终位置A1的过程是否影响车辆B；
如果是，则需要车辆B的协同，将调整轨迹信息车辆信息利用无线信息发射单元发送给车辆B。
3.根据权利要求2所述的基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法，其特征在于，包括：
车辆B无线信息接收单元接收到来自车辆A的调整轨迹信息和车辆信息，并将信息发送给车辆控制单元；
车辆B传感器感知自身车速ub、车轮角度θb、车辆周围障碍物信息、周围车辆信息和车辆A在调整过程中的轨迹，将传感信息发送给控制单元；
车辆B控制单元在接收到车辆A的调整轨迹信息和自身传感信息后综合分析，根据预先设定的控制策略调整车速ub和车轮转向角θb对车辆进行协同调控，并判断是否需要周围车辆C的协同；
如果是，则将调整轨迹信息和车辆行驶信息利用无线信息发送单元发送给车辆C；
如果否，则只对自身调整即可。
4.根据权利要求3所述的基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法，其特征在于，还具体包括：
车辆C无线信息接收单元接收到来自车辆B的调整轨迹信息和车辆行驶信息，并将信息发送给车辆控制单元；
车辆C传感器感知自身行驶车速uc、车轮转向角度θc、车辆周围环境、车辆B的行驶轨迹信息和车辆B的行驶信息，将传感信息发送给控制单元；
车辆C控制单元在接收到车辆B的调整轨迹信息和自身传感信息后综合分析，判断周围环境是否满足车辆B请求的协同调整信息；
如果是，则根据车辆B的调整轨迹信息则调整车速uc和车轮转向角θc；
如果否，则根据自身周围环境信息、车辆B的行驶轨迹信息和车辆B的行驶信息做出分析，调整车辆uc、θc，并且根据车辆B的行驶轨迹信息和车辆B的行驶信息、自身调整轨迹，帮助车辆B做出相应的调整信息ub、θb，此外根据已接收到的环境信息判断是否需要周围其他车辆的协同；
车辆C根据以上调整信息，利用无线信息发射单元将信息发送给车辆B，如果需要周围车辆协同，同时将协同请求发送给周围车辆；
车辆B接收到车辆C的返回信息，则根据车辆C返回的信息调整车速ub、车轮转向角θb；
如果有周围车辆，则车辆在接收到信息后重复以上步骤。
5.根据权利要求1-4所述的任意一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制方法其特征在于，还包括：
基于本控制方法可以实现多车道间的车车信息交互及协同控制。
6.根据权利要求1-4所述的任意一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制装置，其特征在于，包括：
传感模块，用于获取车辆当前自身信息和车辆周围环境，测量车辆间的距离；
DSCR模块，用于车车间进行信息的接收、传送；
分析模块，用于综合分析车辆所获取的信息，根据已知信息判断车辆的调整状态；
调整模块，用于车辆控制模块下达调整指令后进行车辆的速度和偏转角度调整。
7.根据权利要求1-4所述的任意一种基于无人驾驶车车信息交互的车辆安全控制系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储控制程序和预先设定的控制方法；
处理器，用于在执行所述控制程序时实现如权力1-4任一项控制方法的步骤。
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