CN110588645A - 一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法及控制系统，所述方法包括：当检测到汽车的当前行驶车道的前方出现障碍目标时，判断所述障碍目标到汽车的距离是否满足变道要求；若所述障碍目标到汽车的距离满足变道要求，判断当前行驶车道的相邻车道是否存在支持变道的安全区域；若所述当前行驶车道的相邻车道存在支持变道的安全区域，控制汽车进行紧急变道。所述控制系统包括检测单元、判断单元、控制单元、转向变道单元、制动单元、安全示警单元。本发明的有益效果：在氢能汽车行驶过程中，根据前方障碍目标到汽车的距离，采取不同的应对措施，安全有效地降低碰撞可能。

Description

一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法及控制系统

技术领域

本发明涉及汽车自动驾驶领域，尤其涉及一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法及控制系统。

背景技术

汽车在行驶时，难免会碰到前方道路上有车辆骤停，情况紧急下驾驶员难以及时反应，做出有效避让措施。一般情况下，驾驶员在认为无法避免碰撞时，为了最大化减少碰撞损失，会立即进行刹车，而实际上旁侧车道有可能存在安全避让区域，完全可以用于驾驶员变道避免碰撞，但驾驶员在紧急关头往往无暇判断。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法及控制系统，在检测到前方存在碰撞风险时，若判断可以避免碰撞，则辅助驾驶员刹车紧急制动；若判断存在碰撞风险时，则在检测到旁道存在安全避让区域时，自动变道避免碰撞。

本发明提供一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法，包括以下步骤：

当检测到汽车的当前行驶车道的前方出现障碍目标时，判断所述障碍目标到汽车的距离是否满足变道要求；

若所述障碍目标到汽车的距离满足变道要求，判断当前行驶车道的相邻车道是否存在用于安全变道的相邻车道；

若所述当前行驶车道存在用于安全变道的相邻车道，控制汽车进行紧急变道。

进一步地，所述判断所述障碍目标到汽车的距离是否满足变道要求，包括：

利用前雷达传感器获取前方障碍目标到汽车的距离；

判断所述前方障碍目标到汽车的距离是否大于第一预警距离，所述第一预警距离由汽车的当前行驶速度以及舒适制动减速度得到；

若是，确定未满足变道要求；

若否，进一步判断所述前方障碍目标到汽车的距离是否大于第二预警距离，所述第二预警距离由汽车的当前行驶速度以及最大制动减速度得到；

若是，确定满足变道要求；

若否，确定碰撞已无法避免。

进一步地，所述确定未满足变道要求，包括：确定驾驶员能够自行避障，汽车的控制权限继续保持人工控制；所述确定满足变道要求，包括：进一步判断当前行驶车道是否存在用于安全变道的相邻车道；所述确定碰撞已无法避免，包括：汽车的控制权限由人工控制变为自动控制，语音提醒驾驶员，并控制汽车以最大制动减速度进行紧急刹车，制动结束后，解锁汽车的车门并激活汽车的危险指示灯，以提醒后方车辆。

进一步地，所述判断当前行驶车道是否存在用于安全变道的相邻车道，包括：

前摄像头拍摄前方道路的图像，并识别图中的车道信息；

判断汽车的当前行驶道路的左右两边是否存在相邻车道；

若两边均不存在相邻车道，确定不存在用于安全变道的相邻车道；

若至少存在一个相邻车道，进一步判断相邻车道是否具备安全区域用于变道；

若是，确定存在用于安全变道的相邻车道；

若否，确定不存在用于安全变道的相邻车道。

进一步地，所述确定不存在用于安全变道的相邻车道，包括：根据汽车当前行驶速度以及障碍目标到汽车的距离获取制动减速度，语音提示驾驶员汽车的权限由人工控制变为自动控制；激活汽车的刹车指示灯，以所述制动减速度减速置零，制动结束后将汽车的控制权交还给驾驶员；所述确定存在用于安全变道的相邻车道，包括：控制汽车减速，开启准备变道侧的转向灯，语音提示驾驶员汽车的权限由人工控制变为自动控制；转动方向盘，控制汽车行驶至变道侧的车道线内；变道完成后将汽车的控制权交还给驾驶员。

本发明还提供一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道的控制系统，包括检测单元、判断单元、控制单元、转向变道单元、制动单元、安全示警单元，其中：

所述检测单元包括前雷达传感器、前摄像头、角雷达传感器，所述前雷达传感器用于探测汽车前方的障碍目标到汽车的距离S，所述前摄像头用于拍摄汽车行驶路面，进而识别车道信息，所述角雷达传感器用于探测汽车当前行驶车道的左右两侧的障碍物信息；

所述控制单元根据汽车当前行驶速度以及进行舒适制动的减速度计算第一预警距离S_d1，根据汽车当前行驶速度以及最大制动减速度计算第二预警距离S_d2，根据汽车当前行驶速度以及障碍目标到汽车的距离计算制动减速度，所述控制单元根据所述判断单元的判断结果对所述制动单元、所述转向变道单元、所述安全示警单元进行控制；

所述判断单元包括第一判断子单元、第二判断子单元、第三判断子单元，所述第一判断子单元用于判断前方的障碍目标到汽车的距离S是否大于第一预警距离S_d1；所述第二判断子单元用于当第一判断子单元的判断结果为否时，判断前方的障碍目标到汽车的距离S是否大于第二预警距离S_d1；所述第三判断子单元用于当所述第二判断子单元的判断结果为是时，判断汽车当前行驶车道是否存在用于安全变道的相邻车道；

所述转向变道单元用于当所述第三判断子单元的判断结果为是时，转动方向盘控制汽车行驶至变道侧的车道线内；

所述制动单元用于当所述第二判断子单元的判断结果为否时，以最大制动减速度紧急刹车制动，或当所述第三判断子单元的判断结果为否时，根据当前行驶速度进行刹车制动；

所述安全示警单元包括语音提示单元、警示单元，所述语音提示单元用于提示驾驶员当前行驶车况、以及所述控制系统的控制决策，所述警示单元用于在汽车进行紧急制动时激活汽车的危险指示灯，并在紧急制动完成后解锁汽车的车门，以及在刹车时激活汽车的刹车指示灯，所述警示单元还用于在汽车进行变道时激活汽车的转向灯，所述警示单元用于保障驾驶员安全并提醒周围车辆注意汽车的行驶状况。

进一步地，所述判断单元还包括第一确定子单元，用于当第一判断子单元的判断结果为是时，确定驾驶员能够自行避障。

进一步地，所述第三判断子单元还包括以下子单元：

第四判断子单元，用于当第二判断子单元的判断结果为是时，判断当前行驶道路两边是否存在相邻车道；

第二确定子单元，用于当第四判断子单元的判断结果为否时，确定所述第三判断子单元的判断结果为否；

第五判断子单元，用于当第四判断子单元的判断结果为是时，判断相邻车道是否具备安全区域用于变道；

第三确定子单元，用于当第五判断子单元的判断结果为是时，确定所述第三判断子单元的判断结果为是；

第四确定子单元，用于当第五判断子单元的判断结果为否时，确定所述第三判断子单元的判断结果为否。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：在氢能汽车行驶过程中，根据前方障碍目标到汽车的距离，采取不同的应对措施，安全有效地降低碰撞可能。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法的流程图。

图2是本发明实施例一提供的氢能汽车的示意图；

图3是本发明实施例二提供的氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道的控制系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

实施例一

请参考图1，本发明的实施例一提供了一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法，包括以下步骤：

101、获取前方障碍目标到汽车的距离S。

请参阅图2，所述汽车包括前雷达传感器21、前摄像头22、以及角雷达传感器23，其中，前雷达传感器21通过发射和接收毫米波信息，运用多普勒效应对目标区域内的障碍物进行探测，得到当前行驶车道的前方障碍目标到汽车的距离S；前摄像头22拍摄汽车行驶路面，用于识别车道线，进一步判断左右两旁是否存在安全变道的相邻车道；角雷达传感器23通过发射和接收毫米波信息，运用多普勒效应探测相邻车道的障碍物信息，以此判断所述相邻车道是否具备安全变道区域。控制系统利用前雷达传感器21获取前方障碍目标到所述汽车的距离S。

102、根据当前行驶速度及舒适制动减速度确定第一预警距离S_d1。

控制系统根据汽车当前行驶速度(大小为v)以及进行舒适制动时的减速度(大小为a_min)，忽略制动的减压时间，由下式可以计算出汽车进行舒适制动时的制动距离S_b1：

由于汽车制动时需要与障碍物目标保持一定的安全距离，所述安全距离S_safe优选为3m，计算得到所述第一预警距离S_d1为：

S_d1＝S_b1+S_safe。

103、判断所述距离S是否大于第一预警距离S_d1，若是，则执行步骤104，否则执行步骤105。

104、认为驾驶员能够自行避障。

105、根据当前行驶速度及最大制动减速度确定第二预警距离S_d2。

控制系统根据汽车当前行驶速度(大小为v)以及汽车所能实施的最大制动减速度(大小为a_max)，忽略制动的减压时间，由下式计算得到第二预警距离S_d2：

106、判断所述距离S是否大于第二预警距离S_d2，若是，则执行步骤108，否则执行步骤107。

本实施例中，步骤102步骤106，判断障碍目标到汽车的距离S与第一预警距离S_d1、第二预警距离S_d2的大小，所述第一预警距离S_d1根据当前行驶速度以及进行舒适制动时的减速度确定，所述第二预警距离S_d2根据当前行驶速度以及汽车所能实施的最大制动减速度确定，当距离S大于第一预警距离S_d1时，控制系统认为驾驶员能够自行避障，氢能汽车的控制权限仍然保持为人工控制；当距离S小于第二预警距离S_d2时，控制系统认为碰撞已经无法避免，执行步骤107。

107、控制系统认为碰撞已经无法避免，语音提醒驾驶员，并以最大制动减速度进行紧急刹车，制动结束后，控制系统解锁汽车的车门并激活汽车的危险指示灯，以提醒后方车辆。

本实施例中，当距离S处于第二预警距离S_d2和第一预警距离S_d1之间时，执行步骤108步骤113，控制系统检测相邻车道，当相邻车道存在支持变道的安全区域时，控制汽车进行紧急变道。

108、控制系统判断当前车道的左右两侧是否存在用于安全变道的相邻车道，若存在，则执行步骤109-步骤111，否则执行步骤112、步骤113以及步骤111。

具体地，控制系统利用汽车的前摄像头22拍摄前方道路的图像，并识别图中的车道信息，判断当前行驶道路两边是否存在相邻车道，若两边均不存在相邻车道，则认为不存在用于安全变道的相邻车道，若存在相邻车道，则进一步判断所述相邻车道是否具备安全变道区域；控制系统利用角雷达传感器23探测所述相邻车道，并判断所述相邻车道是否具备安全变道区域，若具备，则认为存在用于安全变道的相邻车道，否则认为不存在用于安全变道的相邻车道；当左右两侧均存在用于安全变道的相邻车道时，控制系统优先选择左侧车道进行变道。

本实施例中，实施步骤108，当汽车当前行驶车道的左右两侧均不存在用于安全变道的相邻车道时，执行步骤112-113以及步骤111，控制汽车进行紧急刹车；当存在用于安全变道的相邻车道时，执行步骤109-步骤111，控制汽车紧急变道。

109、控制系统控制汽车减速，开启准备变道侧的转向灯，并语音提示驾驶员汽车的控制权限有人工控制变为自动控制。

110、转动方向盘，控制汽车行驶至变道侧的车道线内。

111、将汽车的控制权交还给驾驶员。

112、当不存在安全变道的相邻车道时，控制系统根据汽车当前行驶速度以及障碍目标到汽车的距离来获取制动减速度，并语音提示驾驶员汽车的控制权限由人工控制变为自动控制；

113、激活汽车的刹车指示灯，以所述制动减速度减速至零。

完成制动后执行步骤111，汽车的控制权限变为人工控制。

实施例二

请参阅图3，本发明的实施例二提供一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道的控制系统，包括检测单元301、判断单元302、控制单元303、转向变道单元304、制动单元305、安全示警单元306，其中：

检测单元301包括前雷达传感器21、前摄像头22、角雷达传感器23，前雷达传感器21用于探测汽车前方的障碍目标到汽车的距离S，前摄像头22用于拍摄汽车行驶路面，进而识别车道信息，角雷达传感器23用于探测汽车当前行驶车道的左右两侧的障碍物信息；

控制单元303根据汽车当前行驶速度以及进行舒适制动的减速度计算第一预警距离S_d1，根据汽车当前行驶速度以及最大制动减速度计算第二预警距离S_d2，根据汽车当前行驶速度以及障碍目标到汽车的距离计算制动减速度，所述控制单元303根据判断单元302的判断结果对制动单元305、转向变道单元304、安全示警单元306进行控制；

判断单元302包括第一判断子单元3021、第二判断子单元3022、第三判断子单元3023，第一判断子单元3021用于判断前方的障碍目标到汽车的距离S是否大于第一预警距离S_d1；第二判断子单元3022用于当第一判断子单元3021的判断结果为否时，判断前方的障碍目标到汽车的距离S是否大于第二预警距离S_d1；第三判断子单元3023用于当第二判断子单元3022的判断结果为是时，判断汽车当前行驶车道是否存在用于安全变道的相邻车道；

转向变道单元304用于当第三判断子单元3023的判断结果为存在用于安全变道的相邻车道时，转动方向盘控制汽车行驶至变道侧的车道线内；

制动单元305用于当第二判断子单元3022的判断结果为否时，以最大制动减速度刹车制动，或当第三判断子单元3023的判断结果为不存在用于安全变道的相邻车道时，根据当前行驶速度进行紧急刹车制动；

安全示警单元306包括语音提示单元3061、警示单元3062，所述语音提示单元3061用于提示驾驶员当前行驶车况、以及控制系统303的控制决策，所述警示单元3062用于在汽车进行紧急制动时激活汽车的危险指示灯，并在紧急制动完成后解锁汽车的车门，以及在刹车时激活汽车的刹车指示灯，警示单元3062还用于在汽车进行变道时激活汽车的转向灯，所述警示单元3062用于保障驾驶员安全并提醒周围车辆注意汽车的行驶状况。

在本实施例中，所述判断单元302在具体实施时还包括第一确定子单元，用于当第一判断子单元3021的判断结果为是时，确定驾驶员能够自行避障；

所述第三判断子单元3023在具体实施时还包括以下子单元：

第四判断子单元，用于当第二判断子单元3022的判断结果为是时，判断当前行驶道路两边是否存在相邻车道；

第二确定子单元，用于当第四判断子单元的判断结果为否时，确定不存在用于安全变道的相邻车道；

第五判断子单元，用于当第四判断子单元的判断结果为是时，判断相邻车道是否具备安全变道区域用于变道；

第三确定子单元，用于当第五判断子单元的判断结果为是时，确定存在用于安全变道的相邻车道；

第四确定子单元，用于当第五判断子单元的判断结果为否时，确定不存在用于安全变道的相邻车道。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法，其特征在于，包括以下步骤：

当检测到汽车的当前行驶车道的前方出现障碍目标时，判断所述障碍目标到汽车的距离是否满足变道要求；

若所述障碍目标到汽车的距离满足变道要求，判断当前行驶车道的相邻车道是否存在用于安全变道的相邻车道；

若所述当前行驶车道的相邻车道存在用于安全变道的相邻车道，控制汽车进行紧急变道。

2.根据权利要求1所述的氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法，其特征在于，所述判断所述障碍目标到汽车的距离是否满足变道要求，包括：

利用前雷达传感器获取前方障碍目标到汽车的距离；

判断所述前方障碍目标到汽车的距离是否大于第一预警距离，所述第一预警距离由汽车的当前行驶速度以及舒适制动减速度得到；

若是，确定未满足变道要求；

若否，进一步判断所述前方障碍目标到汽车的距离是否大于第二预警距离，所述第二预警距离由汽车的当前行驶速度以及最大制动减速度得到；

若是，确定满足变道要求；

若否，确定碰撞已无法避免。

3.根据权利要求2所述的氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法，其特征在于，所述确定未满足变道要求，包括：确定驾驶员能够自行避障，汽车的控制权限继续保持人工控制；所述确定满足变道要求，包括：进一步判断当前行驶车道是否存在用于安全变道的相邻车道；所述确定碰撞已无法避免，包括：汽车的控制权限由人工控制变为自动控制，语音提醒驾驶员，并控制汽车以最大制动减速度进行紧急刹车，制动结束后，解锁汽车的车门并激活汽车的危险指示灯，以提醒后方车辆。

4.根据权利要求1所述的氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法，其特征在于，所述判断当前行驶车道是否存在用于安全变道的相邻车道，包括：

前摄像头拍摄前方道路的图像，并识别图中的车道信息；

判断汽车的当前行驶道路的左右两边是否存在相邻车道；

若两边均不存在相邻车道，确定不存在用于安全变道的相邻车道；

若至少存在一个相邻车道，进一步判断相邻车道是否具备安全区域用于变道；

若是，确定存在用于安全变道的相邻车道；

若否，确定不存在用于安全变道的相邻车道。

5.根据权利要求4所述的氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道方法，其特征在于，所述确定不存在用于安全变道的相邻车道，包括：根据汽车当前行驶速度以及障碍目标到汽车的距离获取制动减速度，语音提示驾驶员汽车的权限由人工控制变为自动控制；激活汽车的刹车指示灯，以所述制动减速度减速置零，制动结束后将汽车的控制权交还给驾驶员；所述确定存在用于安全变道的相邻车道，包括：控制汽车减速，开启准备变道侧的转向灯，语音提示驾驶员汽车的权限由人工控制变为自动控制；转动方向盘，控制汽车行驶至变道侧的车道线内；变道完成后将汽车的控制权交还给驾驶员。

6.一种氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道的控制系统，其特征在于，包括检测单元、判断单元、控制单元、转向变道单元、制动单元、安全示警单元，其中：

所述检测单元包括前雷达传感器、前摄像头、角雷达传感器，所述前雷达传感器用于探测汽车前方的障碍目标到汽车的距离S，所述前摄像头用于拍摄汽车行驶路面，进而识别车道信息，所述角雷达传感器用于探测汽车当前行驶车道的左右两侧的障碍物信息；

所述控制单元根据汽车当前行驶速度以及进行舒适制动的减速度计算第一预警距离S_d1，根据汽车当前行驶速度以及最大制动减速度计算第二预警距离S_d2，根据汽车当前行驶速度以及障碍目标到汽车的距离计算制动减速度，所述控制单元根据所述判断单元的判断结果对所述制动单元、所述转向变道单元、所述安全示警单元进行控制；

所述判断单元包括第一判断子单元、第二判断子单元、第三判断子单元，所述第一判断子单元用于判断前方的障碍目标到汽车的距离S是否大于第一预警距离S_d1；所述第二判断子单元用于当第一判断子单元的判断结果为否时，判断前方的障碍目标到汽车的距离S是否大于第二预警距离S_d1；所述第三判断子单元用于当所述第二判断子单元的判断结果为是时，判断汽车当前行驶车道是否存在用于安全变道的相邻车道；

所述转向变道单元用于当所述第三判断子单元的判断结果为是时，转动方向盘控制汽车行驶至变道侧的车道线内；

所述制动单元用于当所述第二判断子单元的判断结果为否时，以最大制动减速度紧急刹车制动，或当所述第三判断子单元的判断结果为否时，根据当前行驶速度进行刹车制动；

所述安全示警单元包括语音提示单元、警示单元，所述语音提示单元用于提示驾驶员当前行驶车况、以及所述控制系统的控制决策，所述警示单元用于在汽车进行紧急制动时激活汽车的危险指示灯，并在紧急制动完成后解锁汽车的车门，以及在刹车时激活汽车的刹车指示灯，所述警示单元还用于在汽车进行变道时激活汽车的转向灯，所述警示单元用于保障驾驶员安全并提醒周围车辆注意汽车的行驶状况。

7.根据权利要求6所述的氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道的控制系统，其特征在于，所述判断单元还包括第一确定子单元，用于当第一判断子单元的判断结果为是时，确定驾驶员能够自行避障。

8.根据权利要求6所述的氢能汽车避免碰撞的自动紧急变道的控制系统，其特征在于，所述第三判断子单元还包括以下子单元：

第四判断子单元，用于当第二判断子单元的判断结果为是时，判断当前行驶道路两边是否存在相邻车道；

第二确定子单元，用于当第四判断子单元的判断结果为否时，确定所述第三判断子单元的判断结果为否；

第五判断子单元，用于当第四判断子单元的判断结果为是时，判断相邻车道是否具备安全区域用于变道；

第三确定子单元，用于当第五判断子单元的判断结果为是时，确定所述第三判断子单元的判断结果为是；

第四确定子单元，用于当第五判断子单元的判断结果为否时，确定所述第三判断子单元的判断结果为否。