CN110588646B - 预调速的主动安全辅助系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种预调速的主动安全辅助系统及其控制方法，检测本车周围是否有他车，若他车存在则估测与本车相邻的他车轨迹；将他车轨迹与车道拟合以判断他车的意图后，再利用他车与本车的轨迹及意图拟合结果，从中找出是否有会影响本车行进的一目标车，并计算至少一控制参数；计算本车的一目标速度与方向盘角度，并根据本车的轨迹、控制参数及目标速度，判断本车的方向盘、油门及刹车的应对控制方式。当他车距离较近时，本发明可判断他车的意图提前控制本车的行为模式，通过预先调整舒适速度，避免造成急刹或急转弯等急跳度过大的情况发生，以提升整体驾驶乘坐舒适性。
Description
技术领域
本发明有关一种驾驶辅助安全系统，特别是指一种预调速的主动安全辅助系统及其控制方法。
背景技术
先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)用以辅助驾驶人进行汽车驾驶控制的系统，为驾驶人提供车辆的工作状态与车外的行驶环境变化等信息，先以雷达、光学雷达、卫星导航及计算机视觉等技术感测周围环境，再将感测资料转换成适当的导航道路、障碍物及相关标志，并避开障碍物或与障碍物(如前后左右的他车)保持安全距离，让驾驶人可根据路况提早采取相应措施，避免交通意外发生并减轻驾驶者长途驾驶的疲劳感。
当车辆在中低速前进时，此时车辆会启动塞车辅助系统(Traffic Jam AssistSystem,TJA)，自动控制车辆的方向盘、刹车及油门，目前市面上的塞车辅助系统可分为两种，一种是纯纵向控制的自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control,ACC)，另一种则是结合自适应巡航控制系统和车道维持系统(Lane Keeping System,LKS)的纵向和侧向整合控制系统(美国SAE分级的LV2自驾系统)，但当车速降低时，例如降到时速20公里以下，此时近距离跟车将有机会导致前车影响车道线检测，使车道线辨识不稳定，即使车上安装有自适应巡航控制系统、自动紧急刹车系统(Autonomous EmergencyBraking System,AEB)及车道跟随系统(Lane Following System,LFS)，仍会造成控制上的困难。
发明内容
因此，本发明提出一种预调速的主动安全辅助系统及其控制方法，有效解决上述该等问题，具体架构及其实施方式将详述于下：
本发明的主要目的在提供一种预调速的主动安全辅助系统及其控制方法，其可预估前车及左右邻车的轨迹，当他车轨迹与车道拟合后，还能估测出他车未来将会同车道前进、同车道转弯或切换车道等意图，以判断他车是否影响本车的行进。
本发明的另一目的是提供一种预调速的主动安全辅助系统及其控制方法，将他车轨迹与本车的轨迹拟合后，还能从多台他车中找到会影响本车行进的目标车，针对本车与目标车的距离、速度、未来轨迹等计算本车的控制参数，并结合本车状态信息计算出能让驾驶者感到舒适的目标速度。
本发明的再一目的是提供一种预调速的主动安全辅助系统及其控制方法，利用判断跟车距离、前看车距、碰撞距离及碰撞时间等因子产生侧向决策及纵向决策，判断本车的方向盘转角、刹车及油门等控制方式，使本车在舒适的目标速度下还兼具行车安全。
为达上述目的，本发明提供一种预调速的主动安全辅助系统，其安装于一本车的一车上系统中，包括：一他车轨迹估测模块，根据多个环境检测信息预估与该本车相邻的至少一他车轨迹；一意图分析模块，将该他车轨迹与至少一车道拟合，判断该至少一他车将会同车道前进、同车道转弯或切换车道等意图，再将该他车轨迹与该本车的轨迹拟合，根据该至少一他车的意图及轨迹拟合的结果，从该至少一他车中找出是否有会影响该本车行进的一目标车，计算该本车的至少一控制参数；一预调速模块，接收该控制参数，同时参考该本车的速度、侧向加速度及多个状态信息，计算该本车的一目标速度；以及一目标追随决策模块，根据该目标车的意图、该本车的轨迹、该控制参数及该目标速度，判断该本车的方向盘、油门及刹车的应对控制方式。
根据本发明的实施例，该等环境检测信息包括检测车道线的结果、车道线模型、他车的车宽辨识结果、纵侧向的相对速度及相对距离等及该本车的运动状态信息。
根据本发明的实施例，该他车轨迹估测模块将该等环境检测信息代入四维欧几里得整合坐标转换公式中，将时间与空间坐标整合，再利用公式
求得该至少一他车未来的轨迹，其中xi,t-为第i个他车过去一段时间的前t-的他车信息，P(t)为以时间t为参数的二次函数。
根据本发明的实施例，该他车轨迹估测模块将时间与空间坐标整合后，该意图分析模块再根据该整合结果分析该至少一他车存在于该本车目前行驶的车道的车道内侧、车道外侧靠左或车道外侧靠右，以进行车道拟合。
根据本发明的实施例，该预调速模块根据该本车与该他车的一跟车距离、相邻车道的平均车流速度、道路曲率等状态信息，结合该本车的速度、侧向加速度及该意图分析模块所判断的该至少一他车的意图，判断该至少一他车与该本车的距离是否在一安全范围内，以调整该本车的速度，得到该目标速度。
根据本发明的实施例，该目标追随决策模块包括一侧向整合决策模块、一纵向整合决策模块及一车辆动态限制模块，该侧向整合决策模块决定该方向盘的控制方式，该纵向整合决策模块则决定该刹车及油门的控制方式。
根据本发明的实施例，该车辆动态限制模块接收该侧向整合决策模块及该纵向整合决策模块的判断结果，并计算一纵向限制的车速及一侧向限制的方向盘转角，以避免过弯时翻覆失控。
本发明另提供一种预调速的主动安全辅助系统的控制方法，当检测到一本车周围有至少一他车时，该控制方法包括下列步骤：根据多个环境检测信息，利用一他车轨迹估测模块预估与该本车相邻的至少一他车未来的他车轨迹；利用一意图分析模块将该至少一他车轨迹与至少一车道拟合，判断该至少一他车将会同车道前进、同车道转弯或切换车道等意图，再将该他车轨迹与该本车的轨迹拟合，根据该至少一他车的意图及轨迹拟合的结果，从该至少一他车中找到会影响该本车行进的一目标车，计算该本车的至少一控制参数；利用一预调速模块接收该控制参数，同时参考该本车的速度、侧向加速度及多个状态信息，计算该本车的一目标速度；以及利用一目标追随决策模块根据该本车的轨迹、该控制参数及该目标速度，判断该本车的方向盘、油门及刹车的应对控制方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明预调速的主动安全辅助系统的方块图；
图2为本发明中他车轨迹估测模块及意图分析模块的细部流程图；
图3为本发明中预调速模块的细节流程图；
图4为本发明中目标追随决策模块的细节流程图；
图5为本车与前车间碰撞距离的示意图；
图6为本发明中侧向整合决策模块的细节流程图；
图7-1和图7-2为本发明中纵向整合决策模块的细节流程图；
图8为本发明纵向控制的安全跟车距离、侧向控制所需的预视距离与安全跟车时距的关系图。
10他车轨迹估测模块，20意图分析模块，30预调速模块，40目标追随决策模块，402侧向整合决策模块，404纵向整合决策模块，406车辆动态限制模块， 50输出。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种预调速的主动安全辅助系统及其控制方法，请参考图1，本发明预调速的主动安全辅助系统的方块图，包括：一他车轨迹估测模块10、一意图分析模块20、一预调速模块30及一目标追随决策模块40，其中，当检测到有前车或左右相邻车道的邻车时，他车轨迹估测模块10根据多个环境检测信息，计算本车与车道中心的偏移量，并估测与本车相邻的至少一他车轨迹，轨迹定义为每个估测单位时间点的位置与速度信息所合成的组合函数，因此他车轨迹包含未来的路径和速度，此处的环境检测信息包括车道线检测结果、车道线模型、他车的车宽辨识结果及他车信息(包含纵侧向的相对速度、纵侧向的相对距离等)、本车运动状态信息(包含本车动态轨迹)，利用目前现有的检测或辨识技术取得该些信息，故于此不再赘述本案的环境检测信息如何取得；意图分析模块20用于将他车轨迹与至少一车道拟合，判断他车未来的意图，包括将会同车道前进、同车道转弯或切换车道(包含邻车切入和前车切出)，再将他车轨迹与本车动态轨迹拟合，若他车有多台，则计算其中是否有会影响本车行进的目标车，若该些他车都不会影响本车行驶的话，则不会有目标车，意图分析模块20并计算本车维持定距、定速或预调速的至少一控制参数；预调速模块30 连接意图分析模块20，接收控制参数，同时参考本车的速度、侧向加速度及多个状态信息，计算能让驾驶感到舒适的一目标速度；目标追随决策模块40则包括一侧向整合决策模块402、一纵向整合决策模块404及一车辆动态限制模块 406，侧向整合决策模块402决定方向盘的控制方式，纵向整合决策模块404决定刹车及油门的控制方式，就目标追随决策模块40整体而言，其根据目标车的意图、本车的轨迹、控制参数及目标速度，分别从侧向和纵向判断本车的方向盘、油门及刹车的应对控制方式，此即为最后的输出50。底下详述各模块的细节流程。
图2为本发明图1中他车轨迹估测模块10及意图分析模块20的细节流程图。在步骤S101中输入检测车道线的结果、他车的车宽辨识结果、他车信息(如前述，包含纵侧向的相对速度、纵侧向的相对距离等)及本车动态轨迹等环境检测信息；步骤S102中，他车轨迹估测模块10将环境检测信息代入四维欧几里得整合坐标转换公式中，将时间与空间坐标整合，如下式：
vk＝Tk(uk),其中k∈L,F,M (1)
其中，TL、TF、TM分别表示车道线、感知融合(他车信息)、本车动态轨迹坐标至车辆坐标的坐标转换函数。uL、uF、uM分别表示车道线、感知融合(他车信息)、本车动态轨迹信息(包含时间)于自身坐标系。vL、vF、vM分别表示车道线、感知融合(他车信息)、本车动态轨迹信息于车辆坐标系。
接着步骤S104中，再利用公式
求得前车未来的轨迹，其中xi,t-∈vF为第i个前车在一段时间的前t-的他车信息，P(t)为以时间t为参数的二次函数，此公式可计算出他车最佳移动轨迹函数，至此，他车轨迹估测模块10输出他车未来的轨迹。
步骤S102所求出的车辆整合坐标系还能用于步骤S202的车道拟合，当他车轨迹估测模块10将时间与空间坐标整合如公式(1)后，步骤S202中意图分析模块20再根据公式(1)进一步分析他车存在于本车目前行驶的车道的车道内侧、车道外侧靠左或车道外侧靠右，以进行车道拟合。LL、LR∈vL分别表示左右车道线函数，xi,0为第i个他车的位置。以下列条件式(2)判断他车存在于车道内、车道外靠左或车道外靠右：
接着由上述(1)、(2)信息取得后执行步骤S204进行他车的意图分析，如下式(3)：
以他车的移动轨迹函数Pi代入未来时间t+计算第i个他车未来移动轨迹 xi，t+＝Pi(t+)。使用左右车道线函数LL、LR以上述条件式(3)判断第i个他车未来将同车道直行、同车道转弯、邻车切入或前车切出。至此，可到达步骤S206 所述输出他车的轨迹及意图，此外，由于步骤S204中得知他车轨迹与意图，但他车可能有不只一台，因此在步骤S205可将本车与他车的轨迹一一进行拟合，以未来时间t+的本车轨迹Mt+∈vM与他车的轨迹xi，t+将未来可能碰撞的他车设定为目标车，举例而言，若判断出有邻车将会切入车道，则其为目标车；确定目标车后，于步骤S207输出目标车的轨迹及意图。步骤S208结束意图分析模块20 的流程。需注意的是，若步骤S205中拟合结果为所有他车都不会影响本车行驶，则不会有目标车。此外，意图分析模块20所计算的本车的至少一控制参数为预调速模块30的控制参数，由于轨迹的定义表示同时包含位置与速度，因此在前车或目标车的意图与轨迹经由图2的演算流程取得后，可分别得知前车或目标车的移动位置与每个移动位置下的速度大小，此位置与速度将成为预调速模块 30的控制参数。
图3为本发明图1中预调速模块30的细节流程图。由于中低速行驶情况下，两车车距保持得比高速下还来的更近，为了避免车距较近而导致的相关控制问题，例如影像检测不稳或刹车控制频繁，此预调速模块30在周围他车的车流速度为中低速状态下才会启动，因此步骤S301先判断周围他车的车流速度是否在中低速状态，例如时速40公里以下，若否，则进入步骤S313，直接以驾驶者设定的车速为目标速度Vdes，若是，则在步骤S302计算多个决策参数，包括目标速度Vdes、舒适速度Vcft、最小车速Vlimit、安全距离Dsafe及相邻车道的平均车流速度Vflow，其中舒适速度基于侧向加速度的限制所计算出的最大行驶速度，举例而言，当过曲率半径R＝250m的弯道，并限制0.1g的侧向速度时，则要符合这些需求所得到的速度会用Vcft的公式计算。目标速度的条件式如下式(4)：
其中Vset为驾驶设定的巡航车速(kph)，
其中R为车道的曲率半径(公尺)，ay,limit为侧向加速度限制(m/s2)。
其中θ为道路倾斜角，k为道路曲率，g为重力加速度，μ为纵摩擦系数。
其中
为左侧车道的平均车流速度，
为右侧车道的平均车流速度。 Dsafe＝HWT×Vhost，其中HWT为时间车距，Vhost为本车的车速，Vint为估测的他车的未来车速。
步骤S303判断左右侧车道的邻车(目标车)是否存在车道切入意图，若是，则步骤S304判断该邻车与本车的距离是否在一安全范围内，例如2公尺，若是，则步骤S305设定输出车速Vout为他车轨迹估测模块10中所估测的该邻车的未来车速Vint，若不在安全范围，则步骤S306输出车速Vout为目标车速Vdes，并以上式(4)决定目标车速为何；反的，若步骤S303时判断邻车不存在切入意图，则进一步的步骤S307判断是否有前车，若没有，则步骤S310直接输出车速为目标车速，并以上式(4)决定目标车速为何，但若有前车，则进一步的步骤S308判断前车与本车的距离是否在安全范围内，若是，则步骤S309输出的车速Vout为前述意图分析模块20中所确定的目标车的车速Vtarget，即与前车的车速相同；若前车的距离不在安全范围内，则本车需进行减速或闪避，因此还需判断是否左右车道有邻车，如步骤S311所述，若有邻车存在，则步骤S312将左、右车道的平均车流速度中较大者与目标车速(由上式(4)的条件式决定)比较，取较小者做为输出车速；若没有邻车存在，则步骤S310输出车速Vout为目标车速Vdes，并以上式(4)决定目标车速为何。如此一来，预调速模块30根据本车与他车的跟车距离、相邻车道的平均车流速度、道路曲率等状态信息，结合本车的速度、侧向加速度的限制及意图分析模块20所判断的他车意图，便可得到对驾驶者而言感到舒适的目标速度，即舒适速度Vcft。
图4为本发明图1中目标追随决策模块40的细节流程图。首先在步骤S401 输入所需的信息，包括他车(包含前车及左右相邻车道的邻车)的动态轨迹及意图类型(欲同车道直行、同车道转弯或切换车道，切换车道包括前车切出和邻车切入)、本车动态轨迹、偏航率、加速度等信息及图2步骤S208的输出和图3 最后输出的目标速度。接着，将分为步骤S402侧向整合决策和步骤S410的纵向整合决策，步骤S402中还包括下列步骤：步骤S404中计算本车与他车的相对动态关系，步骤S406中根据本车与他车的跟车距离与前看车距，决定相对应的作用系统，在本发明的一实施例中，侧向整合决策中作用系统为车道跟随系统(Lane Following System,LFS)及车辆跟随系统(Car following system,CFS)；接着步骤S408决定侧向整合决策模块402的行为决策，例如方向盘方向及转角。步骤S410的纵向整合决策同样包括下列步骤：步骤S412中计算本车与他车的相对动态关系，步骤S414中根据本车与他车的碰撞距离与碰撞时间，决定相对应的作用系统，在本发明的一实施例中，纵向整合决策模块404中的作用系统为自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control,ACC)及自动紧急刹车系统 (Autonomous EmergencyBraking System,AEB)；接着步骤S416决定纵向整合决策模块404的行为决策，例如刹车力控制、油门加减速的决策。目标追随决策模块40还包括步骤S420，其为车辆动态限制模块406，其不但接收步骤S401的输入信息，也接收步骤S402、S410所输出的行为决策，综合计算一纵向限制的车速及一侧向限制的方向盘转角，以避免转弯过程因速度设置不当而导致翻覆失控，又或行驶过程因方向盘角度变化与变化率过大而造成舒适度不足与翻覆失控的可能。
进一步而言，车辆动态限制模块406计算纵向限制的车速是为了得到过弯时的理想车速，计算侧向限制的方向盘转角则是为了避免方向盘角度变化率过大，其中，计算理想车速的公式如下式(5)：
其中，θ为道路倾斜角，k为道路曲率，g为重力加速度，μ为纵摩擦系数，a为加速度，d为安全距离，tr为反应时间，V为本车纵向车速。若θ≈0,cosθ≈0且sinθ≈0，则
此为过弯时的最大车速，也为理想车速。
计算侧向限制的方向盘转角需先计算车身侧滑角βv＝tan-1(Vy/Vx)，并接着计算侧滑角度误差βe＝sin-1(lr·kc)-βv，接着通过限制此侧滑角度误差计算出前轮转向角度限制值
最后再将此前轮转向角度乘上齿轮比，即可得到方向盘转角限制值。其中，βv为车身侧滑角，δf为前轮转角， lf为车辆重心至前轮的轴距，lr为车辆重心至后轮的轴距，βe为侧滑角度误差， Vy为本车侧向速度，Vx为本车纵向车速。
侧向整合决策中，主要判断方式为判断前方车辆是否会妨碍车道线检测，当低速跟车且两车距离较近时，车道线检测会被前车影响，导致车道线被遮蔽或检测不稳定；当前车妨碍车道线检测时，则侧向整合决策所做出的行为决策为执行车辆跟随系统(CFS)进行跟随前车，并相应地调整方向盘角度，因此在侧向整合决策中还需用到前车的车宽辨识，才能对准前车车宽的中间位置跟车；反之，若前车不妨碍车道线检测，则执行车道跟随系统(LFS)，以控制本车行驶于目前车道的中心位置，保持与左右相邻车道线的等距离。此外，侧向整合决策另一重点在于根据他车意图与轨迹的估测结果，判断前车的运动行为 (如同车道直行、同车道转弯或车道变换)，以做出正确的侧向控制方式，举例而言，因为前车在转弯与车道变换时，其运动轨迹相似，若侧向整合决策在跟随前车的侧向控制模式下，前车进行车道变换，此时若本车继续用跟随前车模式将导致与前车一同进行车道变换，故侧向整合决策将在此时需从跟车控制模式改成车道中心控制模式或解离控制(因车道线此时无法辨识，故直接将控制权交还给驾驶者，而不进行任何侧向控制)，避免本车与前车一起进行车道变换。
图5为本车与前车间碰撞距离的示意图，假设在本车车速vh与前车车速vt的情况下，雷达可检测到前车的距离为DTC，C1为安全距离，碰撞点C2与前车的距离为
碰撞点C3与前车的距离为
碰撞点C4与前车的距离为
其危险程度C4>C3>C2>C1，而本车在当前车速vh下，若本车车速大于前车车速，则与前车发生碰撞所需的碰撞时间
平均碰撞时间
其中tr为反应时间，一般为0.8～1.2秒，dmin为静止距离，约为2公尺，μ为摩擦系数，一般为 0.7～0.8，g为万有引力。
如图4所示，其步骤S402的侧向整合决策(对应图1的侧向整合决策模块 402)的细节流程图请参考图6，首先在步骤S501中根据他车的意图类型及轨迹拟合结果，决定欲参考的目标动态信息，包括确定目标车的距离Dx、Dy及速度 Vx、Vy；接着步骤S502进行车道线检测，若检测失败，在步骤S503检测前车是否存在，若前车不存在，则代表此时环境检测无法提供参考目标以进行侧向控制决策，因此步骤S504中，侧向控制解离；若步骤S503的判断结果为前车存在，则进一步在步骤S505中判断前车的车宽辨识状况是否良好，目的是为了对准前车车宽的中间位置以便于进行跟车控制，若辨识失败，则进入步骤S504 侧向控制解离，但若辨识状况良好，则在步骤S506中计算前车动态及控制参数，包括雷达可检测到前车的距离DTC、前看距离LAD、警示距离DTW、刹车距离DTB、碰撞时间TTC等；接着，在步骤S507进行状态判断，判断式包括Dx≦D2且Dy≦LW/5且TTCy≥T2，其中D2为距离控制参数，会考量感知误差及作动器延迟时间，以避免距离过远、车宽误差过大等问题，LW为车道宽度(公尺)，TTCy为侧向碰撞时间，其为相对侧向距离Dry/相对侧向速度Vry，T为时间控制参数，反应出目标前车于侧向运动的趋势，T越大则表示侧向运动缓和；若步骤S507的判断结果皆与判断式吻合，则步骤S508执行车辆跟随系统(CFS)。回到步骤S502，若检测到单边或双边车道线，则步骤S509判断目标物(前车)的辨识情况，若目标物不稳定或不存在，则步骤S510执行车道跟随系统(LFS)，若检测到目标稳定且存在，则步骤S511中计算前车动态及控制参数，包括DTC、 LAD、DTW、DTB、TTC等，同步骤S505；接着，步骤S512进行状态判断，判断式包括Dx≧LAD+D1且Dy≦LW/5且TTCx≥T1，其中LAD为前看车距， LAD＝c*Vh+d，TTCx为纵向碰撞时间，Vh为本车车速，c为预视比例参数，d 为影像死区距离，D1为距离控制参数，会考量感知误差及作动器延迟时间，以避免前车影响前看车距内车道线检测的准确度；若步骤S512的判断结果都与判断式吻合，则步骤S510执行车道跟随系统(LFS)，反之，若两车距离过近致使车道线检测不稳定，则于骤S513进行前车的车宽辨识，若车宽辨识良好，则执行步骤S508的车辆跟随系统(CFS)，但若车宽辨识不佳，则进入步骤S504的侧向控制解离。
图4步骤S410的纵向整合决策(对应图1的纵向整合决策模块404)中，则是判断本车在当前车速下，经过多少时间会与前车发生碰撞(即碰撞时间)，由于在研究统计中，人在反应减速或进行车道变换(Lane change,LC)的行为时，4～6 秒是最舒适的反应时间，3秒以下则会感到紧张，甚至反应不及而发生危险。因此纵向整合决策根据本车及前车的车速、本车与前车的碰撞距离、系统反应时间(例如0.8～1.2秒)、本车静止所需的静止距离(例如设为2公尺)、摩擦系数(通常为0.7～0.8)、重力加速度等，决定本车应启动自适应巡航控制系统(ACC)、自动紧急刹车系统(AEB)或是发出碰撞警告。
请参考图7-1 和图 7-2 ，其为本发明图1中纵向整合决策模块404的细节流程图。首先步骤S601中判断Flag是否为1，此Flag的意义为判断前方目标的有无，Flag＝1 表示目标车辆存在，Flag＝0表示没有目标车辆，也可能是前方没有车，或是邻车预估的轨迹不影响本车，若Flag＝0，步骤S602判断自适应巡航控制系统 (ACC)是否已启动，若是，则步骤S604执行自适应巡航控制系统(ACC)以保持速度，若步骤S602的结果为否，则代表此时为驾驶者驾驶而非辅助驾驶，车上系统的使用者界面会显示出自适应巡航控制系统待机中，如步骤S603所述；若 Flag为1，表示前方目标存在，则进一步的步骤S605计算DTC、DTWb、DTB、TTC、TTC’等参数，其中TTC’为TTC的差分，接着步骤S606判断DTC是否大于DTWb，若是，步骤S607再进一步判断自适应巡航控制系统是否已启动，若已启动，则如步骤S608所述执行自适应巡航控制系统(ACC)与前车保持安全距离，反之，若自适应巡航控制系统尚未启动，代表此时为驾驶者驾驶而非辅助驾驶，车上系统的使用者界面会显示出自适应巡航控制系统待机中。回到步骤 S606，若判断DTC小于DTWb，则步骤S609进一步判断是否DTP<DTC≦DTWb、TTC’≧0且TTC>t1，若是，则进入步骤S607判断自适应巡航控制系统是否已启动；反之，若步骤S609的判断为否，则一边由系统发出与前车过于接近的警告，如步骤S611所述，同时步骤S610判断是否DTB<DTC≦DTP，若否，则在步骤 S612判断是否DTC≦DTB，若判断结果仍为否，则回到步骤S607判断自适应巡航控制系统是否已启动的步骤，若步骤S612的判断结果为是，代表本车与前车的距离已相当近，此时于步骤S621判断碰撞时间，是否TTC’≧0且TTC>t2，若是，则于步骤S614判断自动紧急刹车系统(AEB)是否已启动，若是，则步骤S615 执行自动紧急刹车系统，但若自动紧急刹车系统尚未启动，则一边发出系统警告，提醒驾驶者自动紧急刹车系统待机中，与前车过于接近，同时步骤S617 判断自适应巡航控制系统是否已启动，若是，则步骤S618执行自适应巡航控制系统(ACC)与前车保持安全距离，若自适应巡航控制系统也尚未启动，代表此时为驾驶者驾驶而非辅助驾驶，则步骤S619中，车上系统的使用者界面会显示出自适应巡航控制系统待机中。
回到步骤S610的判断，若判断结果为是，则步骤S613进一步判断碰撞时间是否TTC’≧0且t1≧TTC>t2，若否，则进入步骤S614，判断自动紧急刹车系统 (AEB)是否已启动，后续流程如上段所述，但若步骤S613的碰撞时间的判断为是，则不需判断自动紧急刹车系统是否启动，而是直接跳至步骤S617判断自适应巡航控制系统(ACC)是否已启动，同时步骤S611发出与前车过于接近的系统警告，后续流程如上段所述。
步骤S621的碰撞时间判断中，若结果为否，则步骤S622中判断自动紧急刹车系统(AEB)是否已启动，若已启动，则步骤S624中系统发出与前车过近的警告，同时步骤S623中执行自动紧急刹车系统已降低车速；但若步骤S622中判断自动刹车系统尚未启动，则步骤S625进一步判断自适应巡航控制系统(ACC)是否已启动，若是，则步骤S628中系统发出与前车过近的警告，同时步骤S627 中执行自适应巡航控制系统并以最大刹车力进行刹车；若自适应巡航控制系统也未启动，由于此时本车与前车的距离小于安全距离，也没有预留作用时间(t2- t1)，加上自动刹车系统及自适应巡航控制系统均未启动，代表此时为人为驾驶，故步骤S626中，系统会发出警告，警示驾驶即将发生危险碰撞，且所有的先进驾驶辅助系统(AdvancedDriverAssistance Systems,ADAS)皆关闭。
图8为纵向控制的安全跟车距离、侧向控制所需的预视距离与安全跟车时距的比较图。当本车以15kph的速度跟车时，此时安全跟车车距计算为8米，此时碰撞时间或跟车时距为1.89秒，此时表示跟车过近，车道线检测将会受到影响，通过此比较可拿捏图6的控制参数设定值。
综上所述，本发明所提供的预调速的主动安全辅助系统及其控制方法安装于本车的车上系统中，在行驶时检测前方及左右相邻车道的他车的未来轨迹及速度等，再与本车的未来轨迹进行拟合后，分析出他车意图(如同车道前进、同车道转弯或切换车道)是否会影响本车行驶，并决策接下来要如何控制本车的纵向与侧向的运动行为，同时在整体控制过程中，通过预先调整自身车速，维持在能让驾驶者舒适的目标速度下行驶，应用在辅助驾驶可与他车保持安全距离，避免碰撞，且可令驾驶者感到舒适。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，根据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (20)
1.一种预调速的主动安全辅助系统，安装于一本车的一车上系统中，其特征在于，包括：
一他车轨迹估测模块，当检测到该本车的周围有至少一他车时，根据多个环境检测信息计算该本车与一车道中心的偏移量，并估测该至少一他车的他车轨迹；
一意图分析模块，将该至少一他车轨迹与至少一车道拟合，判断该至少一他车将会同车道前进、同车道转弯或切换车道意图，再将该至少一他车轨迹与该本车的动态轨迹拟合，根据该至少一他车的意图及轨迹拟合的结果，从该至少一他车中找出是否有会影响该本车行进的至少一目标车，若有该目标车，则计算该本车维持定距、定速或预调速的至少一控制参数；
一预调速模块，接收该控制参数，同时参考该本车的速度、侧向加速度、与该车道中心的偏移量及多个状态信息，计算该本车 的一目标速度；
一目标追随决策模块，根据该至少一目标车的意图、该本车的轨迹、该控制参数及该目标速度，进行该本车的方向盘、油门及刹车的应对控制决策。
2.如权利要求1所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，该至少一他车包括前车及左右相邻车道的邻车。
3.如权利要求1所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，多个所述环境检测信息包括车道线检测结果、车道线模型、他车的车宽辨识结果、纵侧向的相对速度及相对距离一系列他车信息及该本车的运动状态信息。
4.如权利要求3所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，该他车轨迹估测模块将多个所述环境检测信息代入四维欧几里得整合坐标转换公式中，将时间与空间坐标整合，再利用公式
求得该至少一他车未来的轨迹，其中xi,t为第i个他车过去一段时间的前t-的他车信息，P(t)为以时间t为参数的二次函数。
5.如权利要求3所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，该他车轨迹估测模块将时间与空间坐标整合后，该意图分析模块再根据该整合结果分析该至少一他车存在于该本车目前行驶的车道的车道内侧、车道外侧靠左或车道外侧靠右，以进行车道拟合。
6.如权利要求1所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，该预调速模块根据该本车与该至少一他车的一跟车距离、相邻车道的平均车流速度、道路曲率一系列状态信息，结合该他车的速度、侧向加速度及该意图分析模块所判断的该至少一他车的意图，判断该至少一他车与该本车的距离是否在一安全范围内，以调整该本车的速度，得到该目标速度，若该本车周围无他车则计算一舒适速度作为该目标速度。
7.如权利要求1所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，该目标追随决策模块包括一侧向整合决策模块、一纵向整合决策模块及一车辆动态限制模块，该侧向整合决策模块决定该方向盘的控制方式，该纵向整合决策模块则决定该刹车及油门的控制方式。
8.如权利要求7所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，该侧向整合决策模块判断该车道的车道线是否存在，若存在，则根据一前车的检测结果决定跟随该前车或该车道线前进，并行驶于该车道的中心位置，若车道线检测失败，则决定该本车跟随该前车。
9.如权利要求7所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，该纵向整合决策模块计算该本车与该至少一他车的一碰撞距离及一碰撞时间，进行刹车或油门加速或减速的决策。
10.如权利要求7所述的预调速的主动安全辅助系统，其特征在于，该车辆动态限制模块接收该侧向整合决策模块及该纵向整合决策模块的判断结果，并计算一纵向限制的车速及一侧向限制的方向盘转角。
11.一种预调速的主动安全辅助系统的控制方法，应用于一本车的一车上系统中，当检测到该本车的周围有至少一他车时，其特征在于，该控制方法包括下列步骤：
根据多个环境检测信息，利用一他车轨迹估测模块计算该本车与一车道中心的偏移量，并估测该至少一他车的他车轨迹；
利用一意图分析模块将该至少一他车轨迹与至少一车道拟合，判断该至少一他车将会同车道前进、同车道转弯或切换车道意图，再将该至少一他车轨迹与该本车的动态轨迹拟合，根据该至少一他车的意图及轨迹拟合的结果，从该至少一他车中找出是否有会影响该本车行进的一目标车，若有该目标车，则计算该本车维持定距、定速或预调速的至少一控制参数；
利用一预调速模块接收该控制参数，同时参考该本车的速度、侧向加速度、与该车道中心的偏移量及多个状态信息，计算该本车的一目标速度；
利用一目标追随决策模块根据该至少一目标车的意图、该本车的动态轨迹、该控制参数及该目标速度，进行判断该本车的方向盘、油门及刹车的应对控制决策。
12.如权利要求11所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，该至少一他车包括前车及左右相邻车道的邻车。
13.如权利要求11所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，多个所述环境检测信息包括车道线检测结果、车道线模型、他车的车宽辨识结果、纵侧向的相对速度及相对距离一系列他车信息及该本车的运动状态信息。
14.如权利要求13所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，该他车轨迹估测模块将多个所述环境检测信息代入四维欧几里得整合坐标转换公式中，将时间与空间坐标整合，再利用公式
求得该至少一他车未来的轨迹，其中xi,t为第i个他车过去一段时间的前t-的他车信息，P(t)为以时间t为参数的二次函数。
15.如权利要求13所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，该意图分析模块将多个所述环境检测信息代入四维欧几里得整合坐标转换公式中，将时间与空间坐标整合后，再判断该至少一他车存在于该本车目前行驶的车道的车道内侧、车道外侧靠左或车道外侧靠右，以进行车道拟合。
16.如权利要求11所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，该预调速模块根据该本车与该至少一他车的一跟车距离、相邻车道的平均车流速度、道路曲率一系列状态信息，结合该本车的速度、侧向加速度及该意图分析模块所判断的该至少一他车的意图，判断该至少一他车与该本车的距离是否在一安全范围内，以调整该本车的速度，得到该目标速度，若该本车周围无他车则计算一舒适速度作为该目标速度。
17.如权利要求11所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，该目标追随决策模块包括一侧向整合决策模块、一纵向整合决策模块及一车辆动态限制模块，该侧向整合决策模块决定该方向盘的控制方式，该纵向整合决策模块则决定该刹车及油门的控制方式。
18.如权利要求17所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，该侧向整合决策模块判断该车道的车道线是否存在，若存在，则根据一前车的检测结果决定跟随该前车或该车道线前进，并行驶于该车道的中心位置，若车道线检测失败，则决定该本车跟随该前车。
19.如权利要求17所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，该纵向整合决策模块计算该本车与该至少一他车的一碰撞距离及一碰撞时间，进行刹车或控制油门加速或减速的决策。
20.如权利要求17所述的预调速的主动安全辅助系统的控制方法，其特征在于，该车辆动态限制模块接收该侧向整合决策模块及该纵向整合决策模块的判断结果，并计算一纵向限制的车速及一侧向限制的方向盘转角。
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