CN110861640A - 确定自主车辆的碰撞的风险情况的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供确定自主车辆的碰撞的风险情况的系统和方法。所述方法包括识别前方车辆，以及测量包括行驶车辆与前方车辆之间的距离或相对速度的变量因子。基于变量因子来确定是否能够通过转向或制动来避免碰撞。

Description

确定自主车辆的碰撞的风险情况的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求2018年8月27日提交的韩国专利申请No.10-2018-0100676的优先权，所述专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及确定自主车辆的碰撞的风险情况以用于防止行驶的自主车辆与前方车辆之间的碰撞的系统和方法，并且具体地涉及确定自主车辆的碰撞的风险情况的方法，所述方法考虑了通过转向或制动不能够防止碰撞的情况。

背景技术

自主车辆(autonomous vehicle)是识别道路并在驾驶员未控制制动器、方向盘、加速器踏板等的情况下自动行驶的车辆。已经开发了一种设备和算法，其用于识别行驶环境以进行安全行驶、产生行驶路径、以及识别障碍物或前方车辆并避免与障碍物或前方车辆碰撞。然而，自主车辆以下方面具有限制：在驾驶员未处于车辆内的情况下，检测风险情况以及确定是否需要紧急制动而不取决于人的确定能力。

相关领域中的已开发技术教导了一种用于确定车辆的紧急制动情况的方法和设备，并且提供了一种用于以下的方法和设备：通过由风险指数计算单元基于传感器单元所识别的障碍物计算风险指数来确定自主车辆的紧急制动情况，并且由风险指数校正单元校正风险指数，以及确定是否需要紧急制动。

然而，在相关领域的技术中，风险指数的计算仅执行对其中通过制动可避免与前方车辆碰撞的情况的检测，并且在假设可以通过制动来避免碰撞的情况下实现校正风险指数的过程。因此，在不能通过制动来避免碰撞的区域中，可能无法防止事故。

发明内容

本发明提供了一种确定与自主车辆的碰撞的风险情况的方法，所述方法将通过转弯来使行驶车辆的行驶方向转向或者通过制动来减小行驶车辆的速度不可避免与前方车辆碰撞的区域考虑为风险情况。

本发明的示例性实施例提供了一种确定自主车辆的碰撞的风险情况的方法，所述方法可以包括：由传感器单元识别位于行驶车辆前面的前方车辆，以及测量包括所述行驶车辆与所述前方车辆之间的距离或相对速度的变量因子(variable factor)；以及确定是否可以通过转向来避免碰撞，其中风险情况确定单元基于所述变量因子确定是否可以通过使所述行驶车辆的行驶方向转向来避免与所述前方车辆的碰撞，或者确定是否可以通过制动来避免碰撞，其中所述风险情况确定单元基于所述变量因子确定是否可以通过所述行驶车辆的制动来避免与所述前方车辆的碰撞，其中当不可能通过转向或制动避免碰撞时，所述风险情况确定单元将该情况确定为风险情况。

确定是否可以通过转向来避免碰撞的过程可以包括当γ_req>γ_max时，由所述风险情况确定单元确定不可能通过转向来避免碰撞(γ_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆的碰撞所需的横摆角速度(yaw rate)要求，并且γ_max是通过在行驶车辆所处的路面上使行驶车辆的行驶方向转向可获得的横摆角速度极限)。

确定是否可以通过转向来避免制动的过程可以包括当S_req<S_brk时，由所述风险情况确定单元确定不可能通过制动来避免碰撞(S_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆的碰撞所需的距离要求，并且S_brk是在所述行驶车辆执行制动后的移动距离)。

确定是否可以通过转向来避免碰撞的过程还可以包括：由计算单元基于所述行驶车辆行驶的路面的摩擦系数和所述行驶车辆的速度计算γ_max；由所述计算单元计算θ_req(θ_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆的碰撞所需的横向角(transverse angle)要求)并计算γ_req；以及由所述风险情况确定单元将γ_max的值与γ_req的值进行比较。

附加地，确定是否可以通过转向来避免制动的过程可以包括：由计算单元基于所述距离计算S_req；由所述计算单元基于所述相对速度以及基于相对速度计算的距碰撞的时间的改变来计算S_brk；以及由所述风险情况确定单元将S_req的值与S_brk的值进行比较。

计算γ_req还可以包括：由所述计算单元基于所述距离和所述相对速度计算距碰撞的时间的改变；以及由校正单元通过反映关于所述行驶车辆的状态信息来校正时间的改变，并且关于所述行驶车辆的状态信息可以是所述行驶车辆的速度、所述前方车辆的速度和所述行驶车辆所处的路面的摩擦系数中的任何一个或多个。计算S_req还可以包括由校正单元通过反映关于所述行驶车辆的状态信息来校正所述距离，关于所述行驶车辆的状态信息可以是所述行驶车辆的速度、所述前方车辆的速度和所述路面的摩擦系数中的任何一个或多个。

根据包括前述配置的本发明，确定了不可能通过转弯或制动来避免碰撞的情况，并因此可以降低自主车辆的事故风险。另外，根据本发明，当确定风险情况时，可以校正到实际碰撞所花费的时间和距离以确保驾驶稳定性。此外，根据本发明，当确定风险情况时，考虑了驾驶所述行驶车辆的路面的状况，并因此可以改善确定风险情况的准确性。

附图说明

现在将参考附图中所示的本发明的示例性实施例来详细描述本发明的上述和其他特征，所述实施例在下文中仅通过图示给出并因此不是对本发明的限制，并且其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于确定自主车辆的碰撞的风险情况的系统的图示；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的确定自主车辆的碰撞的风险情况的方法的图示；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的自主车辆和前方车辆的行为的图示；

图4是示出根据本发明的示例性实施例的风险情况确定操作的流程图，其中执行了通过转向的避免或通过制动的避免；

图5是示出根据本发明的示例性实施例的计算横摆角速度要求γ_req的过程的流程图；以及

图6是示出根据本发明的示例性实施例的计算距离要求S_req的过程的流程图。

具体实施方式

应当理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆(诸如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车；包括各种船和船舶的水运工具；飞行器等)，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他代用燃料车辆(例如，源自除了石油之外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动力车辆。

尽管示例性实施例被描述为使用多个单元以执行示例性过程，但应当理解的是，示例性过程也可以由一个或多个模块执行。附加地，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置成存储模块，并且处理器被特别地配置成执行所述模块以执行以下进一步描述的一个或多个过程。

此外，本发明的控制逻辑可以体现为计算机可读介质上的非暂态计算机可读介质，其包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可分布在网络耦接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式来存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器区域网(CAN)。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不意图为对本发明的限制。如本文所用，除非上下文另外明确说明，否则单数形式“一”和“所述”意欲也包括复数形式。应当进一步理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时规定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

除非具体说明或从上下文中显而易见，如本文所使用的，术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准差内。“约”可以被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外根据上下文是清楚的，否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。

在下文中，将参考附图中描述的内容对本发明进行详细地描述。然而，本发明不受示例性实施例的约束或限制。在每个附图中建议的相同附图标记表示执行基本相同功能的构件。

通过以下描述，本发明的目的和效果可以被自然地理解或者可以变得更清楚，并且本发明的目的和效果不限于以下描述。在描述本发明时，可以省略与本发明相关的公知技术的详细说明以避免不必要地模糊本发明的主题。

图1示出了本发明的用于确定自主车辆的碰撞的风险情况的系统100。参考图1，本发明的用于确定自主车辆的碰撞的风险情况的系统100可以包括传感器单元10、计算单元20、校正单元30或风险情况确定单元40。车辆的控制器可以被配置成操作系统的每个单元。

传感器单元10可以被配置成通过利用诸如相机、激光扫描器和雷达的设备，基于图像信息、激光感测信息、雷达接收信息等来感测行驶车辆的行驶环境信息。然而，包括在传感器单元10中的设备不限于此，并且可以包括能够检测车辆周围环境的所有传感器。计算单元20可以被配置成基于由传感器单元10识别的行驶车辆的行驶环境信息基于预先输入的等式执行一系列计算过程以确定自主车辆的碰撞的风险情况，并且导出用于确定自主车辆的碰撞的风险情况的结果值。特别地，计算单元20可以由系统的控制器操作。

校正单元30可以被配置成在由计算单元20导出结果值的过程期间，通过反映由传感器单元10识别的行驶环境信息(诸如行驶车辆的速度、前方车辆的速度、或正在驾驶该行驶车辆的道路的摩擦系数)来校正与碰撞相距的时间和与碰撞相距的距离的改变，由此改善确定风险情况的准确性。风险情况确定单元40可以被配置成从传感器单元10、计算单元20或校正单元30接收信息，并且确定行驶车辆是否能够避免与前方车辆的碰撞。

由传感器单元10、计算单元20、校正单元30或风险情况确定单元40收发信息的方法可以通过诸如控制器局域网(CAN)通信的通信方法来执行，但不限于此。图2是示出本发明的确定自主车辆的碰撞的风险情况的方法的图示。

参考图2，传感器单元10可以被配置成识别位于行驶车辆或主车辆前面的前方车辆(S10)，并且然后测量行驶车辆与前方车辆之间的距离或相对速度，其是车辆的变量因子(S20)。然后，风险情况确定单元40可以被配置成通过基于变量因子确定行驶车辆是否能够通过使行驶方向转向来避免与前方车辆的碰撞、或者通过基于变量因子确定行驶车辆是否能够通过制动来避免与前方车辆的碰撞，执行风险情况确定操作S30。当不可通过车辆的转向或制动来避免碰撞时，风险情况确定单元40可以被配置成将情况确定为风险情况。

图3是示出本发明的自主车辆和前方车辆的行为的图示。参考图3，由传感器单元10测量的变量因子可以用于确定与本发明的自主车辆的碰撞的风险情况。具体地，V表示行驶车辆的速度，VF表示前方车辆的速度，W是道路宽度，W’是前方车辆的宽度，ΔS表示行驶车辆与前方车辆之间的距离。前述V、VF、W、W’和ΔS可以通过传感器单元10的各种传感器设备(例如，相机装置和车轮转速传感器)来测量。

图4是示出本发明的风险情况确定操作S30的流程图，其中执行了通过转向的避免或通过制动的避免。参考图4，风险情况确定单元40可以被配置成确定是否可以通过转向来避免碰撞以及确定是否可以通过制动来避免碰撞(无论顺序如何)，并且当不可能执行通过转向的避免和通过制动的避免中的任何一个时，风险情况确定单元40可以被配置成将情况确定为风险情况(S300)。

在确定是否可以通过转向来避免碰撞的过程中，当γ_req>γ_max时，风险情况确定单元40可以被配置成确定不可通过转向来避免碰撞。具体地，γ_req表示由行驶车辆避免与前方车辆的碰撞所需的横摆角速度要求，并且γ_max表示通过在驾驶行驶车辆的路面上使行驶车辆的行驶方向转向可获得的横摆角速度极限。具体地，γ_max可以通过下面的等式1计算。

其中，μ是驾驶行驶车辆的路面的摩擦系数，g是重力加速度，并且V是行驶车辆的速度。

确定是否可以通过转向来避免碰撞还可以包括：过程S311，即由计算单元20基于驾驶行驶车辆的路面的摩擦系数和行驶车辆的速度通过等式1计算γ_max；过程S313，即由计算单元20计算θ_req并计算γ_req；以及过程S315，即由风险情况确定单元将γ_max的值与γ_req的值进行比较(γ_req>γ_max)。具体地，θ_req表示由行驶车辆避免与前方车辆的碰撞所需的横向角要求，并且可以通过下面的等式2计算。

参考图3，由行驶车辆避免与前方车辆的碰撞所需的横向角要求θ_req的值可以如下所述的那样计算。具体地，θ_req的值可以通过前方车辆的车辆宽度W’以及行驶车辆与前方车辆之间的距离ΔS的反正切值来计算，但θ_req的值可以通过增加反正切结果值的值而被设置为大于避免碰撞所需的离去角(departure angle)。为了确保安全的目的，这是通过用比实际要求的离去角更大的余量来设置避免碰撞所需的横向角度要求来进行的。

因此，θ_req的值可以使用大于W’的道路宽度W来计算，或者可以通过使用W’与W之间的值来计算。此外，γ_req可以通过使用θ_req的值，通过下面的等式3来计算。

其中，t是距碰撞的时间，并且TSM是用于避免碰撞的安全余量的时间，通过反映关于行驶车辆的状态信息来校正时间的改变，这将在下面描述。换言之，当通过反映由传感器单元10测量的当前行驶情况来计算的γ_req大于作为在当前路面情况下通过行驶车辆的线性行为可获得的最大横摆角速度的γ_max时，行驶车辆可以被确定为在当前路面情况下不能够通过线性行为(通过使行驶方向转向)避免与前方车辆的碰撞，并且因此，风险情况确定单元40可以被配置成将情况确定为风险情况(S317)。

在确定是否可以通过制动来避免碰撞时，当S_req<S_brk时，风险情况确定单元40可以被配置成确定不可通过制动来避免碰撞。S_req是由行驶车辆避免与前方车辆的碰撞所需的距离要求，并且S_brk是指在行驶车辆执行制动后的移动距离。具体地，S_req和S_brk可以通过下面的等式4和5来计算。

s_req＝ΔS-DSM

其中，DSM是用于避免碰撞的安全余量的距离，通过反映关于行驶车辆的状态信息来校正时间的改变，这将在下面描述。

确定是否可以通过制动来避免碰撞还可以包括：过程S321，即由计算单元20基于距离计算Sre_q；过程S323，即由计算单元20基于相对速度以及基于相对速度计算的距碰撞的时间的改变来计算S_brk；以及过程S325，即由风险情况确定单元40将S_req的值与S_brk的值进行比较(S_req<S_brk)。

换言之，当行驶车辆在当前路面情况下制动后的移动距离S_brk大于通过反映由传感器单元10测量的当前行驶情况来计算的避免碰撞所需的距离S_req时，与前方车辆的碰撞可以被确定为在当前路面情况下不可通过行驶车辆的制动来避免，并且因此，风险情况确定单元40可以被配置成将情况确定为风险情况(S317)。

因此，可以执行确定是否可以通过转向来避免碰撞的过程以及确定是否可以通过制动来避免碰撞的过程，并且从而，响应于确定通过转向的避免和通过制动的避免中的任何一个是不可能的，风险情况确定单元40可以被配置成将情况确定为风险情况(S317)，并且可以终止本发明的例程。

尽管未在附图中示出，但本发明还可以包括用于在本发明的确定自主车辆的碰撞的风险情况的方法终止后，处理其中不可能通过转向或一般制动方法来避免碰撞的情况的机构。

图5是示出本发明的计算横摆角速度要求的过程S313的流程图。下面描述的方法可以由控制器执行。参考图5，计算γ_req的过程还可以包括：过程S3131，即由传感器单元10感测关于行驶车辆的状态信息；过程S3133，即由计算单元20基于距离和相对速度计算距碰撞的时间的改变；以及过程S3135，即由校正单元30反映关于行驶车辆的状态信息并校正时间的改变。

关于行驶车辆的状态信息可以是行驶车辆的速度、前方车辆的速度和路面的摩擦系数中的任何一个或多个，但不限于此，并且根据安装在传感器单元10上的装置，关于行驶车辆的状态信息还可以包括车辆的重量、车辆的速度、轮胎压力、制动压力等，并且关于行驶车辆的状态信息可以作为变量数据存储在风险情况确定单元40中。具体地，γ_req可以通过下面的等式计算，如上所述。

具体地，TSM可以通过变量数据来设置，并且预期直到实际碰撞所花费的Δt的值被校正，以及γ_req被计算为大于实际避免碰撞所需的横摆角速度以确保安全。

图6示出了本发明的计算距离要求的过程S321。参考图6，计算S_req的过程还可以包括：过程S3211，即由传感器单元10感测关于行驶车辆的状态信息；以及过程S3213，即由校正单元30反映关于行驶车辆的状态信息并校正距离。S_req可以通过下面的等式计算，如上所述。

s_req＝ΔS-DSM

具体地，DSM可以通过与TMS的方法相同的方法来设置，并且距实际碰撞的ΔS的值被校正，以及S_req被计算为小于实际避免碰撞所需的距离以确保安全。

在上文中，已经参考代表性的示例性实施例详细描述了本发明，但本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对示例性实施例进行各种修改。因此，本发明的范围不应当限于上述示例性实施例，而是应当由根据与权利要求等同的概念得出的所有改变或修改形式以及以下要描述的权利要求限定。

Claims (14)

1.一种确定自主车辆的碰撞的风险情况的方法，包括：

由传感器单元识别位于行驶车辆前面的前方车辆，以及测量包括所述行驶车辆与所述前方车辆之间的距离或相对速度的变量因子；

由控制器基于所述变量因子确定是否可以通过使所述行驶车辆的行驶方向转向来避免与所述前方车辆的碰撞，或者基于所述变量因子确定是否可以通过所述行驶车辆的制动来避免与所述前方车辆的碰撞；以及

当不可通过转向或制动来避免碰撞时，由所述控制器确定为风险情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定是否可以通过转向来避免碰撞包括：在γ_req>γ_max时，由所述控制器确定不可通过转向来避免碰撞，

其中γ_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆碰撞所需的横摆角速度要求，并且γ_max是通过在驾驶所述行驶车辆的路面上使所述行驶车辆的行驶方向转向可获得的横摆角速度极限。

3.根据权利要求1所述的方法，其中确定是否可以通过制动来避免碰撞包括：在S_req<S_brk时，由所述控制器确定不可通过制动来避免碰撞，

其中S_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆的碰撞所需的距离要求，并且S_brk是在所述行驶车辆执行制动后的移动距离。

4.根据权利要求2所述的方法，其中确定是否可以通过转向来避免碰撞还包括：

由所述控制器基于驾驶所述行驶车辆的路面的摩擦系数和所述行驶车辆的速度计算γ_max；

由所述控制器计算θ_req和γ_req；以及

由所述控制器将γ_max的值与γ_req的值进行比较，

其中θ_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆碰撞所需的横向角要求。

5.根据权利要求3所述的方法，其中确定是否可以通过制动来避免碰撞还包括：

由所述控制器基于所述距离计算S_req；

由所述控制器基于所述相对速度以及基于所述相对速度计算的距碰撞的时间的改变来计算S_brk；以及

由所述控制器将S_req的值与S_brk的值进行比较。

6.根据权利要求4所述的方法，其中计算γ_req还包括：

由所述控制器基于所述距离和所述相对速度计算距碰撞的时间的改变；以及

由所述控制器通过反映关于所述行驶车辆的状态信息来校正时间的改变，

其中关于所述行驶车辆的状态信息是所述行驶车辆的速度、所述前方车辆的速度和所述路面的摩擦系数中的任何一个或多个。

7.根据权利要求5所述的方法，其中计算S_req还包括：

由所述控制器通过反映关于所述行驶车辆的状态信息来校正所述距离，

其中关于所述行驶车辆的状态信息是所述行驶车辆的速度、所述前方车辆的速度和驾驶所述行驶车辆的路面的摩擦系数中的任何一个或多个。

8.一种用于确定自主车辆的碰撞的风险情况的系统，所述系统包括：

传感器单元，被配置成识别位于行驶车辆前面的前方车辆，以及测量包括所述行驶车辆与所述前方车辆之间的距离或相对速度的变量因子；以及

控制器，被配置成：

基于所述变量因子确定是否可以通过使所述行驶车辆的行驶方向转向来避免与所述前方车辆的碰撞，或者基于所述变量因子确定是否可以通过所述行驶车辆的制动来避免与所述前方车辆的碰撞；以及

当不可通过转向或制动来避免碰撞时，确定为风险情况。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器被配置成当γ_req>γ_max时确定不可通过转向来避免碰撞，其中γ_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆的碰撞所需的横摆角速度要求，并且γ_max是通过在驾驶所述行驶车辆的路面上使所述行驶车辆的行驶方向转向可获得的横摆角速度极限。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器被配置成当S_req<S_brk时确定不可通过制动来避免碰撞，其中S_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆的碰撞所需的距离要求，并且S_brk是在所述行驶车辆执行制动后的移动距离。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器还被配置成：

基于驾驶所述行驶车辆的路面的摩擦系数和所述行驶车辆的速度计算γ_max；

计算θ_req和γ_req；以及

将γ_max的值与γ_req的值进行比较，

其中θ_req是由所述行驶车辆避免与所述前方车辆的碰撞所需的横向角要求。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器还被配置成：

基于所述距离计算S_req；

基于所述相对速度以及基于所述相对速度计算的距碰撞的时间的改变来计算S_brk；以及

将S_req的值与S_brk的值进行比较。

13.根据权利要求11所述的系统，其中在计算γ_req时，所述控制器还被配置成：

基于所述距离和所述相对速度计算距碰撞的时间的改变；以及

通过反映关于所述行驶车辆的状态信息来校正时间的改变，

其中关于所述行驶车辆的状态信息是所述行驶车辆的速度、所述前方车辆的速度和所述路面的摩擦系数中的任何一个或多个。

14.根据权利要求12所述的系统，其中在计算S_req时，所述控制器还被配置成：

通过反映关于所述行驶车辆的状态信息来校正所述距离，

其中关于所述行驶车辆的状态信息是所述行驶车辆的速度、所述前方车辆的速度和驾驶所述行驶车辆的路面的摩擦系数中的任何一个或多个。

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