CN110979277A - 基于前方车辆状态的防追尾系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于前方车辆状态的防追尾系统。该基于前方车辆状态的防追尾系统包括：接收N辆前方车辆的前方车辆行驶信息的接收单元，其中，所述N辆前方车辆与本车位于相同车道内，且N≥2；采集本车行驶信息的本车信息采集单元；根据所述N辆前方车辆的所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算各个相邻车辆之间的碰撞时间，并基于各个相邻车辆之间的碰撞时间来判断是否需要对所述本车进行制动的处理单元；以及基于所述处理单元的判断结果进行制动的制动单元。本发明还涉及基于前方车辆状态的防追尾方法。根据本发明能更大程度地避免多车追尾事故的发生。

Description

基于前方车辆状态的防追尾系统及方法
技术领域
本发明涉及基于前方车辆状态的防追尾系统及方法。
背景技术
车辆行驶过程中经常会发生多车追尾的事故，尤其对于高速公路而言，由于车速很快驾驶员往往来不及反应，这一事故形态就尤为严重。
现有自动紧急刹车系统(AEB)用于避免追尾碰撞或者减轻追尾碰撞所造成的伤害，但是对于应对多车追尾事故往往效果不佳。其原因在于，自动紧急刹车系统仅仅基于本车和前车的行驶状况来判断是否执行制动操作。若可以提前预知本车车道内的前方N辆车的行驶状况，并据此作出更合理的制动策略，无疑将更大程度地避免多车追尾事故的发生。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种基于前方车辆状态的防追尾系统及方法，其基于前方多辆(两辆以上)车辆的实时状态来确定制动策略，从而提高驾驶的安全性。
根据本发明一个方面，提供一种基于前方车辆状态的防追尾系统，包括：接收单元，该接收单元接收N辆前方车辆的前方车辆行驶信息，其中，所述N辆前方车辆与本车位于相同车道内，且N≥2；本车信息采集单元，该本车信息采集单元采集本车行驶信息；处理单元，该处理单元根据所述N辆前方车辆的所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算各个相邻车辆之间的碰撞时间，并基于各个相邻车辆之间的碰撞时间来判断是否需要对所述本车进行制动；以及制动单元，该制动单元基于所述处理单元的判断结果进行制动。
从而能够基于前方多辆(两辆以上)车辆的实时状态来确定制动策略，很大程度地避免多车追尾事故的发生，提高驾驶的安全性。
优选地，所述处理单元包括：第一计算单元，该第一计算单元基于所述前方车辆行驶信息以距所述本车由近及远的方向分别计算所述N辆前方车辆中相邻的第i辆车辆与第i+1辆车辆之间的前车碰撞时间TTCi-i+1，其中，i为1，2，……，N-1；第二计算单元，该第二计算单元基于所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算所述本车与所述N辆前方车辆中的距所述本车最近的第1辆车辆之间的本车碰撞时间TTCA；以及判断单元，若满足以下第一条件或第二条件，则该判断单元判断为需要对所述本车进行制动，
第一条件：TTCi-i+1<T且
Figure BDA0002319661590000021
第二条件：TTCA＜T，
其中，T为预先设定的阈值。
优选地，所述前方车辆行驶信息至少包含所述N辆前方车辆的位置及速度信息，并且所述本车行驶信息至少包含本车的位置及速度信息。
优选地，所述前车碰撞时间TTCi-i+1基于所述第i辆车辆与所述第i+1辆车辆的相对距离及相对速度来计算获得，所述本车碰撞时间TTCA基于所述本车与所述第1辆车辆的相对距离及相对速度来计算获得。
优选地，所述前方车辆行驶信息基于车车间通信从所述N辆前方车辆获得。
优选地，所述前方车辆行驶信息基于路车间通信从各种基础设施获得。
根据本发明的另一个方面，提供一种基于前方车辆状态的防追尾方法，包括如下步骤：接收步骤，该接收步骤接收N辆前方车辆的前方车辆行驶信息，其中，所述N辆前方车辆与本车位于相同车道内，且N≥2；本车信息采集步骤，该本车信息采集步骤采集本车行驶信息；处理步骤，该处理步骤根据所述N辆前方车辆的所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算各个车辆之间的碰撞时间，并基于各个车辆之间的碰撞时间来判断是否需要对所述本车进行制动；以及制动步骤，该制动步骤基于所述处理单元的判断结果进行制动。
优选地，所述处理步骤包括如下步骤：第一计算步骤，该第一计算步骤基于所述前方车辆行驶信息分别计算所述N辆前方车辆中的第i辆车辆与第i+1辆车辆之间的前车碰撞时间TTCi-i+1，其中，i为1，2，……，N-1；第二计算步骤，该第二计算步骤基于所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算所述本车与所述N辆前方车辆中的第1辆车辆之间的本车碰撞时间TTCA；以及判断步骤，该判断步骤中，若满足以下第一条件或第二条件，则判断为需要对所述本车进行制动，
第一条件：TTCi-i+1<T且
Figure BDA0002319661590000022
第二条件：TTCA＜T，
其中，T为预先设定的阈值。
根据本发明，可以预知本车车道内的N辆前方车辆的实时行驶状况，并据此作出更合理的制动策略，从而更大程度地避免多车追尾事故的发生，提高驾驶的安全性。
附图说明
图1是表示本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾系统的结构的示意性框图。
图2是用于说明本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾系统的一种驾驶场景。
图3是用于说明本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾系统的另一种驾驶场景。
图4是用于说明本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾系统的又一种驾驶场景。
图5是本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾方法的流程图。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
图1是本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾系统的结构的示意性框图。如图1所示，基于前方车辆状态的防追尾系统100包括接收单元110、本车信息采集单元120、处理单元130及制动单元140。其中，接收单元110用于接收与本车A处于相同车道内的N辆前方车辆的前方车辆行驶信息D1，本实施例中N为3，即、接收单元110用于接收本车A前方的3辆车辆的前方车辆行驶信息D1；本车信息采集单元120用于采集本车行驶信息D2；处理单元130基于本车前方的3辆车辆的前方车辆行驶信息D1及本车行驶信息D2，判断本车A与前方车辆是否存在发生碰撞的风险，是否需要对本车A进行制动；制动单元140在处理单元130判断为需要对本车A进行制动的情况下，对本车A实施制动。
具体而言，接收单元110基于路车间通信从基础设施例如安装于路边的摄像头、雷达等接收3辆前方车辆的前方车辆行驶信息D1，并将接收到的前方车辆行驶信息D1传输至处理单元130。该前方车辆行驶信息D1包括车辆基本信息(包括车辆位置、车速、航向角等)、车辆制动信息(包括车辆制动开始时刻、车辆加速度变化信息等)、车辆转向信息(包括车辆转向开始时刻、车辆转向角变化信息等)和车辆轨迹信息等。
本车信息采集单元120采集本车行驶信息D2并传输至处理单元130，其包括多个传感器和全球定位系统(Global Positioning System、GPS)等。本车信息采集单元120采集的本车行驶信息D2包括本车A的车辆基本信息、车辆制动信息、车辆转向信息和车辆轨迹信息等。
处理单元130包括第一计算单元131、第二计算单元132及判断单元133。其中，第一计算单元131基于从接收单元110传输而来的前方车辆行驶信息D1，以距本车由近及远的方向分别计算N辆前方车辆中的两辆相邻(第i辆与第i+1辆)车辆之间的前车碰撞时间TTCi-i+1，其中i为1，2，……，N-1。本实施例中，以距本车由近及远的方向分别计算3辆前方车辆中的第1辆与第2辆车辆之间的前车碰撞时间TTC1-2、第2辆与第3辆车辆之间的前车碰撞时间TTC2-3。第二计算单元132基于从本车信息采集单元120传输而来的本车行驶信息D2及前方车辆行驶信息D1来计算本车A与最邻近本车A的前方车辆(第1辆)之间的碰撞时间TTCA。判断单元133判断是否满足以下条件之一。
第一条件：TTCi-i+1<T且
Figure BDA0002319661590000041
第二条件：TTCA＜T，
其中，T为预先设定的阈值。
若满足上述条件之一，则判断单元133判断为需要对本车A进行制动。上述阈值T是基于试验等而被预先设定的。
制动单元140在处理单元130判断为需要对本车A进行制动的情况下，对本车A实施制动。
本实施例中，第一计算单元131根据第i辆与第i+1辆车辆的速度以及相对距离计算它们之间的前车碰撞时间TTCi-i+1，并且第二计算单元132根据本车A与最邻近本车A的第1辆车辆的速度以及相对距离计算碰撞时间TTCA。在一些实施例中为了使前车碰撞时间TTCi-i+1以及碰撞时间TTCA的计算更加精确，可以在利用对应车辆的速度以及相对距离的基础上，引入对应车辆的加速度以及一些其他的速度补偿来进行计算。
图2至图4是用于说明本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾系统的几种驾驶场景。基于图2至图4，对处理单元130的处理内容进行详细说明。
在图2所示的驾驶场景下，第一计算单元131根据车辆1(第1辆车辆)与车辆2(第2辆车辆)的速度以及相对距离计算它们之间的前车碰撞时间TTC1-2，并根据车辆2(第2辆车辆)与车辆3(第3辆车辆)的速度以及相对距离计算它们之间的前车碰撞时间TTC2-3。第二计算单元132根据本车A与最邻近本车A的前方车辆(车辆1)的速度以及相对距离计算它们之间的碰撞时间TTCA。判断单元133判断是否满足以下条件之一。
第一条件：TTCi-i+1<T且
Figure BDA0002319661590000051
第二条件：TTCA＜T，
其中，T为预先设定的阈值。
在图2所示的情况下，由于前车碰撞时间TTC1-2小于阈值T且碰撞时间TTCA小于等于(2T-TTC1-2)，因此判断单元133判断为需要对本车A进行制动。
在图3所示的情况下，第一计算单元131及第二计算单元132同样地计算前车碰撞时间TTC1-2、前车碰撞时间TTC2-3、碰撞时间TTCA。由于前车碰撞时间TTC2-3小于阈值T且碰撞时间TTCA小于等于(3T-TTC1-2-TTC2-3)，因此判断单元133判断为需要对本车A进行制动。
在图4所示的情况下，第一计算单元131及第二计算单元132同样地计算前车碰撞时间TTC1-2、前车碰撞时间TTC2-3、碰撞时间TTCA。由于前车碰撞时间TTC1-2、TTC2-3小于阈值T且碰撞时间TTCA小于等于(3T-TTC1-2-TTC2-3)，因此判断单元133也判断为需要对本车A进行制动。
接着，基于图5对本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾方法进行详细说明。
图5是本发明的实施例所涉及的基于前方车辆状态的防追尾方法的流程图。
首先，基于前方车辆状态的防追尾系统100以预先设定的周期t进行系统初始化，包括对作为硬件的各种相关传感器的自检以及对软件的各个参数的初始化(S101)。在完成系统初始化后，从步骤S101前进至步骤S102。
步骤S102中，利用接收单元110接收与本车A位于相同车道内的3辆前方车辆的前方车辆行驶信息D1，并将前方车辆行驶信息D1提供给处理单元130，然后前进至步骤S103。
步骤S103中，利用本车信息采集单元120采集本车行驶信息D2，并将本车行驶信息D2提供给处理单元130，然后前进至步骤S104。
步骤S104中，利用第一计算单元131及第二计算单元132计算前车碰撞时间TTC1-2、前车碰撞时间TTC2-3、碰撞时间TTCA，然后利用判断单元133判断是否满足以下条件之一。
第一条件：TTCi-i+1<T且
Figure BDA0002319661590000061
第二条件：TTCA＜T，
其中，T为预先设定的阈值。
若满足上述条件之一(步骤S104为“是”)，则判断单元133判断为需要对本车A进行制动，并前进至步骤S105。若不满足上述条件(步骤S104为“否”)，则判断单元133判断为不需要对本车A进行制动，并返回至步骤S101。
步骤S105中，利用制动单元140对本车A进行制动减速，然后返回至步骤S101。
由此，以预先设定的周期t循环执行上述步骤S101～S105。
为了提高驾驶的安全性，需要根据N辆前方车辆的实时状态来判断是否会有追尾的风险，并确定制动策略，因此，需要以很短的周期t来执行上述步骤，该预先设定的周期t优选设为几毫秒，更优选设为零点几毫秒。从而能作出更合理的制动策略，更大程度地避免多车追尾事故的发生。
此外，本实施例中，基于与本车A处于相同车道内的3辆前方车辆的实时状态来确定制动策略，但本发明并不限于此，基于与本车处于相同车道内的N辆(N≥2)前方车辆的实时状态来确定制动策略即可。也就是说，可以基于与本车处于相同车道内的2辆前方车辆的实时状态来确定制动策略，也可以基于与本车处于相同车道内的4辆以上前方车辆的实时状态来确定制动策略。
此外，阈值T可以根据对车辆安全等级的要求、试验等而自由设定，并不限定于某一值。
此外，本实施例中，在TTCi-i+1<T且
Figure BDA0002319661590000062
的情况下，才进行制动减速。也就是说，即使TTCi-i+1<T小于阈值T，若
Figure BDA0002319661590000063
Figure BDA0002319661590000064
则不进行制动减速。但也可以替换成其他条件。
本实施例中，通过路车间通信从基础设施例如安装于路边的摄像头、雷达等接收3辆前方车辆的前方车辆行驶信息D1，但并不限于此，也可以通过车车间通信等从其他车辆接收前方车辆行驶信息D1。
本发明实施例所涉及的部分可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行相互替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种基于前方车辆状态的防追尾系统，其特征在于，包括：
接收单元，该接收单元接收N辆前方车辆的前方车辆行驶信息，其中，所述N辆前方车辆与本车位于相同车道内，且N≥2；
本车信息采集单元，该本车信息采集单元采集本车行驶信息；
处理单元，该处理单元根据所述N辆前方车辆的所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算各个相邻车辆之间的碰撞时间，并基于各个相邻车辆之间的碰撞时间来判断是否需要对所述本车进行制动；以及
制动单元，该制动单元基于所述处理单元的判断结果进行制动。
2.如权利要求1所述的基于前方车辆状态的防追尾系统，其特征在于，
所述处理单元包括：
第一计算单元，该第一计算单元基于所述前方车辆行驶信息以距所述本车由近及远的方向分别计算所述N辆前方车辆中相邻的第i辆车辆与第i+1辆车辆之间的前车碰撞时间TTCi-i+1，其中，i为1，2，……，N-1；
第二计算单元，该第二计算单元基于所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算所述本车与所述N辆前方车辆中的距所述本车最近的第1辆车辆之间的本车碰撞时间TTCA；以及
判断单元，若满足以下第一条件或第二条件，则该判断单元判断为需要对所述本车进行制动，
第一条件：TTCi-i+1<T且
Figure FDA0002319661580000011
第二条件：TTCA＜T，
其中，T为预先设定的阈值。
3.如权利要求1或2所述的基于前方车辆状态的防追尾系统，其特征在于，
所述前方车辆行驶信息至少包含所述N辆前方车辆的位置及速度信息，并且所述本车行驶信息至少包含本车的位置及速度信息。
4.如权利要求3所述的基于前方车辆状态的防追尾系统，其特征在于，
所述前车碰撞时间TTCi-i+1基于所述第i辆车辆与所述第i+1辆车辆的相对距离及相对速度来计算获得，
所述本车碰撞时间TTCA基于所述本车与所述第1辆车辆的相对距离及相对速度来计算获得。
5.如权利要求1或2所述的基于前方车辆状态的防追尾系统，其特征在于，
所述前方车辆行驶信息基于车车间通信从所述N辆前方车辆获得。
6.如权利要求1或2所述的基于前方车辆状态的防追尾系统，其特征在于，
所述前方车辆行驶信息基于路车间通信从各种基础设施获得。
7.一种基于前方车辆状态的防追尾方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收步骤，该接收步骤接收N辆前方车辆的前方车辆行驶信息，其中，所述N辆前方车辆与本车位于相同车道内，且N≥2；
本车信息采集步骤，该本车信息采集步骤采集本车行驶信息；
处理步骤，该处理步骤根据所述N辆前方车辆的所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算各个车辆之间的碰撞时间，并基于各个车辆之间的碰撞时间来判断是否需要对所述本车进行制动；以及
制动步骤，该制动步骤基于所述处理单元的判断结果进行制动。
8.如权利要求7所述的基于前方车辆状态的防追尾方法，其特征在于，
所述处理步骤包括如下步骤：
第一计算步骤，该第一计算步骤基于所述前方车辆行驶信息分别计算所述N辆前方车辆中的第i辆车辆与第i+1辆车辆之间的前车碰撞时间TTCi-i+1，其中，i为1，2，……，N-1；
第二计算步骤，该第二计算步骤基于所述前方车辆行驶信息及所述本车行驶信息计算所述本车与所述N辆前方车辆中的第1辆车辆之间的本车碰撞时间TTCA；以及
判断步骤，该判断步骤中，若满足以下第一条件或第二条件，则判断为需要对所述本车进行制动，
第一条件：TTCi-i+1<T且
Figure FDA0002319661580000031
第二条件：TTCA＜T，
其中，T为预先设定的阈值。
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