CN111258321A - 车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统及辅助安全驾驶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统及辅助安全驾驶方法。一种车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统，该系统包括C‑V2X模块、摄像头模块、车辆传感器、车载计算模块和云服务器，其中：C‑V2X模块，用于车辆与周围车辆及云服务器通信互联，并共享车辆当前位置信息；摄像头模块，用于获得驾驶员及车辆前进方向的环境；车辆传感器，用于感知车辆状态；车载计算模块，用于接收C‑V2X模块、摄像头模块及车辆传感器的数据，以判断是否需要取得车辆控制权进行自动驾驶；云服务器，接收C‑V2X发的请求支援的信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全驾驶系统，具体涉及一种车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统及辅助安全驾驶方法，属于汽车安全技术领域。
背景技术
在车辆发生爆胎等危险状况时，大部分驾驶员采取的操作可能都是急踩刹车，以期将车辆快速停下，这种操作在车速较慢的情况下，能够取得预期的效果，然而在车辆速度比较快的时候，如行驶在高速公路上时，这种操作会导致车辆失控，从而导致更大的事故。
在车辆驾驶员突发疾病而出现昏迷时，这是驾驶员将完全失去对车辆的控制，车辆处于无法控制的情况，容易对驾驶员以及车上其他乘客，路上行人以及其他车辆造成威胁。
发明内容
为了解决车辆出现爆胎或者驾驶员昏迷导致的车辆失控的情况，本发明提供了一种车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统及辅助安全驾驶方法。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统，该系统包括C-V2X模块、摄像头模块、车辆传感器、车载计算模块和云服务器，其中：
C-V2X模块，用于车辆与周围车辆及云服务器通信互联，并共享车辆当前位置信息；
摄像头模块，用于获得驾驶员及车辆前进方向的环境；
车辆传感器，用于感知车辆状态；
车载计算模块，用于接收C-V2X模块、摄像头模块及车辆传感器的数据，以判断是否需要取得车辆控制权进行自动驾驶；
云服务器，接收C-V2X发的请求支援的信息。
上述车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统基础上，C-V2X模块包括直接通信模块、5G通信模块以及定位模块；直接通信模块用于与周围车辆的直接通信，进行数据交换；5G通信模块连接云服务，在车辆失控后请求救援；定位模块用于定位车辆位置。
上述车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统基础上，云服务上部署有交警模块与急救模块。
上述车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统基础上，摄像头模块包括驾驶员摄像头与前置摄像头，驾驶员摄像头用于实时监控驾驶员的状态，前置摄像头用于拍摄车辆前进方向的具体环境，将数据传输到车载计算模块进行处理。
一种车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统进行车辆失控情况下的辅助安全驾驶方法，包括以下步骤：
S1.摄像头模块、车辆传感器获得数据并传输给车载计算模块，判断车辆是否需要被控制；
S2.在车辆取得控制权后，判断是否有障碍物以及附近车辆的状态数据；
S3.如果出行驶道路与方案达到预设值，则将车辆安全停靠，如果出行驶道路与方案未达到预设值，则重新执行步骤S2。
上述车辆失控情况下的辅助安全驾驶方法基础上，对于摄像头模块获得的视频数据通过数据总线传输给车载计算模块，车载计算模块通过MASK-R-CNN网络对视频中的内容进行识别，然后执行以下命令:
（a）车载计算模块通过MASK-R-CNN网络识别到本车正位于道路边缘时，车载计算模块直接发出制动指令，将车辆安全地停下；
（b）当车载计算模块识别到车辆未在道路边界，车载计算模块会进入第二次判断，通过C-V2X模块获取的数据，进行决策，控制车辆行进；
（c）车载计算模块若没有接收到C-V2X模块传输的数据，此时在车辆周围足够远的距离内没有其他车辆，此时车载计算模块可立即将车辆行驶到道路边缘并安全停车；
(d)车载计算模块接收到C-V2X模块传输的数据，根据数据中的车辆位置信息，计算两车的相对位置，若仅有位于本车前进方向前方的车辆，后方以及侧方位没有车辆，此时计算模块采取靠边停车的操作；
(e)车载计算模块通过C-V2X获取的数据分析到本车后方与侧方位均存在正常行驶的车辆，则根据距离以及车速进行判断。
上述车辆失控情况下的辅助安全驾驶方法基础上， (1)根据车速与距离判断，此时附近车辆与本车均保持安全距离：车速在100km/h以上时，安全车距在100米以上；车速在60km/h以上时，安全车距在数字上等于车速； 车速在50km/h左右时，安全车距不低于50米；车速在40km/h以下时，安全车距不低于30米；车速在20km/h以下时，安全车距不低于10米；此时采取正常的靠边停车控制；
(2)根据车速与距离判断，并不满足上述足够的安全距离，此时根据以下方法判断：
此方法根据交通部门所给的在不同道路条件下，不同车速所需要的制动距离，使用lasso回归与多线性拟合的方法所得到，其中：x：为道路附着系数，式中取值为0.5，为能适应各种道路条件；xt：为驾驶员反应时间，取平均值0.75；v：为通过C-V2X获取的其他车辆的速度；n：比例系数，取值为正整数，以5Km/h为分界线，速度每增加5Km/h,该比例系数需要在原来基础增加1；s：为所需要的制动距离；
通过以上计算出所需要的安全距离，与获取到的附近车辆与本车的距离进行判断，若侧后方的车辆距离能够满足所需要的安全距离，车载计算模块会进行变换车道操作，若该距离无法满足安全距离，车载计算模块将会保持车辆在本车道行驶，并进行轻制动，降低速度，同时不断进行上述所有判断行为。
本发明的优点在于：
1.车辆出现失控情况时，车载计算模块会对车辆进行控制，避免驾驶员的错误操作或者驾驶员根本不能操作所造成的损害。
2.C-V2X与摄像头，传感器多种数据获取方式。
3.部署于云服务器的交警模块与救援模块，可以在最短的时间内接收到求援信息，进行救援，减少伤亡。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明车辆爆胎导致的车辆失控情况示意图；
图2为本发明驾驶员昏厥导致的车辆失控情况示意图；
图3为本发明车辆失控后车载计算模块决策过程。
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。
正如背景技术所介绍的，现有技术中在车辆发生爆胎等危险状况以及在车辆驾驶员突发疾病而出现昏迷时，没有辅助安全驾驶系统及方法以避免驾驶员的错误操作或者驾驶员根本不能操作所造成的损害。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统，该系统包括C-V2X模块、摄像头模块、车辆传感器、车载计算模块和云服务器，其中：C-V2X模块，用于车辆与周围车辆及云服务器通信互联，并共享车辆当前位置信息；摄像头模块，用于获得驾驶员及车辆前进方向的环境；车辆传感器，用于感知车辆状态；车载计算模块，用于接收C-V2X模块、摄像头模块及车辆传感器的数据，以判断是否需要取得车辆控制权进行自动驾驶；云服务器，接收C-V2X发的请求支援的信息。
本实施例中，C-V2X模块包括直接通信模块、5G通信模块以及定位模块；直接通信模块用于与周围车辆的直接通信，进行数据交换；5G通信模块连接云服务，在车辆失控后请求救援；定位模块用于定位车辆位置。
本实施例中，云服务上部署有交警模块与急救模块。
本实施例中，摄像头模块包括驾驶员摄像头与前置摄像头，驾驶员摄像头用于实时监控驾驶员的状态，前置摄像头用于拍摄车辆前进方向的具体环境，将数据传输到车载计算模块进行处理。
一种利用车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统进行车辆失控情况下的辅助安全驾驶方法，包括以下步骤：
S1.摄像头模块、车辆传感器获得数据并传输给车载计算模块，判断车辆是否需要被控制；
S2.在车辆取得控制权后，判断是否有障碍物以及附近车辆的状态数据；
S3.如果出行驶道路与方案达到预设值，则将车辆安全停靠，如果出行驶道路与方案未达到预设值，则重新执行步骤S2。
对于摄像头模块获得的视频数据通过数据总线传输给车载计算模块，车载计算模块通过MASK-R-CNN网络对视频中的内容进行识别，然后执行以下命令:
（a）车载计算模块通过MASK-R-CNN网络识别到本车正位于道路边缘时，车载计算模块直接发出制动指令，将车辆安全地停下；
（b）当车载计算模块识别到车辆未在道路边界，车载计算模块会进入第二次判断，通过C-V2X模块获取的数据，进行决策，控制车辆行进；
（c）车载计算模块若没有接收到C-V2X模块传输的数据，此时在车辆周围足够远的距离内没有其他车辆，此时车载计算模块可立即将车辆行驶到道路边缘并安全停车；
(d)车载计算模块接收到C-V2X模块传输的数据，根据数据中的车辆位置信息，计算两车的相对位置，若仅有位于本车前进方向前方的车辆，后方以及侧方位没有车辆，此时计算模块采取靠边停车的操作；
(e)车载计算模块通过C-V2X获取的数据分析到本车后方与侧方位均存在正常行驶的车辆，则根据距离以及车速进行判断。
据距离以及车速进行判断方法如下：
(1)根据车速与距离判断，此时附近车辆与本车均保持安全距离：车速在100km/h以上时，安全车距在100米以上；车速在60km/h以上时，安全车距在数字上等于车速； 车速在50km/h左右时，安全车距不低于50米；车速在40km/h以下时，安全车距不低于30米；车速在20km/h以下时，安全车距不低于10米；此时采取正常的靠边停车控制；
(2)根据车速与距离判断，并不满足上述足够的安全距离，此时根据以下方法判断：
此方法根据交通部门所给的在不同道路条件下，不同车速所需要的制动距离，使用lasso回归与多线性拟合的方法所得到，其中：x：为道路附着系数，式中取值为0.5，为能适应各种道路条件；xt：为驾驶员反应时间，取平均值0.75；v：为通过C-V2X获取的其他车辆的速度；n：比例系数，取值为正整数，以5Km/h为分界线，速度每增加5Km/h,该比例系数需要在原来基础增加1；s：为所需要的制动距离；
通过以上计算出所需要的安全距离，与获取到的附近车辆与本车的距离进行判断，若侧后方的车辆距离能够满足所需要的安全距离，车载计算模块会进行变换车道操作，若该距离无法满足安全距离，车载计算模块将会保持车辆在本车道行驶，并进行轻制动，降低速度，同时不断进行上述所有判断行为。
实施例1
如图1所示，在车辆传感器实时获取着车辆状态数据，当车辆爆胎时，车辆传感器数据传输到车载计算模块，车载计算模块获取到车辆爆胎的信号时，会立即激活车辆的C-V2X模块以及摄像头模块，并通过CAN总线获取车辆的控制。
摄像头模块在激活后，拍摄车辆前方的道路情况，将数据传输到车载计算模块后，进行图像识别，并规划出车辆前方的可行驶区域，同时车辆C-V2X模块的直接通信功能能够与车辆周边车辆直接通信，主要获取车辆侧边以及后方车辆信息，是否有车辆，车辆行驶速度以及是否要变道，结合规划出的可行驶区域，计算出行驶道路与方案，尽快将车辆安全停下。
同时车辆C-V2X模块的定位模块通过GPS或者北斗导航系统等定位模块实时获取车辆的位置，并将位置信息与救援信息封装成JSON格式数据，通过5G通信模块传输到云服务器上，云服务器上的交警模块与救援模块接收到信息后，获取车辆位置，并根据位置通知最近的交通管理部门与医院部门，最快地派出救援力量，降低事故伤害。
实施例2
如图2所示， 摄像头模块中的驾驶员摄像头，自驾驶员启动车辆后始终保持工作状态，对驾驶员的状态进行实时监控，并将视频数据传输给车载计算模块，车载计算模块用图像识别的技术对视频进行分析处理，对驾驶员的实时状态进行判断，当驾驶员状态出现问题时，车载计算模块会采取前述流程，取得车辆控制权，控制车辆安全停下。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)
1.一种车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统，其特征在于，该系统包括C-V2X模块、摄像头模块、车辆传感器、车载计算模块和云服务器，其中：
C-V2X模块，用于车辆与周围车辆及云服务器通信互联，并共享车辆当前位置信息；
摄像头模块，用于获得驾驶员及车辆前进方向的环境；
车辆传感器，用于感知车辆状态；
车载计算模块，用于接收C-V2X模块、摄像头模块及车辆传感器的数据，以判断是否需要取得车辆控制权进行自动驾驶；
云服务器，接收C-V2X发的请求支援的信息。
2.根据权利要求1所述车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统，其特征在于：C-V2X模块包括直接通信模块、5G通信模块以及定位模块；直接通信模块用于与周围车辆的直接通信，进行数据交换；5G通信模块连接云服务，在车辆失控后请求救援；定位模块用于定位车辆位置。
3.根据权利要求1所述车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统，其特征在于：云服务上部署有交警模块与急救模块。
4.根据权利要求1所述车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统，其特征在于：摄像头模块包括驾驶员摄像头与前置摄像头，驾驶员摄像头用于实时监控驾驶员的状态，前置摄像头用于拍摄车辆前进方向的具体环境，将数据传输到车载计算模块进行处理。
5.一种利用权利要求1至4任一项所述车辆失控情况下的辅助安全驾驶系统进行车辆失控情况下的辅助安全驾驶方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1.摄像头模块、车辆传感器获得数据并传输给车载计算模块，判断车辆是否需要被控制；
S2.在车辆取得控制权后，判断是否有障碍物以及附近车辆的状态数据；
S3.如果出行驶道路与方案达到预设值，则将车辆安全停靠，如果出行驶道路与方案未达到预设值，则重新执行步骤S2。
6.根据权利要求5所述车辆失控情况下的辅助安全驾驶方法，其特征在于：对于摄像头模块获得的视频数据通过数据总线传输给车载计算模块，车载计算模块通过MASK-R-CNN网络对视频中的内容进行识别，然后执行以下命令:
（a）车载计算模块通过MASK-R-CNN网络识别到本车正位于道路边缘时，车载计算模块直接发出制动指令，将车辆安全地停下；
（b）当车载计算模块识别到车辆未在道路边界，车载计算模块会进入第二次判断，通过C-V2X模块获取的数据，进行决策，控制车辆行进；
（c）车载计算模块若没有接收到C-V2X模块传输的数据，此时在车辆周围足够远的距离内没有其他车辆，此时车载计算模块可立即将车辆行驶到道路边缘并安全停车；
(d)车载计算模块接收到C-V2X模块传输的数据，根据数据中的车辆位置信息，计算两车的相对位置，若仅有位于本车前进方向前方的车辆，后方以及侧方位没有车辆，此时计算模块采取靠边停车的操作；
(e)车载计算模块通过C-V2X获取的数据分析到本车后方与侧方位均存在正常行驶的车辆，则根据距离以及车速进行判断。
7.根据权利要求6所述车辆失控情况下的辅助安全驾驶方法，其特征在于：
(1)根据车速与距离判断，此时附近车辆与本车均保持安全距离：车速在100km/h以上时，安全车距在100米以上；车速在60km/h以上时，安全车距在数字上等于车速； 车速在50km/h左右时，安全车距不低于50米；车速在40km/h以下时，安全车距不低于30米；车速在20km/h以下时，安全车距不低于10米；此时采取正常的靠边停车控制；
(2)根据车速与距离判断，并不满足上述足够的安全距离，此时根据以下方法判断：
此方法根据交通部门所给的在不同道路条件下，不同车速所需要的制动距离，使用lasso回归与多线性拟合的方法所得到，其中：x：为道路附着系数，式中取值为0.5，为能适应各种道路条件；xt：为驾驶员反应时间，取平均值0.75；v：为通过C-V2X获取的其他车辆的速度；n：比例系数，取值为正整数，以5Km/h为分界线，速度每增加5Km/h,该比例系数需要在原来基础增加1；s：为所需要的制动距离；
通过以上计算出所需要的安全距离，与获取到的附近车辆与本车的距离进行判断，若侧后方的车辆距离能够满足所需要的安全距离，车载计算模块会进行变换车道操作，若该距离无法满足安全距离，车载计算模块将会保持车辆在本车道行驶，并进行轻制动，降低速度，同时不断进行上述所有判断行为。
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