CN111469835A - 基于拓扑地图的车辆辅助驾驶系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于拓扑地图的车辆辅助驾驶系统及方法。该系统包括处理器、目标监测模块、拓扑地图显示模块、车身稳定控制模块,各模块与处理器之间通过总线彼此通信,其中,目标监测模块包括雷达和摄像头并且被配置为能够检测自车的预设周边范围内的危险障碍物,拓扑地图显示模块被配置为能够根据目标监测模块的检测结果形成并显示拓扑地图,拓扑地图包括自车、自车的预设周边范围内的危险障碍物以及自车与危险障碍物的相对位置关系,车身稳定控制模块被配置为能够在目标监测模块的检测结果满足预设的紧急制动条件时对车辆进行制动控制。根据本发明的系统和方法可以提高车辆驾驶的安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆辅助驾驶技术,特别是涉及一种在车辆自动驾驶过程中基于拓扑地图的车辆辅助驾驶系统和方法。
背景技术
随着生活水平的提高,车辆已经逐渐成为人们的主要日常代步工具。为了提高驾驶安全性,有效防止交通事故的发生,同时缓解严重的交通拥堵现象,车辆辅助驾驶技术也日趋得到重视。其中,关于车辆盲区的监测及相应的车辆制动是重要的研发方向。
本领域技术人员公知,由于车辆本身固有结构的问题,车辆在行进过程中,不可避免的存在驾驶员难以看到的区域,暨车辆盲区,如果对这些盲区中的突发状况,例如对障碍物的反应不及时,则会给交通安全性带来不确定的影响。在此情况下,如何对行驶中车辆的盲区进行监测,并根据监测结果对车辆进行必要的操控,成为一个亟待解决的课题。
在现有技术中,已经存在对车辆行进盲区进行监测的技术方案,例如,使用后视角雷达(SOD)可以实现对车后方远场盲区的监测,使用毫米波雷达和环视系统可以实现对车身周边的近场监测。但是,现有技术中的盲区监测产品通常仅探测后方盲区,而不监测前方A柱盲区,并且前视雷达(FLR)主要监测车辆自身所在的自车道目标,对相邻车道目标关注优先级较低。然而,相邻车道包括自车道的路况地图对于车辆变道、前车视野被遮挡、盲区有车辆行人这些工况下的决策判断非常重要,一旦忽视了对盲区的监测,则很有可能会带来不可避免的交通隐患。
此外,现有技术中没有对车辆前方的远场盲区监测系统和显示远场拓扑地图的驾驶辅助系统,更没有使用四个雷达加一个摄像头的组合并基于拓扑地图的全盲区监测系统。本发明的技术方案将填补该领域的空白。
发明内容
基于上述现有技术中存在的问题,本发明提供一种基于拓扑地图的车辆辅助驾驶系统和方法,旨在解决车辆前方中距盲区监测上的难题。并且,该系统可以提供车辆前方百米范围内的路况拓扑地图,该地图可以覆盖全部盲区,并且可以标识目标车辆的危险等级。
根据本发明的一个方面,提供一种基于拓扑地图的车辆辅助驾驶系统,包括处理器、目标监测模块、拓扑地图显示模块、车身稳定控制模块,所述各模块与所述处理器之间通过总线通信连接,其特点在于:
所述目标监测模块包括雷达和摄像头,所述雷达和所述摄像头被配置为能够检测自车的预设周边范围内的危险障碍物,其中所述危险障碍物包括车辆;
所述拓扑地图显示模块被配置为能够根据所述目标监测模块的检测结果形成并显示拓扑地图,所述拓扑地图包括自车、自车的预设周边范围内的危险障碍物以及自车与所述危险障碍物的相对位置关系;
所述车身稳定控制模块被配置为能够在所述目标监测模块的检测结果满足预设的紧急制动条件时对车辆进行制动控制。
较佳地,所述处理器被配置为能够根据所述目标监测模块检测到的危险障碍物之间的马氏距离的误差百分比融合所述危险障碍物,从而筛选所述危险障碍物以实现障碍物去重,并将筛选结果发送给所述拓扑地图显示模块。
较佳地,所述处理器还被配置为能够根据所述目标监测模块检测到的危险障碍物的障碍物信息计算各个危险障碍物的危险等级,并将计算得到的各个危险障碍物的危险等级发送给所述拓扑地图显示模块以显示于所述拓扑地图,其中所述障碍物信息包括危险障碍物是否处于自车的盲区以及危险障碍物的TTC(TTC即危险障碍物的碰撞时间)。
较佳地,该系统还包括报警模块,用于响应于监测到处于自车的盲区的危险障碍物而报警。
较佳地,所述目标监测模块包括两个前视雷达、两个后视雷达和一个前视摄像头。
较佳地,所述雷达为毫米波雷达。
较佳地,所述预设周边范围覆盖自车的前方百米范围。
根据本发明的另一个方面,还提供了一种基于拓扑地图的辅助驾驶方法,其采用了如上所述的车辆辅助驾驶系统,所述辅助驾驶方法包括以下步骤:
检测步骤,由雷达和摄像头构成的目标监测模块对车辆行进的周边环境进行检测;
预处理步骤,对检测到的位于自车的预设周边范围内的危险障碍物的信息运动轨迹进行预处理,所述危险障碍物包括车辆;
筛选步骤,通过计算所述危险障碍物之间的马氏距离的误差百分比融合所述危险障碍物,从而筛选所述危险障碍物以实现障碍物去重;
判断步骤,通过计算TTC判断去重的所述危险障碍物的危险等级;
显示步骤,在拓扑地图中显示自车、自车的预设周边范围内的所述危险障碍物、自车与所述危险障碍物的相对位置关系、以及所述危险障碍物的危险等级;
制动步骤,当紧急制动条件满足时,进行紧急制动操作。
较佳地,所述判断步骤是通过所述危险障碍物的TTC和所述危险障碍物是否处于自车的盲区中这两个参数进行判断。
较佳地,显示步骤中在拓扑地图中高亮显示处于自车的盲区中的盲区障碍物。
较佳地,还包括报警步骤,在所述显示步骤的同时,响应于监测到处于自车的盲区的危险障碍物而报警。
较佳地,在所述判断步骤之后,将处于自车的盲区或TTC<10秒的危险障碍物放入跟踪列表并进行目标跟踪。
较佳地,在所述显示步骤中,拓扑地图仅显示跟踪列表中TTC<3秒的危险障碍物。
较佳地,在所述制动步骤中,当有危险障碍物的TTC<1.2秒时进行紧急制动操作。
采用根据本发明的基于拓扑地图的车辆辅助驾驶系统和方法,当车辆变道和前车遮挡严重时可以帮助自车监测盲区的突发情况,并且由于提供了可以覆盖全部盲区的拓扑地图,有助于驾驶人员对周边驾驶环境的判断,从而有效地提高了行车安全性。
附图说明
图1是本发明中车辆辅助驾驶系统的构成示意图。
图2是本发明中基于拓扑地图的辅助驾驶方法的工作原理图。
图3是本发明中显示的拓扑地图的一种示例性显示方式。
图4是本发明中显示的拓扑地图的另一种示例性显示方式。
具体实施方式
下面根据具体实施方式对本发明作详细描述,其中相同的附图标记表示相同部件。
本发明提供一种基于拓扑地图的车辆10的辅助驾驶系统和方法。该系统主要包括处理器11、目标监测模块12、拓扑地图显示模块13、车身稳定控制模块(ESC)14,优选的还包括报警模块15。目标监测模块12用于对车辆周边的障碍物目标进行监测,该模块主要由雷达和摄像头构成,优选的是所述雷达和摄像头可以完整覆盖车辆10的全部盲区。通过摄像头和雷达两种传感器的融合可以提高整个系统的探测准确率,降低误报率。另外,处理器可被配置为能够根据目标监测模块检测到的危险障碍物之间的马氏距离的误差百分比融合危险障碍物,从而筛选危险障碍物以实现障碍物去重,并将筛选结果发送给拓扑地图显示模块。
进一步地,可通过判断碰撞时间(TTC)和是否在盲区这两个参数综合判断去重之后的障碍物的跟踪列表中各个障碍物的危险等级,之后在拓扑地图中显示障碍物并标明危险等级,特别是,可以高亮显示在盲区中的障碍物,并且可选地,拓扑地图中可仅显示跟踪列表中TTC<3s的障碍物。并且,当障碍物符合紧急制动条件时,对车辆10进行紧急制动操作。
下面参见图1和图2详细说明本发明的车辆10的辅助驾驶系统和方法。
参见图1,该图示出了本发明中车辆10的辅助驾驶系统的基本构成部分。本发明中的车辆10的辅助驾驶系统主要包括处理器11、目标监测模块12、拓扑地图显示模块13、车身稳定控制模块14,优选的还包括报警模块15,这些模块均通过总线(CAN)16与处理器11联通以进行通信。其中,车身稳定控制模块14,又称电子稳定控制系统,其主要用于对车辆10的进行制动控制。目标监测模块12主要由雷达和摄像头构成,在本发明的优选实施例中,目标监测模块12由布置在车辆10的左前、左后、右前、右后四个位置的四个毫米波雷达和一个前视摄像头构成。摄像头和毫米波雷达两种传感器融合可以提高整个系统的探测准确率,降低误报率。本发明主要通过融合四个雷达和一个前视摄像头对车辆10行进过程中的周边环境的全部盲区进行监测。报警模块15主要由目标显示计算主机(IHU)构成,其用于响应于监测到的突发情况而进行报警。拓扑地图显示模块13主要由汽车仪表板集成模块(DIM)仪表构成,其用于显示包括车辆前方百米范围内的路况拓扑地图和车辆10、周边车辆及其相对位置关系的拓扑地图。优选地,该拓扑地图还显示障碍物的危险性级别,以方便驾驶员进行判断。
参见图2,该图示出了本发明中基于拓扑地图的辅助驾驶方法的工作原理。
第一步,由雷达和摄像头构成的目标监测模块12对车辆10行进的周边环境进行检测。所述目标监测模块12优选为布置在车辆10的左前、左后、右前、右后四个位置的4个毫米波雷达和1个前视摄像头构成,即包括一个前视摄像头(FLC),两个前视雷达(FLR)、两个后视雷达(SOD)。摄像头和毫米波雷达两种传感器的融合可以提高整个系统的探测准确率,降低误报率。
第二步,对上述检测的结果和车辆10的运动轨迹一起进行预处理。
第三步,通过计算障碍物之间的马氏距离和绝对距离的百分比筛选障碍物融合。
第四步,通过两个参数,即,碰撞时间(TTC)和是否在盲区判断去重之后的跟踪障碍物列表的优先级。其中,对于处于盲区或碰撞时间(TTC)<10s做目标跟踪。
第五步,在拓扑地图中高亮显示盲区障碍物,拓扑地图仅显示跟踪列表中碰撞时间(TTC)<3s的障碍物。在本发明的优选实施例中,当出现这样的障碍物时可以由报警装置进行报警,以提醒驾驶人员注意安全。
第六步,碰撞时间优先级最高的障碍物符合紧急制动条件,当紧急制动条件满足时,例如碰撞时间(TTC)<1.2s时进行紧急制动操作。
上述基于拓扑地图的辅助驾驶方法中的拓扑地图可以采用以下两种显示方式。第一种显示方式如图3所示,其中图面的主要部分为圆形,以车辆10为圆心,车型相较周边车辆较大,周边车辆在圆形区域内显示。第二种显示方式如图4所示,其中图面的主要部分接为长方形,车辆10及周边车辆形状大小一致,相对位置对应于车辆在实际道路上的相对位置。虽然两种图面的显示方式不同,但是,如图3和图4所示,其中的PO(0)、PO(1)、PO(2)、PO(3)为周边车辆,其中括号中的数字由小到大表示这些车对于车辆10造成的危险性由大到小,并且,处于盲区的障碍物会被高亮显示,如PO(2)高亮显示,也可以将盲区在拓扑地图中表示出来,从而方便驾驶员判断。
根据本发明的车辆辅助驾驶系统和方法,前视雷达(FLR)和前视摄像头(FLC)以及后视雷达(SOD)的融合可以实现自适应定速巡航功能(ACC)、自动紧急制动功能(AEB)、前碰撞预警功能(FCW)等功能。
雷达和摄像头一般可以识别多达64个目标,自适应定速巡航功能(ACC)、自动紧急制动功能(AEB)主要对自车道距离车辆10最近的两个目标执行纵向控制功能,相邻车道的运动目标也在雷达和摄像头的监测范围之内。相邻车道的障碍物目标在车辆10变道和前方视野被遮挡的工况下对驾驶员的判断非常重要,但是这部分的障碍物目标只在雷达和摄像头系统内部,对驾驶员不可见,并且不做逻辑判断,角雷达具有同样逻辑。
本发明在前视雷达(FLR)后视雷达(SOD)和前视摄像头(FLC)融合前方目标的基础上,开放部分道路目标给驾驶员,如:盲区障碍物,如相邻车道的PO(2)、PO(3),并且以图3或图4所示的拓扑地图形式展示在仪表盘上,而且对不同目标根据碰撞时间(TTC)设置重要性,以帮助驾驶员判断,并且在紧急情况下帮助驾驶员完成制动动作,由此构成了车辆辅助驾驶系统和方法中的中距盲区监测制动系统,即报警制动和导航拓扑地图显示功能。
以上根据本发明的具体实施方式对本发明进行了详细描述。但是,本领域技术人员应当理解,本发明不限于所述的具体实施例,而是可以在遵循本发明主旨的前提下进行各种变化和改进,所述变化和改进也均落入所附权利要求范围之内。
Claims (14)
1.一种基于拓扑地图的车辆辅助驾驶系统,包括处理器(11)、目标监测模块(12)、拓扑地图显示模块(13)、车身稳定控制模块(14),所述各模块与所述处理器(11)之间通过总线(16)通信连接,其特征在于:
所述目标监测模块(12)包括雷达和摄像头,所述雷达和所述摄像头被配置为能够检测自车的预设周边范围内的危险障碍物,其中所述危险障碍物包括车辆;
所述拓扑地图显示模块(13)被配置为能够根据所述目标监测模块(12)的检测结果形成并显示拓扑地图,所述拓扑地图包括自车、自车的预设周边范围内的危险障碍物以及自车与所述危险障碍物的相对位置关系;
所述车身稳定控制模块(14)被配置为能够在所述目标监测模块(12)的检测结果满足预设的紧急制动条件时对车辆进行制动控制。
2.根据权利要求1所述的车辆辅助驾驶系统,其中,所述处理器(11)被配置为能够根据所述目标监测模块(12)检测到的危险障碍物之间的马氏距离的误差百分比融合所述危险障碍物,从而筛选所述危险障碍物以实现障碍物去重,并将筛选结果发送给所述拓扑地图显示模块(13)。
3.根据权利要求2所述的车辆辅助驾驶系统,其中,所述处理器(11)还被配置为能够根据所述目标监测模块(12)检测到的危险障碍物的障碍物信息计算各个危险障碍物的危险等级,并将计算得到的各个危险障碍物的危险等级发送给所述拓扑地图显示模块(13)以显示于所述拓扑地图,其中所述障碍物信息包括危险障碍物是否处于自车的盲区以及危险障碍物的TTC。
4.根据权利要求3所述的车辆辅助驾驶系统,其中,还包括报警模块(15),用于响应于监测到处于自车的盲区的危险障碍物而报警。
5.根据权利要求1所述的车辆辅助驾驶系统,其中,所述目标监测模块(12)包括两个前视雷达、两个后视雷达和一个前视摄像头。
6.根据权利要求1所述的车辆辅助驾驶系统,其中,所述雷达为毫米波雷达。
7.根据权利要求1所述的车辆辅助驾驶系统,其中,所述预设周边范围覆盖自车的前方百米范围。
8.一种基于拓扑地图的辅助驾驶方法,其特征在于,其采用了如权利要求1-7中任意一项所述的车辆辅助驾驶系统,所述辅助驾驶方法包括以下步骤:
检测步骤,由雷达和摄像头构成的目标监测模块(12)对车辆行进的周边环境进行检测;
预处理步骤,对检测到的位于自车的预设周边范围内的危险障碍物的信息运动轨迹进行预处理,所述危险障碍物包括车辆;
筛选步骤,通过计算所述危险障碍物之间的马氏距离的误差百分比融合所述危险障碍物,从而筛选所述危险障碍物以实现障碍物去重;
判断步骤,通过计算TTC判断去重的所述危险障碍物的危险等级;
显示步骤,在拓扑地图中显示自车、自车的预设周边范围内的所述危险障碍物、自车与所述危险障碍物的相对位置关系、以及所述危险障碍物的危险等级;
制动步骤,当紧急制动条件满足时,进行紧急制动操作。
9.根据权利要求8所述的辅助驾驶方法,其中,所述判断步骤是通过所述危险障碍物的TTC和所述危险障碍物是否处于自车的盲区中这两个参数进行判断。
10.根据权利要求9所述的辅助驾驶方法,其中,显示步骤中在拓扑地图中高亮显示处于自车的盲区中的盲区障碍物。
11.根据权利要求8所述的辅助驾驶方法,其中,还包括报警步骤,在所述显示步骤的同时,响应于监测到处于自车的盲区的危险障碍物而报警。
12.根据权利要求8所述的辅助驾驶方法,其中,在所述判断步骤之后,将处于自车的盲区或TTC<10秒的危险障碍物放入跟踪列表并进行目标跟踪。
13.根据权利要求12所述的辅助驾驶方法,其中,在所述显示步骤中,拓扑地图仅显示跟踪列表中TTC<3秒的危险障碍物。
14.根据权利要求8所述的辅助驾驶方法,其中,在所述制动步骤中,当有危险障碍物的TTC<1.2秒时进行紧急制动操作。
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