CN111497837A - 一种基于前向感知的车辆控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于前向感知的车辆控制方法及系统，结合当前车辆高度判断车辆是否可以通过前方障碍物，若不能通过前方障碍物，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物的时间，若小于，则将车辆高度调整到目标高度，否则提醒驾驶员进行减速制动。通过预警、主动调整车身高度的方法提高了车辆的主动安全及人身安全。

Description

一种基于前向感知的车辆控制方法及系统

技术领域

本发明属于车辆行车安全技术领域，特别涉及一种基于前向感知的车辆控制方法及系统。

背景技术

随着车辆智能化水平的不断提高，如何辅助驾驶员提高车辆的安全性和通过性成为汽车行业的研究重点，现有很多车辆上都安装有防撞检测设备，通过检测车辆前方障碍物的信息判断车辆是否有发生碰撞的风险，在判断出有风险时，进行避障。例如，公布号为“CN104442552A”，名称为“车辆装置及其防撞系统”的中国发明专利申请，该专利申请通过检测障碍物的高度和底盘的高度，判断车辆底盘是否有被刮蹭的风险，防止车辆底盘被刮蹭。但是该专利申请没有考虑车辆由于自身高度导致无法穿过前方障碍物，例如限高杆、桥洞等，即使有，也仅仅在检测完成后进行警示，没有后续策略控制，车辆高度大于可行驶高度导致交通事故发生的概率高，车辆的主动安全性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于前向感知的车辆控制方法及系统，用于解决现有技术中无法根据前方障碍物的高度自动控制车辆而导致安全性降低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于前向感知的车辆控制方法，该控制方法包括以下步骤：

1)检测车辆前方障碍物信息，获取前方行驶区域障碍物的高度、距离和方位角信息；

2)将检测到前方障碍物高度与车辆高度进行比较，若车辆高度不低于前方障碍物高度时，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间，所述目标高度为低于前方障碍物高度的高度值；

3)若小于，则控制车辆将车辆高度调整到目标高度，否则进行报警，提醒驾驶员进行主动减速制动。

结合当前车辆高度判断车辆是否可以通过前方障碍物，若不能通过前方障碍物，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物的时间，若小于，则将车辆高度调整到目标高度，否则提醒驾驶员进行减速制动。通过预警、主动调整车身高度的方法提高了车辆的主动安全及人身安全。

为了保证车辆的行车安全，所述步骤3)中，若报警后，驾驶员没有减速制动或驾驶员采取的制动力不足时，则控制车辆进行紧急制动。

进一步地，该方法还包括在步骤2)判断出车身高度不低于前方障碍物高度时，进行报警和提醒驾驶员减速行驶，若驾驶员没有减速，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间。在驾驶员没有减速的情况下，主动调整车辆的高度，使车辆能够顺利通过前方障碍物，保证了车辆的行车安全及人身安全。

本发明还提供了一种基于前向感知的车辆控制系统，该控制系统包括与控制器连接的前向感知模块和可变悬架控制模块，所述前向感知模块用于检测车辆前方障碍物信息，并将获取的前方行驶区域障碍物的高度、距离和方位角信息，所述可变悬架控制模块用于获取当前车辆高度，将其发送给控制器，并用于根据悬架控制指令控制悬架升降，所述控制器用于将接收到的前方障碍物高度与车辆高度进行比较，若车辆高度不低于前方障碍物高度时，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间，若小于，则向可变悬架控制模块发送悬架降低的控制指令，使车身降低至目标高度，否则，则控制进行报警，提醒驾驶员进行主动减速制动，所述目标高度为低于前方障碍物高度的高度值。

控制器结合车身实时高度判断车辆是否可以通过前方障碍物，若不能通过前方障碍物，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物的时间，若小于，则将车辆高度调整到目标高度，否则提醒驾驶员进行减速制动。通过预警、主动调整车身高度的方法提高了车辆的主动安全及人身安全。

为了保证车辆的行车安全，当控制器控制报警后，若驾驶员没有减速制动或驾驶员采取的制动力不足时，则控制器控制车辆进行紧急制动。

进一步地，所述控制器为整车控制器。采用了整车控制器，不用再安装单独的控制器，节约了成本。

为了更加准确地判断前方障碍物的位置及信息，所述前向感知模块为用于设置在车辆前部的双目摄像头。

进一步地，所述控制器在判断出若车辆高度不低于前方障碍物高度时，控制报警并提醒驾驶员减速行驶，若驾驶员没有减速，则判断将车辆高度调整到目标车身高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间。在驾驶员没有减速的情况下，调整车辆的高度，使车辆能够顺利通过前方障碍物，保证了车辆的行车安全及人身安全。

附图说明

图1为本发明的车辆与前方障碍物之间的距离关系示意图；

图2为本发明的车辆高度与前方障碍物高度的关系示意图；

图3为本发明的前方障碍物高度检测原理示意图；

图4为本发明的基于前向感知的车辆控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

系统实施例：

本发明结合前向感知系统提高车辆安全性控制技术成为车辆安全领域的研究热点，且目前越来越多的车辆配备电子控制空气悬架系统(Electronic Control airSuspension)，电子控制悬架系统由电子控制单元(ECU)、电磁阀、高度传感器、气囊等部件组成。电子控制悬架系统可根据不同的路面条件、不同的载荷质量、不同的行驶速度，来控制悬架系统的刚度、调节减振器的阻尼的大小、甚至可以调节车身高度，从而使车辆的行驶平顺性和操纵稳定性在各种行驶条件下达到最佳的组合，极大的提高了车辆的舒适性。

本实施例中，电子控制空气悬架系统也可称为可变悬架控制模块，前向感知系统也可称为前向感知模块，以下统称为可变悬架控制模块和前向感知模块。

基于前向感知模块和可变悬架控制模块的结合，本发明提供了一种基于前向感知的车辆控制系统，该车辆控制系统包括与控制器连接的前向感知模块和可变悬架控制模块，前向感知模块用于检测车辆前方障碍物信息，并将获取的前方行驶区域障碍物的高度、距离和方位角信息，可变悬架控制模块用于获取当前车辆高度，将其发送给控制器，并用于根据悬架控制指令控制悬架升降，控制器用于将接收到的前方障碍物高度与车辆高度进行比较，若车辆高度不低于前方障碍物高度时，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间，若小于，则向可变悬架控制模块发送悬架降低的控制指令，使车身降低至目标高度，否则，则控制进行报警，提醒驾驶员进行主动减速制动，其中，目标高度为低于前方障碍物高度的高度值。

其中，上述控制器为整车控制器，作为其他实施方式，也可以单独设置一个控制器。上述的前向感知模块是双目摄像头、也可以是激光雷达，以及激光雷达和摄像头组合等构成的测距、测高的设备。

方法实施例：

上述的基于前向感知的车辆控制系统在工作时，主要进行了以下步骤来对车辆的高度进行调节，本实施例的前向感知模块采用双目摄像头，具体的过程为：

1、如图1和图2所示，通过双目摄像头获得前方障碍物高度h₃、车辆当前位置距离前方障碍物的距离S和方位角Θ，方位角用于计算障碍物是否处于车辆的行驶区域内，如障碍物不在车辆行驶区域内，不干预车辆行驶。其中，前方障碍物高度h₃的检测原理如图3所示，通过图3所示的检测原理可得前方障碍物的真实高度为：

其中，H为摄像机离地面的高度，f为摄像机焦距，B为左右两摄像机的光学中心距离，H_OD为P点在光轴方向距离摄像机光心O的距离，Δd为点P在左右图像上的像点视差与点F在左右图像上的像点视差的差值。

2、通过可变悬架控制模块获得当前车辆的高度，当前车辆的高度包括车辆车身实时高度h₂和车辆轮胎滚动半径h₁，其中车辆轮胎滚动半径h₁通过以下经验公式得到：

h₁＝0.9851r₀-0.5241δ-0.461δ²/r₀

其中：r₀为轮胎自由半径，单位为mm；δ为下沉量，单位为mm。

其中：a＝0.774、b＝0.00147、c＝431.704、d＝1.899、F为轴荷，单位为N，P为胎压，单位为KPa。

3、如图4所示，可变悬架控制模块将获得的当前车辆的高度发送给整车控制器，整车控制器根据前方障碍物高度h₃和当前车辆的高度h₁+h₂的大小关系计算车辆是否可通过前方障碍物，判断是否可通过的方程式表示为：

4、如果整车控制器判断当前车辆高度不低于前方障碍物高度，则说明车辆无法通过前方障碍物，控制器先预警，并进行预减速，提醒驾驶员注意前方障碍物状态，同时，将目标车身高度发送给可变悬架控制模块。

5、预警时驾驶员是否主动干预车辆控制，如驾驶员不干预(就是说驾驶员未控制车辆减速)，可变悬架控制模块计算车辆当前位置到达前方障碍物的时间t₁，且可变悬架控制模块计算将当前车辆高度调节到目标车身高度所需的时间t₂，t₁可通过下式计算得到：

其中，V为车辆的速度。

6、根据t₁和t₂判断可变悬架控制模块是否可以在车辆到达前方障碍物前完成车身高度调节，并根据判定结果触发不同的控制方案，保证车辆安全，具体方案如下：

其中，当系统提醒驾驶员主动干预车辆控制时驾驶员未采取正确的安全措施，当条件满足时，控制系统触发自动制动功能，保证车辆安全。

7、若整车控制器判断出t₁＞t₂，则说明可变悬架控制模块能够完成车辆高度的调节，向可变悬架控制模块悬架降低的控制指令，可变悬架控制模块收到控制指令后控制悬架下降，以通过前方障碍物。若t₁≤t₂，则进行报警，提醒驾驶员进行主动减速制动，驾驶员没有减速制动或判断出驾驶员采取的制动力不足时，则控制车辆进行紧急制动。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于前向感知的车辆控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

1)检测车辆前方障碍物信息，获取前方行驶区域障碍物的高度、距离和方位角信息；

2)将检测到前方障碍物高度与车辆高度进行比较，若车辆高度不低于前方障碍物高度时，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间，所述目标高度为低于前方障碍物高度的高度值；

3)若小于，则控制车辆将车辆高度调整到目标高度，否则进行报警，提醒驾驶员进行主动减速制动。

2.根据权利要求1所述的基于前向感知的车辆控制方法，其特征在于，所述步骤3)中若报警后，驾驶员没有减速制动或驾驶员采取的制动力不足时，则控制车辆进行紧急制动。

3.根据权利要求1或2所述的基于前向感知的车辆控制方法，其特征在于，该方法还包括在步骤2)判断出若车辆高度不低于前方障碍物高度时，进行报警和提醒驾驶员减速行驶，若驾驶员没有减速，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间。

4.一种基于前向感知的车辆控制系统，其特征在于，该控制系统包括与控制器连接的前向感知模块和可变悬架控制模块，所述前向感知模块用于检测车辆前方障碍物信息，并将获取的前方行驶区域障碍物的高度、距离和方位角信息，所述可变悬架控制模块用于获取当前车辆高度，将其发送给控制器，并用于根据悬架控制指令控制悬架升降，所述控制器用于将接收到的前方障碍物高度与车辆高度进行比较，若车辆高度不低于前方障碍物高度时，则判断将车辆高度调整到目标高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间，若小于，则向可变悬架控制模块发送悬架降低的控制指令，使车身降低至目标高度，否则，则控制进行报警，提醒驾驶员进行主动减速制动，所述目标高度为低于前方障碍物高度的高度值。

5.根据权利要求4所述的基于前向感知的车辆控制系统，其特征在于，当控制器控制报警后，若驾驶员没有减速制动或驾驶员采取的制动力不足时，则控制器控制车辆进行紧急制动。

6.根据权利要求5所述的基于前向感知的车辆控制系统，其特征在于，所述控制器为整车控制器。

7.根据权利要求5或6所述的基于前向感知的车辆控制系统，其特征在于，所述前向感知模块为用于设置在车辆前部的双目摄像头。

8.根据权利要求4所述的基于前向感知的车辆控制系统，其特征在于，所述控制器在判断出若车辆高度不低于前方障碍物高度时，控制报警并提醒驾驶员减速行驶，若驾驶员没有减速，则判断将车辆高度调整到目标车身高度的时间是否小于车辆到达前方障碍物所需的时间。

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