CN111516683A - 一种汽车预警自控制方法、装置和系统 - Google Patents

一种汽车预警自控制方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆辅助技术领域，公开了一种汽车预警自控制方法、装置和系统，所述方法包括：配置车辆制动干预模块、配置转向干预模块，将车辆信息写入电子标签，实时读取车辆信息并进行比对处理，授予关注等级，判断数值范围发出警告，在规定情况下，通过车辆制动干预系统或转向干预系统执行紧急制动或者紧急转向动作；本发明能够实现危险预警，可以快速确定周围车辆信息，准确高效检测出异常情况，及时向驾驶人员提供警告信息以供参考，并能及时提供紧急制动和转向，达到预警自控制效果，同时具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

Description

一种汽车预警自控制方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及车辆辅助技术领域，具体涉及一种汽车预警自控制方法、装置和系统。
背景技术
随着世界范围内汽车保有量的不断增加，汽车交通事故发生起数的连年递增，交通安全问题成为了现代社会的一大公害。据统计，在所有的交通事故中，汽车碰撞事故(包括车车碰撞和车与固定物碰撞)是主要形式。而汽车碰撞事故大多是由行车速度过快、行车间距过小、刹车不及时等因素造成。
为了进一步提高道路交通安全性，帮助驾驶员减少错误操作，近年来以先进汽车预警自控制系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)为代表的智能汽车安全技术逐渐得到重视和发展。汽车紧急避撞系统通过执行器的主动干预，辅助驾驶员调整汽车的运动轨迹，实现避撞。但是如何在危险状态下，做到分层次的采取措施保障车辆安全的最大限度保护还需要改进。
现有技术中，对于周围车辆信息的掌握，大部分通过雷达或者激光测距形成的距离数据，无法准确快速获取周围车辆的实时运动信息以及内部功率、转向等重要参数信息，无法做出有效提醒。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种汽车预警自控制方法，用解决背景技术中的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种汽车预警自控制方法，包括以下步骤：
配置车辆制动干预模块，用于根据指令实现自动紧急制动；
配置转向干预模块，用于根据指令实现自动转向；
将静态车辆信息和动态车辆信息实时写入电子标签等待读取，所述静态车辆信息包括车牌号码、车辆型号、车辆外廓尺寸，所述动态车辆信息包括车辆行驶方向、实时速度、发动机转速、加速度、转向角度、负载重量、位置信息；
实时读取预设范围内所有车辆电子标签内存储的车辆信息，并与本车车辆信息进行比对处理，授予比对车辆不同关注度等级送入存储器存储或者更新存储器该车辆对应的关注度等级；
对于关注度最高等级的车辆，若其动态车辆信息中数据超过预设正常值范围，则向本车驾驶员发出警告信号；
在检测到本车和对比车辆均未有制动或者转向动作，且对比车辆与本车位置数据满足紧急控制条件时，通过车辆制动干预系统或转向干预系统执行紧急制动或者紧急转向动作。
优选地，所述车辆制动干预模块包括制动控制器、电机驱动机构、加装在制动踏板上的机械机构和加装在油门踏板的机械机构，制动控制器采用传统的PID算法来控制电机驱动机构，以此来拉动制动踏板和油门踏板，实现紧急变道前减速；
所述转向干预模块包括转向控制器、电机驱动机构和液压驱动机构，转向控制器通过模型控制算法输入加速度模型来控制电机、液压驱动机构，来实现转向；
所述动态车辆信息通过以下方法获取：
通过车辆的CAN总线获取包括车辆时速、发动机转速、转向角度和加速度的参数；
通过GPS/INS配合陀螺仪确定车辆位置信息和行驶方向；
通过设置的压力传感器采集车辆负载重量。
优选地，将预设范围内车辆电子标签内存储的车辆信息与本车车辆信息通过以下方法比对处理：
读取本车与比对车辆的实时位置信息，计算得到两车直线距离，将直线距离沿着本车行驶方向进行正交分解，得到沿本车行驶方向的竖向距离以及垂直本车行驶方向的横向距离；
读取本车与比对车辆的行驶方向数据，计算得到两车行驶方向夹角；
读取比对车辆发动机输出扭矩、发动机转速，计算得到输出扭矩和转速变化量；
优选地，所述关注等级的授予包括以下步骤：
读取比对车辆相对于本车的竖直距离S竖、横向距离S横和行驶方向夹角θ夹；
读取比对车辆实时速度V时和加速度a；
读取转速变化量ΔR；
代入公式P＝λ1S竖+λ2S横+λ3θ夹+λ4V时+λ5a+λ5ΔR得到该比对车辆的关注等级参数，其中λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ5为权要系数，根据用户选择的驾驶环境模式，读取预先存储的模式对应的权要系数值。
将预设范围内所有车辆比对结束后的等级参数进行排列，按照由高到低进行关注等级授予。
优选地，当本车与对比车辆直线距离低于预设阈值时，触发高精度距离测距服务，包括：
建立空间坐标系，所述空间坐标系以位于本车车体中心为坐标原点，以平行于地面指向车头正前方为Y轴正方向，以垂直于地面指向地面下方为Z轴正方向，以平行于地面指向驾驶员右侧为X轴正方向；
读取本车车辆外廓尺寸数据，得到本车外廓立体各面最远端点坐标；
读取比对车辆车辆外廓尺寸数据，结合设置在本车车辆外围激光器测得的距离数据，得到对比车辆外廓立体各面最远端点坐标；
将本车外廓立体各面最远端点坐标与对比车辆外廓各面最远端点坐标，进行点距计算，将距离最小点对应位置即时反馈至本车驾驶员和对比车辆驾驶员。
优选地，所述通过车辆制动干预系统或转向干预系统执行紧急制动或者紧急转向动作，具体为：
当横向距离为零时，根据本车车速和对比车辆车速计算得到安全距离和紧急刹车距离，若竖向距离低于安全距离高于紧急刹车距离，执行减速动作，若竖直距离低于紧急刹车距离执行紧急制动动作；
当竖向距离为零时，设定横向安全距离，若横向安全距离逐渐减小并低于横向安全距离，执行转向动作，同时执行减速动作。
优选地，所述高精度距离测距服务还包括建模步骤：
读取根据在空间坐标系中本车车辆坐标数据以及关注度最高等级的车辆坐标数据，在车辆内部显示装置上，按比例动态显示两车车辆外廓模型。
本发明还提供一种汽车预警自控制装置，包括：
车辆制动干预模块，用于根据指令实现自动紧急制动；
配置转向干预模块，用于根据指令实现自动转向；
电子标签模块，用于存储静态车辆信息和动态车辆信息，所述静态车辆信息包括车牌号码、车辆型号、车辆外廓尺寸，所述动态车辆信息包括车辆行驶方向、实时速度、发动机转速、加速度、转向角度、负载重量、位置信息；
数据读取写入模块，用于将静态车辆信息和动态车辆信息实时写入电子标签等待读取；
数据处理模块，用于实时读取预设范围内所有车辆电子标签内存储的车辆信息，并与本车车辆信息进行比对处理，授予比对车辆不同关注度等级送入存储器存储或者更新存储器该车辆对应的关注度等级；
提醒显示模块，用于在关注度最高等级的车辆所对应的动态车辆信息中数据超过预设正常值范围，则向本车驾驶员发出警告信号；
紧急辅助模块，用于在满足条件时向车辆制动干预模块和配置转向干预模块发出减速制动或者紧急转向的指令。
本发明还提供一种汽车预警自控制系统，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
汽车预警自控制装置；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得汽车预警自控制装置配合所述一个或多个处理器实现所述汽车预警自控制的方法。
本发明还提供一种车辆控制系统，包括前述的汽车预警自控制系统。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过对车辆行驶中重要的静态信息和实时动态信息进行采集，利用汽车自带的控制系统以及数据采集器，快速准确的将信息汇总并等待读取，避免了现有技术中一方面需要外部测量采集数据带来的数据延迟以及数据误差，另一方面也将无法通过外部测量但是对于周围车辆驾驶员来说希望重点和有效了解的本车车辆信息数据实时提供，以至于进一步处理得到准确有效的汽车预警自控制信息以供驾驶人员参考；
本发明将预设范围内的周围车辆信息与本车车辆信息进行比对，根据比对结果授予不同的关注度等级，对最高等级的实行重点监督其重要的车辆信息，一旦出现异常情况及时报备，实现了根据实际驾驶环境的动态的对周围车辆进行监测和提示。
关于本发明相对于现有技术，其他突出的实质性特点和显著的进步在实施例部分进一步详细介绍。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的一种汽车预警自控制方法的流程示意图；
图2为本发明的一种汽车预警自控制装置的结构示意图；
图3为本发明的一种汽车预警自控制系统结构示意图；
图4为本发明的一种车辆控制系统结构示意图。
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。
需要说明的是，在说明书及权利要求书当中使用了某些名称来指称特定组件。应当理解，本领域普通技术人员可能会用不同名称来指称同一个组件。本申请说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的实质性差异作为区分组件的准则。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的“包含”或“包括”为一开放式用语，其应解释为“包含但不限定于”或“包括但不限定于”。具体实施方式部分所描述的实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。
此外，所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为软硬件结合的形式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个微控制器可读介质中的计算机程序产品的形式，该微控制器可读介质中包含微控制器可读的程序代码。
如图1-4所示，本实施例的一种汽车预警自控制方法，包括以下步骤：
配置车辆制动干预模块，用于根据指令实现自动紧急制动；
配置转向干预模块，用于根据指令实现自动转向；
将静态车辆信息和动态车辆信息实时写入电子标签等待读取，所述静态车辆信息包括车牌号码、车辆型号、车辆外廓尺寸，所述动态车辆信息包括车辆行驶方向、实时速度、发动机转速、加速度、转向角度、负载重量、位置信息；
实时读取预设范围内所有车辆电子标签内存储的车辆信息，并与本车车辆信息进行比对处理，授予比对车辆不同关注度等级送入存储器存储或者更新存储器该车辆对应的关注度等级；
对于关注度最高等级的车辆，若其动态车辆信息中数据超过预设正常值范围，则向本车驾驶员发出警告信号。
本实施例中的车辆制动干预模块包括制动控制器、电机驱动机构、加装在制动踏板上的机械机构和加装在油门踏板的机械机构，制动控制器采用传统的PID算法来控制电机驱动机构，以此来拉动制动踏板和油门踏板，实现紧急变道前减速；
所述转向干预模块包括转向控制器、电机驱动机构和液压驱动机构，转向控制器通过模型控制算法输入加速度模型来控制电机、液压驱动机构，来实现转向。
本实施例中的动态车辆信息通过以下方法获取：
通过车辆的CAN总线获取包括车辆时速、发动机转速、转向角度和加速度的参数；
通过GPS/INS配合陀螺仪确定车辆位置信息和行驶方向；
通过设置的压力传感器采集车辆负载重量。
通过在车辆现有的CAN总线以及设有的GPS/INS配合陀螺仪和压力传感器的基础上直接获得车辆的实时参数信息，无需添加新的设备，使得本发明的应用具有实用性和经济性。
本实施例将预设范围内车辆电子标签内存储的车辆信息与本车车辆信息通过以下方法比对处理：
读取本车与比对车辆的实时位置信息，计算得到两车直线距离，将直线距离沿着本车行驶方向进行正交分解，得到沿本车行驶方向的竖向距离以及垂直本车行驶方向的横向距离；
读取本车与比对车辆的行驶方向数据，计算得到两车行驶方向夹角；
读取比对车辆发动机输出扭矩、发动机转速，计算得到输出扭矩和转速变化量。通过对于本车车辆和比对车辆的进行多方位信息对比，从而为后续关注等级提供详尽的参考数据。
本实施例中通过车辆制动干预系统或转向干预系统执行紧急制动或者紧急转向动作，具体为：
当横向距离为零时，根据本车车速和对比车辆车速计算得到安全距离和紧急刹车距离，若竖向距离低于安全距离高于紧急刹车距离，执行减速动作，若竖直距离低于紧急刹车距离执行紧急制动动作；
当竖向距离为零时，设定横向安全距离，若横向安全距离逐渐减小并低于横向安全距离，执行转向动作，同时执行减速动作。
本实施例中关注等级的授予包括以下步骤：
读取比对车辆相对于本车的竖直距离S竖、横向距离S横和行驶方向夹角θ夹；
读取比对车辆实时速度V时和加速度a；
读取转速变化量ΔR；
代入公式P＝λ1S竖+λ2S横+λ3θ夹+λ4V时+λ5a+λ5ΔR得到该比对车辆的关注等级参数，其中λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ5为权要系数，根据用户选择的驾驶环境模式，读取预先存储的模式对应的权要系数值。
将预设范围内所有车辆比对结束后的等级参数进行排列，按照由高到低进行关注等级授予。通过不同驾驶环境的选择对于比对的结果进行权重的赋予，得到比对车辆的关注度等级，从而有区分的对于路面车辆进行分层监控。
本实施例中向本车驾驶员发出警告信号的同时向该关注度最高等级的车辆发出警告信号。
本实施例中当本车与对比车辆直线距离低于预设阈值时，触发高精度距离测距服务，包括：
建立空间坐标系，所述空间坐标系以位于本车车体中心为坐标原点，以平行于地面指向车头正前方为Y轴正方向，以垂直于地面指向地面下方为Z轴正方向，以平行于地面指向驾驶员右侧为X轴正方向；
读取本车车辆外廓尺寸数据，得到本车外廓立体各面最远端点坐标；
读取比对车辆车辆外廓尺寸数据，结合设置在本车车辆外围激光器测得的距离数据，得到对比车辆外廓立体各面最远端点坐标；
将本车外廓立体各面最远端点坐标与对比车辆外廓各面最远端点坐标，进行点距计算，将距离最小点对应位置即时反馈至本车驾驶员和对比车辆驾驶员。
在本实施例中将车辆实际轮廓在车辆间距较小时进行空间建模比对，能够得到最准确有效的比对模型，从而能从实际的使用角度出发，提供合理有效精确的参考数据给驾驶人员。
本实施例中高精度距离测距服务还包括建模步骤：
读取根据在空间坐标系中本车车辆坐标数据以及关注度最高等级的车辆坐标数据，在车辆内部显示装置上，按比例动态显示两车车辆外廓模型。本实施例中能将车辆的外廓模型三维显示给驾驶人员，能够形象的将路面情况显示出来，特别是对于某些盲区更有提醒效果。
本实施例还提供一种汽车预警自控制装置，包括：
车辆制动干预模块，用于根据指令实现自动紧急制动；
配置转向干预模块，用于根据指令实现自动转向；
电子标签模块，用于存储静态车辆信息和动态车辆信息，所述静态车辆信息包括车牌号码、车辆型号、车辆外廓尺寸，所述动态车辆信息包括车辆行驶方向、实时速度、发动机转速、加速度、转向角度、负载重量、位置信息；
数据读取写入模块，用于将静态车辆信息和动态车辆信息实时写入电子标签等待读取；
数据处理模块，用于实时读取预设范围内所有车辆电子标签内存储的车辆信息，并与本车车辆信息进行比对处理，授予比对车辆不同关注度等级送入存储器存储或者更新存储器该车辆对应的关注度等级；
提醒显示模块，用于在关注度最高等级的车辆所对应的动态车辆信息中数据超过预设正常值范围，则向本车驾驶员发出警告信号；
紧急辅助模块，用于在满足条件时向车辆制动干预模块和配置转向干预模块发出减速制动或者紧急转向的指令。
本实施例还提供一种汽车预警自控制系统，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
汽车预警自控制装置；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得汽车预警自控制装置配合所述一个或多个处理器实现如上述的汽车预警自控制方法。
本实施例还提供一种车辆控制系统，包括上述的汽车预警自控制系统。
本发明的一种汽车预警自控制方法可以快速确定周围车辆信息，准确高效检测出异常情况，及时向驾驶人员提供警告信息以供参考，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种汽车预警自控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
配置车辆制动干预模块，用于根据指令实现自动紧急制动；
配置转向干预模块，用于根据指令实现自动转向；
将静态车辆信息和动态车辆信息实时写入电子标签等待读取，所述静态车辆信息包括车牌号码、车辆型号、车辆外廓尺寸，所述动态车辆信息包括车辆行驶方向、实时速度、发动机转速、加速度、转向角度、负载重量、位置信息；
实时读取预设范围内所有车辆电子标签内存储的车辆信息，并与本车车辆信息进行比对处理，授予比对车辆不同关注度等级送入存储器存储或者更新存储器该车辆对应的关注度等级；
对于关注度最高等级的车辆，若其动态车辆信息中数据超过预设正常值范围，则向本车驾驶员发出警告信号；
在检测到本车和对比车辆均未有制动或者转向动作，且对比车辆与本车位置数据满足紧急控制条件时，通过车辆制动干预系统或转向干预系统执行紧急制动或者紧急转向动作。
2.根据权利要求1所述的一种汽车预警自控制方法，其特征在于，所述车辆制动干预模块包括制动控制器、电机驱动机构、加装在制动踏板上的机械机构和加装在油门踏板的机械机构，制动控制器采用传统的PID算法来控制电机驱动机构，以此来拉动制动踏板和油门踏板，实现紧急变道前减速；
所述转向干预模块包括转向控制器、电机驱动机构和液压驱动机构，转向控制器通过模型控制算法输入加速度模型来控制电机、液压驱动机构，来实现转向；
所述动态车辆信息通过以下方法获取：
通过车辆的CAN总线获取包括车辆时速、发动机转速、转向角度和加速度的参数；
通过GPS/INS配合陀螺仪确定车辆位置信息和行驶方向；
通过设置的压力传感器采集车辆负载重量。
3.根据权利要求1所述的一种汽车预警自控制方法，其特征在于，将预设范围内车辆电子标签内存储的车辆信息与本车车辆信息通过以下方法比对处理：
读取本车与比对车辆的实时位置信息，计算得到两车直线距离，将直线距离沿着本车行驶方向进行正交分解，得到沿本车行驶方向的竖向距离以及垂直本车行驶方向的横向距离；
读取本车与比对车辆的行驶方向数据，计算得到两车行驶方向夹角；
读取比对车辆发动机输出扭矩、发动机转速，计算得到输出扭矩和转速变化量。
4.根据权利要求3所述的一种汽车预警自控制方法，其特征在于，所述关注等级的授予包括以下步骤：
读取比对车辆相对于本车的竖直距离S竖、横向距离S横和行驶方向夹角θ夹；
读取比对车辆实时速度V时和加速度a；
读取转速变化量ΔR；
代入公式P＝λ1S竖+λ2S横+λ3θ夹+λ4V时+λ5a+λ5ΔR得到该比对车辆的关注等级参数，其中λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ5为权要系数，根据用户选择的驾驶环境模式，读取预先存储的模式对应的权要系数值；
将预设范围内所有车辆比对结束后的等级参数进行排列，按照由高到低进行关注等级授予。
5.根据权利要求3所述的一种汽车预警自控制方法，其特征在于，当本车与对比车辆直线距离低于预设阈值时，触发高精度距离测距服务，包括：
建立空间坐标系，所述空间坐标系以位于本车车体中心为坐标原点，以平行于地面指向车头正前方为Y轴正方向，以垂直于地面指向地面下方为Z轴正方向，以平行于地面指向驾驶员右侧为X轴正方向；
读取本车车辆外廓尺寸数据，得到本车外廓立体各面最远端点坐标；
读取比对车辆外廓尺寸数据，结合设置在本车车辆外围激光器测得的距离数据，得到对比车辆外廓立体各面最远端点坐标；
将本车外廓立体各面最远端点坐标与对比车辆外廓各面最远端点坐标，进行点距计算，将距离最小点对应位置即时反馈至本车驾驶员和对比车辆驾驶员。
6.根据权利要求3所述的一种汽车预警自控制方法，其特征在于，所述通过车辆制动干预系统或转向干预系统执行紧急制动或者紧急转向动作，具体为：
当横向距离为零时，根据本车车速和对比车辆车速计算得到安全距离和紧急刹车距离，若竖向距离低于安全距离高于紧急刹车距离，执行减速动作，若竖直距离低于紧急刹车距离执行紧急制动动作；
当竖向距离为零时，设定横向安全距离，若横向安全距离逐渐减小并低于横向安全距离，执行转向动作，同时执行减速动作。
7.根据权利要求5所述的一种汽车预警自控制方法，其特征在于，所述高精度距离测距服务还包括建模步骤：
读取根据在空间坐标系中本车车辆坐标数据以及关注度最高等级的车辆坐标数据，在车辆内部显示装置上，按比例动态显示两车车辆外廓模型；
所述向本车驾驶员发出警告信号的同时向该关注度最高等级的车辆发出警告信号。
8.一种汽车预警自控制装置，其特征在于，包括：
车辆制动干预模块，用于根据指令实现自动紧急制动；
转向干预模块，用于根据指令实现自动转向；
电子标签模块，用于存储静态车辆信息和动态车辆信息，所述静态车辆信息包括车牌号码、车辆型号、车辆外廓尺寸，所述动态车辆信息包括车辆行驶方向、实时速度、发动机转速、加速度、转向角度、负载重量、位置信息；
数据读取写入模块，用于将静态车辆信息和动态车辆信息实时写入电子标签等待读取；
数据处理模块，用于实时读取预设范围内所有车辆电子标签内存储的车辆信息，并与本车车辆信息进行比对处理，授予比对车辆不同关注度等级送入存储器存储或者更新存储器该车辆对应的关注度等级；
提醒显示模块，用于在关注度最高等级的车辆所对应的动态车辆信息中数据超过预设正常值范围，则向本车驾驶员发出警告信号；
紧急辅助模块，用于在满足条件时向车辆制动干预模块和配置转向干预模块发出减速制动或者紧急转向的指令。
9.一种汽车预警自控制系统，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
汽车预警自控制装置；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得汽车预警自控制装置配合所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种车辆控制系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的汽车预警自控制系统。
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