CN111862635B - 一种基于交通信号灯的车速控制方法、装置及汽车 - Google Patents

一种基于交通信号灯的车速控制方法、装置及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于交通信号灯的车速控制方法、装置及汽车，用于提高车辆在交通路口的通行效率。其包括：101，检测到车辆前方是否存在交通信号灯；102，若存在，筛选目标信号灯；103，检测车辆当前是否处于智能巡航模式；104，若处于，检测目标信号灯是否处于常绿状态；105，若处于，检测目标信号灯是否为倒计时信号灯；106，若为，检测车辆当前所行驶车道前方是否存在前车；107，若不存在，则将车辆的当前巡航车速调整为目标巡航车速，预测车辆的纵向位移；108，判断车辆的纵向位移是否大于第一距离；109，若大于，则控制车辆在目标信号灯的倒计时时间内加速通过车辆当前所行驶车道前方的停止线。

Description

一种基于交通信号灯的车速控制方法、装置及汽车
技术领域
本发明涉及汽车车速控制领域，具体是一种基于交通信号灯的车速控制方法、装置及汽车。
背景技术
随着汽车保有量的稳步增加，城市和城间道路网络越来越复杂，道路上交通信号灯数量和类型也成倍地增加。车辆数量的变化，以及驾驶员的不规范驾驶，造成路口的拥堵和交通事故，严重影响了城市交通生态，形成污染和经济损失。
现有技术中，车辆在到达交通路口时，需要驾驶员根据经验选择加速通过路口或减速停车，驾驶员的不规范驾驶行为，在交通路口处很容易引起交通事故的发生。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于交通信号灯的车速控制方法、装置及汽车，用于提高车辆在交通路口的通行效率。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种基于交通信号灯的车速控制方法，包括：
步骤S101，检测到车辆前方第一预定距离范围内是否存在交通信号灯；
步骤S102，若存在，筛选与车辆的当前行驶路径对应的目标信号灯；
步骤S103，检测车辆当前是否处于智能巡航模式；
步骤S104，若处于，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态；
步骤S105，若处于，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯；
步骤S106，若为，检测车辆当前所行驶车道前方是否存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车；
步骤S107，若不存在，则将车辆的当前巡航车速调整为目标巡航车速，并预测车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移；
步骤S108，判断车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移是否大于第一距离，所述第一距离为车辆和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的距离；
步骤S109，若大于，则控制车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内按照第一加速度曲线加速通过车辆当前所行驶车道前方的停止线；
步骤S110，若步骤S108中的纵向位移小于或等于第一距离，或，步骤S106中存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车，判断车辆当前所行驶车道的相邻车道是否存在与车辆当前所行驶车道同向的第一目标车道；
步骤S111，若存在，则在满足换道条件时控制车辆由当前所处行驶车道换道至所述第一目标车道；且在车辆换道完成后，重复执行步骤S107；
步骤S112，若步骤S110中不存在所述第一目标车道或步骤S111中未完成换道，则控制车辆减速至车速为零；
所述目标巡航车速的数值和所述当前巡航车速的数值一一对应，所述第一加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第一加速度曲线和一个所述目标巡航车速的数值范围对应。
优选地，步骤S104中，若所述目标信号灯未处于常绿状态，所述方法还包括：步骤S113，控制车辆在所述第一距离内以按照第二加速度曲线减速至车速为零的状态；
所述第二加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第二加速度曲线对应于一个所述第一距离和一个巡航车速。
优选地，步骤S103中，若车辆当前未处于智能巡航模式，所述方法还包括：
步骤S114，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态；
步骤S115，若处于，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯；
步骤S116，根据车辆和和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的第一距离、所述目标红绿灯的倒计时时间计算推荐车速；
步骤S117，判断所述推荐车速是否大于车辆的实际车速和预定车速差值的和；
步骤S118，若大于，则通过人机交互系统输出所述推荐车速。
优选地，步骤S105中，若所述目标信号灯为无倒计时信号灯，所述方法还包括：
步骤S119，控制车辆按照当前设置的巡航车速行驶。
优选地，步骤S103中，若车辆当前处于智能巡航模式时，所述方法还包括：
步骤S120，检测车辆当前是否处于导航状态；
步骤S121，若处于，判断车辆当前所处行驶车道是否满足导航规划路径要求；
步骤S122，若不满足，通过导航规划路径确定第二目标车道；
步骤S123，检测所述第二目标车道是否满足换道条件；
步骤S124，若满足，通过人机交互系统输出提示驾驶员开启转向灯的提示信息；
步骤S125，在检测到转向灯开启时，控制车辆换道至所述第二目标车道。
优选地，步骤S101中，若未检测到车辆前方第一预定距离范围内存在交通信号灯时，所述方法还包括：
步骤S126，检测车辆当前是否处于智能巡航模式；
步骤S127，若处于，检测车辆当前所处行驶车道的最大限速值；
步骤S128，控制车辆的当前车速调整至小于车辆当前所处行驶车道的最大限速值和智能巡航模式的巡航速度值中较小的一个速度值。
优选地，所述方法还包括：
步骤S129，检测车辆前方第二预定距离范围内是否存在交通拥堵路段；
步骤S130，若存在，则在距离所述交通拥堵路段第一预定距离时，通过人机交互系统输出提示驾驶员进行换道的提示信息，并控制车辆的当前车速调整至小于车辆当前所处路段的最高限速值。
优选地，所述方法还包括：
步骤131，检测车辆前方第三预定距离范围内是否存在事故多发路段；
步骤132，若存在，则在距离所述交通拥堵路段第二预定距离时，控制车辆的当前车速调整至小于车辆当前所处路段的最高限速值。
优选地，所述推荐车速通过公式：
V推＝L/T-△t
计算，其中，V为所述推荐车速，L为所述第一距离，T为所述倒计时时间，△t为预设间隔时间。
本发明还提供了一种车速控制装置，包括：
第一检测模块，用于检测到车辆前方第一预定距离范围内是否存在交通信号灯；
筛选模块，用于若存在，筛选与车辆的当前行驶路径对应的目标信号灯；
第二检测模块，用于检测车辆当前是否处于智能巡航模式；
第三检测模块，用于处于，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态；
第四检测模块，用于若处于，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯；
第五检测模块，用于若为，检测车辆当前所行驶车道前方是否存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车；
预测模块，用于若不存在，则将车辆的当前巡航车速调整为目标巡航车速，并预测车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移；
第一判断模块，用于判断车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移是否大于第一距离，所述第一距离为车辆和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的距离；
第一控制模块，用于若大于，则控制车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内按照第一加速度曲线加速通过车辆当前所行驶车道前方的停止线；
第二判断模块，用于若第一判断模块判断出纵向位移小于或等于第一距离，或第五检测模块确定存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车，判断车辆当前所行驶车道的相邻车道是否存在与车辆当前所行驶车道同向的第一目标车道；
第二控制模块，用于若存在，则在满足换道条件时控制车辆由当前所处行驶车道换道至所述第一目标车道；且在车辆换道完成后，返回至预测模块进行处理；
第三控制模块，用于若第二判断模块判断出不存在所述第一目标车道或第二控制模块为完成足换道，则控制车辆减速至车速为零；
所述目标巡航车速的数值和所述当前巡航车速的数值一一对应，所述第一加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第一加速度曲线和一个所述目标巡航车速的数值范围对应。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的车速控制装置。
本发明的有益效果为：
本发明上述方法，通过地图和定位信息预判交通信号灯和停止线位置，并融合摄像头和雷达信息，感知前方交通状况，识别地面交通标线和交通信号灯状态，再通过车辆状态传感器信号拟合出车辆运行轨迹，综合上述信息判断能否安全通过红绿灯位置，根据判断结果通过仪表/车机等发送提示信息，进而可控制动力系统和制动系统进行加减速控制，控制助力转向系统提前换道或者保持本车道行驶，提高通行效率，保证舒适安全通过路口。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为本发明的方法的流程示意图之二；
图3为本发明的方法的流程示意图之三；
图4为本发明的系统的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1至3，本发明实施例提供了一种基于交通信号灯的车速控制方法，包括：
步骤S101，检测到车辆前方第一预定距离范围内是否存在交通信号灯。
其中，第一预定距离范围为车辆前方1KM、1.5KM等距离范围内，该第一预定距离范围的具体数值，根据所使用的探测设备的设计值确定。对于交通信号灯的探测，通过在车辆上安装的前视摄像头、环视摄像头、前雷达等探测设备进行探测。其中，所识别到的交通信号灯的信息包括但不限于交通信号灯的颜色，如：红色、黄色、绿色；交通信号灯的图案，如：箭头形图案、圆形图案、交叉形图案、掉头指示信号图案；交通信号灯的状态，如：常亮型、闪烁型、由亮到熄灭型；交通信号灯的图案方向，如：箭头形图案的方向向左、向右或直行；交通信号灯倒计时。
步骤S102，若存在，筛选与车辆的当前行驶路径对应的目标信号灯。
车辆的当前行驶路径是指车辆当前所处行驶车道，在车辆处于导航状态时，可以基于导航信息确定车辆当前所处行驶车道；而在车辆没有处于导航状态时，则可以根据车辆上布置的雷达进行确认。同时，依据摄像头获取地面标线或标识，来确定车辆当前所处行驶车道当前所对应的行驶方向。然后，可以依据交通信号灯上的信号灯图案以及图案所指示的方向，确定车辆当前所行驶车道所对应的该目标交通信号灯。
步骤S103，检测车辆当前是否处于智能巡航模式。
智能巡航模式是指车辆处于自动巡航状态，车辆以用户设定或预定的巡航值作为巡航目标值进行智能化的行驶。智能巡航模式需要驾驶员手动开启，如通过车辆上的按键一键启动。
步骤S104，若处于，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态。
步骤S105，若处于，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯。
步骤S106，若为，检测车辆当前所行驶车道前方是否存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车。
步骤S107，若不存在，则将车辆的当前巡航车速调整为目标巡航车速，并预测车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移。
其中，目标巡航车速的数值和所述当前巡航车速的数值一一对应。具体来说，在系统中预设一个目标巡航车速调节表，在该表中，一个当前巡航车速对应于一个待增加车速，根据车辆当前实际的车速，确定车辆的当前实际车速在该表中对应的目标待增加车速，然后将该当前实际车速和目标待增加车速相加，得到该目标巡航车速。
例如，在系统中预设当前实际车速55至60KM/h这一车速范围内对应的待增加车速为 5KM/h，在车辆的当前实际车速为58KM/h时，计算出该目标巡航车速为63KM/h。
对于车辆在目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移预测，是通过公式：
Figure GDA0003637796910000061
其中，d为该纵向位移，T为标信号灯的倒计时时间，along(t)为系统中预设的第一加速度曲线在不同时刻t的加速度值，vlong(t)为在t时刻时的速度；vlong(t)通过在t-1时刻的速度和加速度确定，其中，在加速度曲线的第一个时刻对应的vlong(1)通过车辆的当前巡航车速和第一个时刻对应的加速度确定。其中，第一加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第一加速度曲线和一个所述目标巡航车速的数值范围对应。
步骤S108，判断车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移是否大于第一距离，所述第一距离为车辆和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的距离。
其中，在该纵向位移大于第一距离，即表示车辆能够在目标信号灯的倒计时时间内通过该车辆当前所行驶车道的停止线；反之，则表示不能通过，需要车辆在到达停止线之前停止。步骤S109，若大于，则控制车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内按照第一加速度曲线加速通过车辆当前所行驶车道前方的停止线。
即，车辆的车速按照该第一加速度曲线变化，直至车辆的车速增加至目标巡航车速后，若车辆仍未通过该车辆当前所行驶车道前方的停止线，则车辆保持该目标巡航车速继续行驶。若车辆在目标信号灯的倒计时时间到达时车辆的车速仍然未到达该目标巡航车速，则车辆持续增加车速至目标巡航车速。
针对于该步骤S109中的加速操作，要求车辆的前方不具有车速低于该车辆的当前巡航车速的前车。
步骤S110，若小于或等于，或步骤S106中确认车辆当前所行驶车道前方存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车，判断车辆当前所行驶车道的相邻车道是否存在与车辆当前所行驶车道同向的第一目标车道。
步骤S111，若存在，则在满足换道条件时控制车辆由当前所处行驶车道换道至所述第一目标车道；且在车辆换道完成后，重复执行步骤S107。
其中，满足换道的条件包括：1、车辆当前所行驶车道和第一目标车道之间存在可使车辆跨越的车道线虚线，2、第一目标车道中位于车辆的前方的预定距离范围内不具有车速比本车的当前巡航车速小的前车，3、第一目标车道中位于车辆的后方的预定距离范围内不具有车速比本车的当前巡航车速大的后车；该预定距离的具体数值和车辆的当前巡航车速相关，且与当前巡航车速呈正比关系，例如为50米内)不存在速度高于本车的当前巡航车速的目标车辆。
在满足上述换道的条件后，车辆执行换道操作。
车辆在运行过程中，持续获取驾驶员操作方向盘转角θ，车辆横向加速度alat(t)，横向速度vlat(t)，纵向加速度along(t)，纵向速度vlong(t)，车辆到前方停止线之间的第一距离lstop(t)；当摄像头识别到车辆压线时摄像头识别到的车辆与车道线的重叠率r(t)，摄像头采集的可交通信号灯倒计时T，摄像头与车辆状态传感器融合获取车辆航向角与车辆当前位置车道线切线的夹角β，摄像头模块与地图/定位模块融合获取的当前位置车道线曲率ρ等参数。
其中，在车辆的纵向速度vlong(t)>0时，当车辆与车道线重叠率r(t)>20％，航向角与车道线切线夹角β≥10°，且横向速度和加速度朝目标车道持续增加，则判断车辆正在换道；车辆与车道线重叠率r(t)＝0，航向角与车道线切线夹角β＜10°且ρvlong(t)2<alat(t)-1持续 1s，车辆运动轨迹位于第一目标车道区域以内，认为换道结束。
步骤S112，若步骤S110中不存在所述第一目标车道或步骤S111中未成功换道，则控制车辆减速至车速为零。
未成功换道是指车辆没有从当前所行驶车道换道至di一目标车道中。
具体来说，车辆需要在该第一距离内减速至车速为零的状态，基于物理学计算模型，计算在该第一距离和该目标红绿灯的倒计时时间内所需要输出的加速度值，按照该加速度执行减速，直到车辆的车速降速为零。
所述目标巡航车速的数值和所述当前巡航车速的数值一一对应，所述第一加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第一加速度曲线和一个所述目标巡航车速的数值范围对应。
具体来说，减速至车速为零的具体步骤包括：假设根据雷达采集数据确定当前时刻本车和前车之间的相对距离S，本车的当前车速为V10，前车的当前车速为V20，假设系统预设的本车和前车之间的安全间隔距离为S1，则本车应当T时间段内且在(S-S1)距离内减速至车速为0；经过处理，计算出车辆在0至T1时间段内的加速度值为a11，而雷达采集到前车的加速度为a21。则在T1时刻到达时，本车和前车之间的相对距离变化为：S+ (V20*T1+1/2a21T1 2)-(V10*T1+1/2a11T1 2)，此时，本车应当在(T-T1)时间段内且在(S+ (V20*T1+1/2a21T1 2)-(V10*T1+1/2a11T1 2)-S1)距离内减速至车速为0；进一步地，依次计算在每一个时刻到达时车辆对应下一时段内的加速度值，这样，通过改变车辆的加速度值，使车辆的车速逐渐降低至0的状态。
优选地，步骤S104中，若所述目标信号灯未处于常绿状态，所述方法还包括：步骤S113，控制车辆在所述第一距离内以按照第二加速度曲线减速至车速为零的状态；
所述第二加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第二加速度曲线对应于一个所述第一距离和一个巡航车速。
按照第二加速度曲线进行车速减速控制的原理和第一加速度曲线车速减速的原理一致，在此，不进行赘述。
如图1，优选地，步骤S103中，若车辆当前未处于智能巡航模式，所述方法还包括：
步骤S114，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态。若未处于，则不输出提示信息。
步骤S115，若处于，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯。若不为，则不输出提示信息。
步骤S116，根据车辆和和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的第一距离、所述目标红绿灯的倒计时时间计算推荐车速。
其中，所述推荐车速通过公式：
V推＝L/T-△t
计算，其中，V为所述推荐车速，L为所述第一距离，T为所述倒计时时间，△t为预设间隔时间，其值并非为固定值，△t的数值大小和该T的数值大小呈正比。
该△t小于T。该△t的设置目的在于，使得车辆能尽可能的在倒计时时间T内通过车辆所在前方的停止线。
步骤S117，判断所述推荐车速是否大于车辆的实际车速和预定车速差值的和。预定车速差值的设置目的在于，保障车辆不必频繁的进行推荐车速输出，提高用户体验。
步骤S118，若大于，则通过人机交互系统输出所述推荐车速。用户依靠该推荐车速，可以选择性的进行加速控制。
如图1，优选地，步骤S105中，若所述目标信号灯为无倒计时信号灯，所述方法还包括：
步骤S119，控制车辆按照当前设置的巡航车速行驶。
如图1，优选地，步骤S103中，若车辆当前处于智能巡航模式时，所述方法还包括：
步骤S120，检测车辆当前是否处于导航状态；车辆处于导航状态可以是车辆处于车载导航状态，或者，车辆处于移动终端导航状态。其中，移动终端导航状态需要移动终端和车辆之间具有通信功能，可以借助第三方服务将移动终端的导航状态传输到车载终端的云服务器中，进而接收到移动终端的导航状态。
步骤S121，若处于，判断车辆当前所处行驶车道是否满足导航规划路径要求，即车辆当前所处行驶车道属于导航规划路径中的车道。
步骤S122，若不满足，通过导航规划路径确定第二目标车道，第二目标车道为与车辆当前所处行驶车道的行驶方向不同的其它车道。
步骤S123，检测所述第二目标车道是否满足换道条件，第二目标车道的换道条件为：第二目标车道中位于车辆的前方的预定距离范围内不具有车速比本车的当前巡航车速小的前车，且第二目标车道中位于车辆的后方的预定距离范围内不具有车速比本车的当前巡航车速大的后车，该预定距离的具体数值和车辆的当前巡航车速相关，且与当前巡航车速呈正比关系，例如为50米内)不存在速度高于本车的当前巡航车速的目标车辆。
步骤S124，若满足，通过人机交互系统输出提示驾驶员开启转向灯的提示信息。
步骤S125，在检测到转向灯开启时，控制车辆换道至所述第二目标车道。
优选地，步骤S101中，若未检测到车辆前方第一预定距离范围内存在交通信号灯时，所述方法还包括：
步骤S126，检测车辆当前是否处于智能巡航模式；
步骤S127，若处于，检测车辆当前所处行驶车道的最大限速值；
步骤S128，控制车辆的当前车速调整至小于车辆当前所处行驶车道的最大限速值和智能巡航模式的巡航速度值中较小的一个速度值。
该步骤126至步骤128的设置目的在于，保障车辆在安全限速范围内安全行驶。
优选地，所述方法还包括：
步骤S129，检测车辆前方第二预定距离范围内是否存在交通拥堵路段；
步骤S130，若存在，则在距离所述交通拥堵路段第一预定距离时，通过人机交互系统输出提示驾驶员进行换道的提示信息，并控制车辆的当前车速调整至小于车辆当前所处路段的最高限速值。
步骤S129和步骤S130的设置目的在于，保障车辆在安全限速范围内安全行驶。
优选地，所述方法还包括：
步骤131，检测车辆前方第三预定距离范围内是否存在事故多发路段；
步骤132，若存在，则在距离所述交通拥堵路段第二预定距离时，控制车辆的当前车速调整至小于车辆当前所处路段的最高限速值。
步骤S129和步骤S130的设置目的在于，保障车辆在安全限速范围内安全行驶。
当然，本实施例的上述方法，在智能巡航模式开启的状态下，若检测到驾驶员主动操作油门踏板或制动踏板，则基于制动踏板开度和油门踏板开度计算驾驶员需求扭矩(其中，计算驾驶员需求扭矩的方法如现有技术中所记载的方法)，进一步的比较驾驶员需求扭矩和系统根据智能导航模式下所检测到的各个参数进行减速或加速控制对应的需求扭矩进行比较。其中，如果驾驶员油门请求小于通过步骤S101至步骤S132的方法计算得到的油门开度时，车辆响应所述方法的加速请求；若驾驶员油门请求大于所述方法计算得到的油门开度时，车辆响应驾驶员请求，若驾驶员踩下刹车踏板，所述方法取消向所述装置动力系统模块的加速请求，车辆执行驾驶员刹车请求。同时，若驾驶员操作方向盘进行横向控制，当驾驶员操作方向与所述方法路径方向相同时，所述方法减小向所述装置助力转向系统模块的扭矩或转角请求，当驾驶员操作方向与所述方法路径方向相反时，在驾驶员手力矩超过ΔT(需根据不同项目进行标定)，所述方法取消扭矩或转角请求，直到驾驶员手力矩小于ΔT。
如图4，参见图1，本发明所述的一种基于交通信号灯的智能巡航系统，架构主要包括四部分，分别是交通环境感知系统、自车状态感知系统、融合与决策系统、控制执行及人机交互系统，详细如下：
交通环境感知系统主要作用是对自车近场(200m内)的车流、车道线、交通标识等，以及远场(2km以内)行驶路径、道路信息和拥堵情况，建立交通环境模型，该交通环境感知系统包括，用于获取车辆当前所在车道、车道行驶方向、交通拥堵情况、红绿灯位置、停止线位置、车道限速信息的地图/定位模块-1；用于获取前方150m内车道线信息、交通信号灯信息、交通灯倒计时、地面标识、道路上方及两侧交通标志、停止线距离，以及车道前方目标位置、类型、速度、加速度、制动灯、转向灯信息的前视摄像头模块-2；用于辅助前视摄像头模块获取地面标线和标识，以及交通信号灯信息的环视摄像头模块-3；用于精确获取前方交通状况，融合前视摄像头模块获取前方车辆位置、车速、加速度的前雷达模块-4；用于获取车辆前方、后方，以及侧方车道目位置、车速、加速度的角雷达模块-5；
人机交互系统用于将提示和报警信息，快速直观地显示给驾驶员，并将驾驶员的操作意愿反馈给融合与决策系统。
自车状态感知系统为车辆状态传感器模块-7，用于获取车辆当前横纵向工作状态，包括方向盘转角、油门踏板位置、刹车踏板位置、发动机转速、电机功率、电机扭矩、车速、横向加速度、纵向加速度、横摆信号，以建立自车动力学和运动模型；
融合与决策系统为数据融合控制器模块-8，用于传感器数据的融合、路径规划，以及决策控制，根据交通环境模型、自车动力学和运动模型，进行综合决策；
控制执行及人机交互系统按照融合与决策系统指令执行加减速、转向，并对驾驶员进行提示驾驶员，以及将驾驶员请求反馈给融合与决策系统，控制执行及人机交互系统包括，用于执行数据融合控制模块的加速指令和反拖减速指令的动力系统模块-9；用于执行数据融合控制模块的减速指令的制动系统模块-10；用于执行数据融合控制模块的转向请求指令的助力转向系统模块-11；以及用于将提示和报警信息，快速直观地显示给驾驶员，并将驾驶员的操作意愿反馈给本装置的人机交互系统模块-6。前视摄像头模块2和环视摄像头模块3识别的交通信号灯信息包括：交通信号灯颜色，红色、黄色、绿色；交通信号灯图案，箭头形图案、圆形图案、交叉形图案、掉头指示信号图案；交通信号灯状态，常亮型、闪烁型、由亮到熄灭型；交通信号灯倒计时；交通信号灯距离。
前视摄像头模块2和环视摄像头模块3，将识别的本车道地面标识指示的行车方向与交通信号灯指示的行车方向相对应，筛选出本车运行轨迹前方的交通信号灯状态。地图/定位模块1根据驾驶员设定目的地，进行导航路径规划。摄像头模块识别到停止线之前，车辆到停止线距离为车辆当前位置到本车道前方停止线距离，当所述前视摄像头模块1识别到停止线后，系统融合地图/定位模块2信息，修正车辆到停止线距离。通过融合摄像头模块和雷达模块信息，建立车辆周边实时交通环境点云，筛选出关键目标，建立关键目标运行轨迹模型。车辆状态传感器模块用于建立本车运动模型。在摄像头模块识别到本车道交通信号灯信息后，根据车辆运动模型，关键目标运行轨迹，以及导航路径规划，判断本车通过停止线所需要的时间、速度和加速度。在识别到交通信号灯信息后，在人机交互系统 6模块上实时显示交通信号灯信息。通过计算出车辆顺利通过路口的最佳车速，并将推荐车速推送到人机交互系统6。根据数据融合控制器模块决策结果，控制动力系统9和制动系统10进行加速和减速动作。本发明上述方法，通过地图和定位信息预判交通信号灯和停止线位置，并融合摄像头和雷达信息，感知前方交通状况，识别地面交通标线和交通信号灯状态，再通过车辆状态传感器信号拟合出车辆运行轨迹，综合上述信息判断能否安全通过红绿灯位置，根据判断结果通过仪表/车机等发送提示信息，进而可控制动力系统和制动系统进行加减速控制，控制助力转向系统提前换道或者保持本车道行驶，提高通行效率，保证舒适安全通过路口。
本发明实施例还提供了一种车速控制装置，包括：
第一检测模块，用于检测到车辆前方第一预定距离范围内是否存在交通信号灯；
筛选模块，用于若存在，筛选与车辆的当前行驶路径对应的目标信号灯；
第二检测模块，用于检测车辆当前是否处于智能巡航模式；
第三检测模块，用于处于，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态；
第四检测模块，用于若处于，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯；
第五检测模块，用于若为，检测车辆当前所行驶车道前方是否存在车速小于车辆的当前巡航车速的前侧；
预测模块，用于若不存在，则将车辆的当前巡航车速调整为目标巡航车速，并预测车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移；
第一判断模块，用于判断车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移是否大于第一距离，所述第一距离为车辆和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的距离；
第一控制模块，用于若打于，则控制车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内按照第一加速度曲线加速通过车辆当前所行驶车道前方的停止线；
第二判断模块，用于若第一判断模块判断出纵向位移小于或等于第一距离，或第五检测模块检测出存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车，判断车辆当前所行驶车道的相邻车道是否存在与车辆当前所行驶车道同向的第一目标车道；
第二控制模块，用于若存在，则在满足换道条件时控制车辆由当前所处行驶车道换道至所述第一目标车道；且在车辆换道完成后，返回至预测模块进行处理；
第三控制模块，用于若第二判断模块判断出不存在所述第一目标车道或第二控制模块判断出不满足换道条件，则控制车辆减速至车速为零；
所述目标巡航车速的数值和所述当前巡航车速的数值一一对应，所述第一加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第一加速度曲线和一个所述目标巡航车速的数值范围对应。
本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的车速控制装置。
上述实施例只对其中一些本发明的一个或多个实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种基于交通信号灯的车速控制方法，其特征在于，包括：
步骤S101，检测车辆前方第一预定距离范围内是否存在交通信号灯；
步骤S102，若存在交通信号灯，筛选与车辆的当前所处行驶车道对应的目标信号灯；
步骤S103，检测车辆当前是否处于智能巡航模式；
步骤S104，若处于智能巡航模式，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态；
步骤S105，若处于常绿状态，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯；
步骤S106，若为倒计时信号灯，检测车辆当前所行驶车道前方是否存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车；
步骤S107，若不存在车速小于当前巡航车速的前车，则将车辆的当前巡航车速调整成与其对应的目标巡航车速，并预测车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移；
步骤S108，判断车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移是否大于第一距离，所述第一距离为车辆和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的距离；
步骤S109，若纵向位移大于第一距离，则控制车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内按照第一加速度曲线加速通过车辆当前所行驶车道前方的停止线；
步骤S110，若步骤S108中的纵向位移小于或等于第一距离，或，步骤S106中存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车，判断车辆当前所行驶车道的相邻车道是否存在与车辆当前所行驶车道同向的第一目标车道；
步骤S111，若存在第一目标车道，则在满足换道条件时控制车辆由当前所处行驶车道换道至所述第一目标车道；且在车辆换道完成后，重复执行步骤S107；
步骤S112，若步骤S110中不存在所述第一目标车道或步骤S111中未完成换道，则控制车辆减速至车速为零；
所述目标巡航车速的数值和所述当前巡航车速的数值一一对应，一个当前巡航车速对应一个待增加车速，当前巡航车速与其对应的待增加车速相加得到对应的目标巡航车速；所述第一加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第一加速度曲线和一个所述目标巡航车速的数值范围对应；
通过公式：
d＝∫t t+T(vlong(t)+∫along(t)dt)dt
计算步骤S107中的纵向位移，d为该纵向位移，T为目标信号灯的倒计时时间，along(t)为预设的第一加速度曲线在不同时刻t的加速度值，vlong(t)为在t时刻时的速度；vlong(t)通过在t-1时刻的速度和加速度确定，其中，在第一加速度曲线的第一个时刻对应的vlong(1)通过车辆的当前巡航车速和第一个时刻对应的加速度确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S104中，若所述目标信号灯未处于常绿状态，所述方法还包括：步骤S113，控制车辆在所述第一距离内以按照第二加速度曲线减速至车速为零的状态；
所述第二加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第二加速度曲线对应于一个所述第一距离和一个巡航车速。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S103中，若车辆当前未处于智能巡航模式，所述方法还包括：
步骤S114，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态；
步骤S115，若处于常绿状态，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯；
步骤S116，若为倒计时信号灯，根据车辆和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的第一距离、所述目标信号灯的倒计时时间计算推荐车速；
步骤S117，判断所述推荐车速是否大于车辆的实际车速和预定车速差值的和；
步骤S118，若推荐车速大于车辆的实际车速和预定车速差值的和，则通过人机交互系统输出所述推荐车速。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S105中，若所述目标信号灯为无倒计时信号灯，所述方法还包括：
步骤S119，控制车辆按照当前设置的巡航车速行驶。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S103中，若车辆当前处于智能巡航模式时，所述方法还包括：
步骤S120，检测车辆当前是否处于导航状态；
步骤S121，若处于导航状态，判断车辆当前所处行驶车道是否满足导航规划路径要求；
步骤S122，若不满足导航规划路径要求，通过导航规划路径确定第二目标车道；
步骤S123，检测所述第二目标车道是否满足换道条件；
步骤S124，若满足换道条件，通过人机交互系统输出提示驾驶员开启转向灯的提示信息；
步骤S125，在检测到转向灯开启时，控制车辆换道至所述第二目标车道。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S101中，若未检测到车辆前方第一预定距离范围内存在交通信号灯时，所述方法还包括：
步骤S126，检测车辆当前是否处于智能巡航模式；
步骤S127，若处于智能巡航模式，检测车辆当前所处行驶车道的最大限速值；
步骤S128，控制车辆的当前车速调整至小于车辆当前所处行驶车道的最大限速值和智能巡航模式的巡航速度值中较小的一个速度值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤S129，检测车辆前方第二预定距离范围内是否存在交通拥堵路段；
步骤S130，若存在交通拥堵路段，则在距离所述交通拥堵路段一预定距离时，通过人机交互系统输出提示驾驶员进行换道的提示信息，并控制车辆的当前车速调整至小于车辆当前所处路段的最高限速值。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述推荐车速通过公式：
V推＝L/(T-△t)
计算，其中，V为所述推荐车速，L为所述第一距离，T为所述倒计时时间，△t为预设间隔时间。
9.一种车速控制装置，其特征在于，包括：
第一检测模块，用于检测车辆前方第一预定距离范围内是否存在交通信号灯；
筛选模块，用于若存在交通信号灯，筛选与车辆的当前所处行驶车道对应的目标信号灯；
第二检测模块，用于检测车辆当前是否处于智能巡航模式；
第三检测模块，用于若处于智能巡航模式，检测所述目标信号灯是否处于常绿状态；
第四检测模块，用于若处于常绿状态，检测所述目标信号灯是否为倒计时信号灯；
第五检测模块，用于若为倒计时信号灯，检测车辆当前所行驶车道前方是否存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车；
预测模块，用于若不存在车速小于当前巡航车速的前车，则将车辆的当前巡航车速调整成与其对应的目标巡航车速，并预测车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移；
第一判断模块，用于判断车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内的纵向位移是否大于第一距离，所述第一距离为车辆和车辆当前所行驶车道前方停止线之间的距离；
第一控制模块，用于若纵向位移大于第一距离，则控制车辆在所述目标信号灯的倒计时时间内按照第一加速度曲线加速通过车辆当前所行驶车道前方的停止线；
第二判断模块，用于若第一判断模块判断出纵向位移小于或等于第一距离，或第五检测模块确定存在车速小于车辆的当前巡航车速的前车，判断车辆当前所行驶车道的相邻车道是否存在与车辆当前所行驶车道同向的第一目标车道；
第二控制模块，用于若存在第一目标车道，则在满足换道条件时控制车辆由当前所处行驶车道换道至所述第一目标车道；且在车辆换道完成后，返回至预测模块进行处理；
第三控制模块，用于若第二判断模块判断出不存在所述第一目标车道或第二控制模块未完成换道，则控制车辆减速至车速为零；
所述目标巡航车速的数值和所述当前巡航车速的数值一一对应，一个当前巡航车速对应一个待增加车速，当前巡航车速与其对应的待增加车速相加得到对应的目标巡航车速；所述第一加速度曲线为预先标定的加速度曲线，且一条所述第一加速度曲线和一个所述目标巡航车速的数值范围对应；
通过公式：
d＝∫t t+T(vlong(t)+∫along(t)dt)dt
计算预测模块中的纵向位移，d为该纵向位移，T为目标信号灯的倒计时时间，along(t)为预设的第一加速度曲线在不同时刻t的加速度值，vlong(t)为在t时刻时的速度；vlong(t)通过在t-1时刻的速度和加速度确定，其中，在第一加速度曲线的第一个时刻对应的vlong(1)通过车辆的当前巡航车速和第一个时刻对应的加速度确定。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的车速控制装置。
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