CN112406820A - 多车道增强型自动紧急制动系统控制方法 - Google Patents

多车道增强型自动紧急制动系统控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，包括以下步骤：车载感知传感器探测自车与前车和相邻车道车辆的相对距离和相对速度信息；感知融合及规划决策模块根据上述相对距离和相对速度信息判断自车能否安全转向切入到左、右车道，同时本车道内自车与前车是否存在无法避免碰撞的风险；当感知融合及规划决策模块判定自车无法安全转向切入至邻近车道且无法避免与前车的碰撞风险时，感知融合及规划决策模块在其原始制动时机基础上增加一个时间增量，并据此向制动系统控制模块发送控制命令；制动系统控制模块根据控制命令并执行制动操作。本发明优化AEB系统制动的时机，保证车辆在高动态行驶时的安全性。

Description

多车道增强型自动紧急制动系统控制方法
技术领域
本发明涉及自动紧急制动(AEB)系统技术领域，具体涉及一种多车道增强型自动紧急制动系统控制方法。
背景技术
AEB系统通过环境感知传感器(前雷达/前摄像头)探测道路上车辆、行人等目标信息，如果系统判断自车与前方目标物存在碰撞风险，则会进行自动紧急制动帮助驾驶员避免碰撞，其制动时机的选择通过TTC碰撞时间计算。目前AEB系统仅判断本车道内前方目标物运动状态从而决定是否进行自动刹车，且最大能够避免碰撞的相对车速为40km/h。但是由于车辆行驶环境的复杂多变，比如自车邻近车道出现行驶车辆，自车不能通过切入邻近车道来避免与前车碰撞(一般而言紧急转向比紧急制动更能避免与前车碰撞)，同时自车与前车由于相对车速过大，原有AEB系统不能保证自车与前车避免碰撞。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，优化AEB系统制动的时机，保证车辆在高动态行驶时的安全性。
本发明提供了一种多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于包括以下步骤：
车载感知传感器探测自车与前车和相邻车道车辆的相对距离和相对速度信息；感知融合及规划决策模块根据上述相对距离和相对速度信息判断自车能否安全转向切入到左、右车道，同时本车道内自车与前车是否存在无法避免碰撞的风险；当感知融合及规划决策模块判定自车无法安全转向切入至邻近车道且无法避免与前车的碰撞风险时，感知融合及规划决策模块在其原始制动时机基础上增加一个时间增量作为开始制动的时机，并据此向制动系统控制模块发送控制命令；制动系统控制模块根据控制命令并执行制动操作。
其中，原始制动时机是AEB系统开发时存在的设定值，它是一个标定量，是根据AEB系统测试标定时所设定的值。开始制动时机是AEB系统给出的开始给制动系统发出指令的时间。
上述技术方案中，感知融合及规划决策模块自车无法通过转向切入邻近车道来避免与前车的碰撞后，发送报警信号至HMI模块，以提醒驾驶员。
上述技术方案中，所述时间增量通过自车与前车相对速度Vr与时间t插值拟合MAP曲线图计算得出；
所述时间插值拟合MAP曲线图的横坐标为时间t，纵坐标为相对速速Vr，原点处坐标为(0.1s，40km/h)，一单位时间为0.05s，一单位相对速度为5km/h，每增加一单位时间，增加一单位相对速度。
其中，所述MAP曲线图是一个标定曲线图，纵坐标是相对速度Vr，横坐标是根据Vr得出的△T。斜率是根据纵坐标中不同的相对速度Vr和横坐标不同的△T得出的拟合曲线。即根据标定经验，不同的Vr对应不同的△T，然后用拟合曲线的方式得出斜率。
上述技术方案中，还包括以下步骤：
感知融合及规划决策模块判定自车与左、右车道车辆的相对纵向距离是否小于第一设定阈值，自车与左、右车道车辆的相对横向距离是否小于第二设定阈值，自车与左、右车道车辆的相对车速是否大于第三设定阈值；当上述三项均判定为是，及认为自车无法安全转向切入至邻近车道，感知融合及规划决策模块启动时间增量计算操作；当上述三项有任意一项判定为否，感知融合及规划决策模块继续获取自车与前车和相邻车道车辆的相对距离和相对速度信息且不执行时间增量计算操作。
上述技术方案中，还包括以下步骤：
感知融合及规划决策模块判断碰撞时间是否小于原始制动时机与时间增量之和，本车道内自车与前车相对车速是否大于第四设定阈值，方向盘转角小于转角阈值；当以上三项均判定为是，即认为自车与前车是否存在无法避免碰撞的风险；感知融合及规划决策模块发送报警信号至HMI模块，同时将原始制动时机与时间增量之和作为开始制动的时机并发送制动减速信号至制动系统控制模块，以进行车辆制动。其中转角阈值是一个标定量，各个厂商可设置不同转角阈值。转角是通过方向盘转角传感器测得的实际值。
当上述三项有任意一项判定为否，制动系统控制模块暂不执行车辆制动指令，维持现状形式。
上述技术方案中，原始制动时机与时间增量之和小于2s。
上述技术方案中，所述第一设定阈值两车相对车速乘以最长车间时距的计算值。其中，两车的相对车速是车上的雷达实时获取车速数据并通过计算输出的运算结果。所述最长车间时距为经验值，一般设定为1.9s。
上述技术方案中，第二设定阈值是两车道最大距离值，表示两车并行时切换车道的安全距离。其中两车道的最大距离值可根据国际车道或国内车道的标准来设置两车横向安全距离。例如，国标车道一般最大4.5m，可以两个车道9m来设定得出两车横向安全距离。
上述技术方案中，第三设定阈值是目前自动紧急自动系统能够避免碰撞的相邻车道车辆与自车的最大相对车速。
上述技术方案中，第四设定阈值是目前自动紧急自动系统能够避免碰撞的本车道内前车与自车的最大相对车速。
上述最大相对车速均为经验值。目前各厂商公认的AEB系统能够安全避撞的最大相对车速为40km/h。(相对车速再大AEB不能保证避撞，而且从功能安全分析对后车影响也较大)
本发明的有益技术效果：
1)本发明利用现有车载前雷达，前摄像头，4个角雷达传感器，仅需要在现有常见的AEB系统基础上添加算法逻辑，无硬件成本增量；
2)充分考虑本车道、相邻车道的车辆运动状态，优化原有AEB系统只考虑本车道前方目标物；
3)系统判断在自车无法通过转向切入邻近车道来避免碰撞时，优化制动时机，提升自车能够避免碰撞的相对车速，提高车辆高动态行驶的安全性。
附图说明
图1为本发明的应用系统示意图，
图2为本发明的功能说明图，
图3为本发明时间增量计算的线性插值图，
图4为本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明应用的系统包括前雷达、前摄像头和4个角雷达感知传感器，感知融合及规划决策模块，仪器仪表HMI模块，制动系统控制模块。前雷达、前摄像头用于探测本车道前方目标车辆运动状态(测得相对距离S，相对车速Vr)，4个角雷达用于探测左、右邻近车道车辆运动状态(测得相对纵向距离Sx，相对横向距离Sy，相对车速Vr1)，并将各目标物的相对距离和相对速度信息通过CAN通讯发送给感知融合及规划决策模块。感知融合及规划决策模块分析判断自车切入到左、右车道存在危险，同时本车道内自车与前车相对车速较大存在无法避免碰撞的风险，则系统优化制动时机，并通过CAN通讯给HMI模块发送报警信息警示驾驶员，给制动系统控制模块发送制动指令使车辆开始制动。
本发明实现功能如图2所示，当左、右车道上的车辆出现图中①-⑥中的任意两种以上组合导致自车无法变道的情况，自车与左、右车道车辆的相对纵向距离Sx小于第一设定阈值Sk1(21m)、相对横向距离Sy小于第二设定阈值Sk2(10m)、相对车速Vr1大于第三设定阈值vr1k(40km/h)时，且自车与前车相对车速Vr大于第四设定阈值Vrk(40km/h)，原有AEB系统不能保证自车(Host)与前车(Target)避免碰撞，此时在AEB系统原始的制动时间Tk基础上增加一个时间增量ΔTk(即T＝Tk+ΔTk，ΔTk由图3所示线性插值计算，Tk为原始的制动时机)，使AEB系统更早介入制动以提升自车可避免碰撞的相对车速。
其中，相对纵向距离Sx根据“多普勒公式”实时计算得到的，可以理解是检测得到的，内部发送周期50ms。
相对横向距离Sy通过角雷达实时计算得到，以理解是检测得到的。内部发送周期50ms。
相对车速Vr和Vr1通过前雷达实时计算得到的，内部发送周期50ms。
本发明控制过程如图3所示，包括以下步骤：
A系统启动；
B感知融合及规划决策模块处理各个传感器反馈的数据，得出自车与左、右车道车辆的相对纵向距离Sx，相对横向距离Sy，相对车速Vr1；
C感知融合及规划决策模块判断Sx是否小于第一设定阈值Sk1(21m)，Sy是否小于第二设定阈值Sk2(10m)且Vr1是否大于第三设定阈值vr1k(40km/h)，若上述三项均成立则执行步骤D，不成立则执行步骤B；
D感知融合及规划决策模块设定碰撞时间增量阈值ΔTk，ΔTk由自车与前车相对速度Vr与时间t插值拟合MAP曲线图得出(如图3所示)；
E感知融合及规划决策模块判断碰撞时间TTC是否小于计算产生的制动时机(Tk+ΔTk)，其中碰撞时间TTC通过如下公式实时计算获得：
TTC＝Srel/Vrel
其中，Srel是相对距离，采用多普勒公式计算；Vrel是相对速度，通过前雷达得出本车道的相对距离和相对速度；角雷达得出相邻车道的相对距离和相对车速。
Figure BDA0002775147370000081
其中，f＝雷达探头频率，fo＝载波频率，c＝光波传播速度。
本车道内自车与前车相对车速Vr大于第四设定阈值Vrk(40km/h)且方向盘转角SASθ小于转角阈值θk(120°)，若上述三项均成立则执行步骤F，不成立则暂不执行车辆制动指令，维持现状行驶；
F感知融合及规划决策模块发送报警信号给HMI模块提醒驾驶员，按步骤E中计算生成的(Tk+ΔTk)作为开始制动时机，发送制动减速度信号给制动系统模块进行车辆制动，其中(Tk+ΔTk)小于2s。
实施例1：
系统开启，自车传感器检测本车道与左、右车道车辆行驶信息，即一直执行步骤B。假设当前自车(Host)以车速60km/h行驶，左、右车道出现①和②车辆均以车速20km/h行驶，且自车与①和②车辆的相对纵向距离Sx＝18m，相对横向距离Sy＝5m，步骤C的判断成立，执行步骤D。当本车道出现前车(Target)以10km/h行驶，那么此时Vr＝50km/h，通过图3线性插值得到碰撞时间增量阈值ΔTk＝0.2s，执行步骤E。系统原有Tk＝1.3s，时间增量ΔTk＝0.2s，此时TTC＝1.5s，驾驶员未打转向SASθ＝0’，步骤E判断成立，执行步骤F，发送报警信号给HMI模块通过声音提醒驾驶员，同时按T＝1.5s作为开始自动制动的时机，发送制动减速度信号给制动系统模块进行车辆制动。
实施例2：
系统开启，自车传感器检测本车道与左、右车道车辆行驶信息，即一直执行步骤B。假设当前自车(Host)以车速70km/h行驶，左、右车道出现③和⑥车辆均以车速20km/h行驶，且自车与③和⑥车辆的相对纵向距离Sx＝15m，相对横向距离Sy＝5m，步骤C的判断成立，执行步骤D。当本车道出现前车(Target)以10km/h行驶，那么此时Vr＝60km/h，通过图3线性插值得到碰撞时间增量阈值ΔTk＝0.3s，执行步骤E。系统原有Tk＝1.3s，时间增量ΔTk＝0.3s，此时TTC＝1.6s，驾驶员未打转向SASθ＝0‘，步骤E判断成立，执行步骤F，发送报警信号给HMI模块通过声音提醒驾驶员，同时按T＝1.6s作为开始自动制动的时机，发送制动减速度信号给制动系统模块进行车辆制动。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于包括以下步骤：
车载感知传感器探测自车与前车和相邻车道车辆的相对距离和相对速度信息；感知融合及规划决策模块根据上述相对距离和相对速度信息判断自车能否安全转向切入到左、右车道，同时本车道内自车与前车是否存在无法避免碰撞的风险；当感知融合及规划决策模块判定自车无法安全转向切入至邻近车道且无法避免与前车的碰撞风险时，感知融合及规划决策模块在其原始制动时机基础上增加一个时间增量作为开始制动的时机，并据此向制动系统控制模块发送控制命令；制动系统控制模块根据控制命令并执行制动操作。
2.根据权利要求1所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于感知融合及规划决策模块自车无法通过转向切入邻近车道来避免与前车的碰撞后，发送报警信号至HMI模块，以提醒驾驶员。
3.根据权利要求1所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于所述时间增量通过自车与前车相对速度Vr与时间t插值拟合MAP曲线图；
所述时间插值拟合MAP曲线图的横坐标为时间t，纵坐标为相对速速Vr，原点处坐标为(0.1s，40km/h)，一单位时间为0.05s，一单位相对速度为5km/h，每增加一单位时间，增加一单位相对速度。
4.根据权利要求1所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
感知融合及规划决策模块判定自车与左、右车道车辆的相对纵向距离是否小于第一设定阈值，自车与左、右车道车辆的相对横向距离是否小于第二设定阈值，自车与左、右车道车辆的相对车速是否大于第三设定阈值；当上述三项均判定为是，及认为自车无法安全转向切入至邻近车道，感知融合及规划决策模块启动时间增量计算操作；当上述三项有任意一项判定为否，感知融合及规划决策模块继续获取自车与前车和相邻车道车辆的相对距离和相对速度信息且不执行时间增量计算操作。
5.根据权利要求1所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
感知融合及规划决策模块判断碰撞时间是否小于原始制动时机与时间增量之和，本车道内自车与前车相对车速是否大于第四设定阈值，方向盘转角小于转角阈值；当以上三项均判定为是，即认为自车与前车是否存在无法避免碰撞的风险；感知融合及规划决策模块发送报警信号至HMI模块，同时将原始制动时机与时间增量之和作为开始制动的时机并发送制动减速信号至制动系统控制模块，以进行车辆制动；
当上述三项有任意一项判定为否，制动系统控制模块暂不执行车辆制动指令，维持现状形式。
6.根据权利要求1所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于原始制动时机与时间增量之和小于2s。
7.根据权利要求4所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于所述第一设定阈值两车相对车速乘以最长车间时距的计算值。
8.根据权利要求4所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于第二设定阈值是两车道最大距离值，表示两车并行时切换车道的安全距离。
9.根据权利要求4所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于第三设定阈值是目前自动紧急自动系统能够避免碰撞的相邻车道车辆与自车的最大相对车速。
10.根据权利要求4所述的多车道增强型自动紧急制动系统控制方法，其特征在于第四设定阈值是目前自动紧急自动系统能够避免碰撞的本车道内前车与自车的最大相对车速。
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