CN112406865A - 一种基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统 - Google Patents

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Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，通过依靠布置在车身两侧、超声波雷达组件探测障碍物及运动车辆，并结合驾驶员的变道动作判断是否存在碰撞风险，拓展环境感知范围和适用车速范围，可以取代传统的基于波雷达的变道辅助类ADAS功能单独搭载，相比于毫米波雷达大大降低了成本，也可以与基于毫米波雷达的变道辅助功能同时搭载，进一步提高主动安全系统的安全性。

Description

一种基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及道路交通安全技术领域，尤其涉及一种基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统。
背景技术
高级驾驶辅助系统(ADAS)是一种通过安装在车上的环境感知传感器(超声波雷达、毫米波雷达、摄像头等)，在汽车行驶过程中实时探测周边环境，再经过判断决策后辅助驾驶员进行驾驶操作的系统。
ADAS系统可实现不同类型的驾驶辅助功能，如前向辅助类、车道辅助类、变道辅助类、低速/泊车辅助类等。其中目前市场上常见的变道辅助类ADAS功能有盲点监测BSD(Blind Spot Detection)、变道辅助LCA(Lane Change Assist)和紧急车道保持ELK(Emergency Lane Keeping)。这几项功能均基于安装在车身左右后角部的毫米波雷达开发，工作原理为：车辆中高速行驶时，依靠毫米波雷达探测车辆两边侧后方的运动车辆，并结合驾驶员的变道动作判断是否存在碰撞风险，当判断有碰撞风险时，BSD和LCA会进行视觉和/或听觉报警以提示驾驶员，ELK会请求电动助力转向系统EPS施加反向力矩，规避碰撞风险。其中BSD/LCA请求的视觉报警一般通过内置在左右外后视镜上的报警灯实现，请求的听觉报警可由音响娱乐主机实现，只能起到提示驾驶员的作用；而ELK请求的EPS反向力矩可直接限制驾驶员的变道操作。
受限于布置位置，左右后角毫米波雷达的探测范围主要为车辆侧后方，对车辆两侧的位置无法感知，因此现有BSD/LCA/ELK功能无法完全覆盖车辆变道过程中的所有风险区域。同时车辆低速行驶时，由于本身的特性，毫米波雷达无有效探测能力，导致BSD/LCA/ELK等功能无法作用于低速范围。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，以解决现有的主动安全系统探测范围有限的问题。
基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，包括：
超声波雷达组件，用于安装在车身左右两侧，在车辆低于设定速度行驶时，探测左右方的障碍物及行驶车辆信息；
低速/泊车辅助ADAS控制器，用于根据探测到的障碍物及行驶车辆信息，及本车方向盘转角状态、车速状态，判断与两侧障碍物或行驶车辆是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，则发出第一介入请求；
电动助力转向系统EPS控制器，根据低速/泊车辅助ADAS控制器发出的第一介入请求，结合自身预先设定的安全策略响应执行。
优选地，本系统还包括毫米波雷达组件和EPS控制器仲裁模块：
毫米波雷达组件，用于在车辆高于设定速度行驶时，探测车辆侧后方的障碍物及行驶车辆信息，并结合本车方向盘转角状态、车速状态，判断与两侧障碍物或行驶车辆是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，则发出第二介入请求；
EPS控制器仲裁模块，用于根据预设的仲裁逻辑，得到对第一介入请求和第二介入请求的仲裁结果；
电动助力转向系统EPS控制器，用于根据仲裁结果，结合自身预先设定的安全策略响应执行。
优选地，发出第一介入请求包括：
对碰撞风险进行量化，若碰撞风险高于设定值，则发出扭矩控制请求，若碰撞风险低于设定值，则发出方向盘振动请求；
第二介入请求为扭矩控制请求。
优选地，安全策略包括：
扭矩控制请求中的扭矩响应不得超过阈值；
任何情况下，电动助力转向系统EPS控制器优先响应驾驶员扭矩。
优选地，仲裁逻辑包括：
若只接收到第一介入请求，则响应第一介入请求；
若毫米波雷达组件发出扭矩控制请求，则响应毫米波雷达的扭矩控制请求。
优选地，超声波雷达组件包括安装在车辆左前方的左前超声波雷达，安装在车辆左后方的左后超声波雷达，安装在车辆右前方的右前超声波雷达和安装在车辆右后方的右后超声波雷达。
优选地，左前超声波雷达、左后超声波雷达、右前超声波雷达和右后超声波雷达探测的障碍物及行驶车辆信息均包括障碍物和行驶车辆相对于本车的坐标及距离信息。
优选地，低速/泊车辅助ADAS控制器从车辆的方向盘转角传感器中获取方向盘转角状态，从车辆的动态控制系统控制器中获取车速状态。
优选地，超声波雷达组件与低速/泊车辅助ADAS控制器之间通过CAN总线连接。
从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，通过依靠布置在车身两侧、超声波雷达组件探测障碍物及运动车辆，并结合驾驶员的变道动作判断是否存在碰撞风险，拓展环境感知范围和适用车速范围，可以取代传统的基于波雷达的变道辅助类ADAS功能单独搭载，相比于毫米波雷达大大降低了成本，也可以与基于毫米波雷达的变道辅助功能同时搭载，进一步提高主动安全系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书一个或多个实施例的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统架构示意图；
图2为本说明书一个或多个实施例的融合毫米波雷达及超声波雷达的变道辅助主动安全系统架构示意图；
图3为本说明书一个或多个实施例的电动助力转向系统EPS控制器仲裁响应逻辑示意图示意图；
图4为本说明书一个或多个实施例的超声波雷达探测范围示意图；
图5为本说明书一个或多个实施例的毫米波雷达探测范围示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本说明书一个或多个实施例提供一种基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，包括超声波雷达组件、低速/泊车辅助ADAS控制器和电动助力转向系统EPS控制器，其中超声波雷达组件安装在车身左右两侧，用于在车辆低于设定速度如40km/h时行驶时，探测左右方的障碍物及行驶车辆信息，低速/泊车辅助ADAS控制器用于根据探测到的障碍物及行驶车辆信息，及本车方向盘转角状态、车速状态，判断与两侧障碍物或行驶车辆是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，则发出第一介入请求，电动助力转向系统EPS控制器，根据低速/泊车辅助ADAS控制器发出的第一介入请求，结合自身预先设定的安全策略响应执行。
本说明书实施例，通过依靠布置在车身两侧、超声波雷达组件探测障碍物及运动车辆，并结合驾驶员的变道动作判断是否存在碰撞风险，拓展环境感知范围和适用车速范围，可以取代传统的基于波雷达的变道辅助类ADAS功能单独搭载，相比于毫米波雷达大大降低了成本，也可以与基于毫米波雷达的变道辅助功能同时搭载，进一步提高主动安全系统的安全性。
ADAS系统中可用于低速/泊车辅助类功能的传感器主要为环视摄像头和超声波雷达，其中超声波雷达主要用于探测周边的障碍物信息。对于配置有自动泊车系统的车辆来说，通常会搭载12颗超声波雷达，其中有4颗长距超声波雷达(探测距离＞5m)安装在车身两侧位置，可用于自动泊车过程中的车位搜索及障碍物探测。
作为一种实施方式，本系统还可以包括毫米波雷达组件和EPS控制器仲裁模块，其中毫米波雷达组件，用于在车辆高于设定速度如40km/h时，探测车辆侧后方的障碍物及行驶车辆信息，并结合本车方向盘转角状态、车速状态，判断与两侧障碍物或行驶车辆是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，则发出第二介入请求，EPS控制器仲裁模块，用于根据预设的仲裁逻辑，得到对所述第一介入请求和所述第二介入请求的仲裁结果，而在本事实例中，电动助力转向系统EPS控制器根据得到的仲裁结果，结合自身预先设定的安全策略响应执行。
举例来说，毫米波雷达组件可包括一颗主毫米波雷达和一颗从毫米波雷达，分别安装在车身左右后角部，探测范围是左右侧后方，其中，从毫米波雷达只用于探测并向主毫米波雷达发送感知信息，主毫米波雷达还需求获取本车方向盘转角状态、车速状态，结合判断与两侧障碍物或行驶车辆是否存在碰撞风险。
当车辆同时搭载毫米波雷达组件及超声波雷达组件时，可融合两种环境感知传感器形成新的变道辅助主动安全系统。该系统可结合两种传感器的优势，覆盖更多环境感知区域及引用车位范围。
在该系统中，毫米波雷达组件及超声波雷达组件各自按原有控制策略，在不同速度条件下感知车辆侧方及侧后方的行驶车辆/障碍物，并各自接收方向盘转角状态和车速状态，当判断存在碰撞风险时，可各自独立向电动助力转向系统EPS控制器发出方向盘振动请求或扭矩控制请求。
作为一种实施方式，上述发出第一介入请求包括：
对碰撞风险进行量化，若碰撞风险高于设定值，则发出扭矩控制请求，若碰撞风险低于设定值，则发出方向盘振动请求；
所述第二介入请求为扭矩控制请求。
举例来说，对碰撞风险进行量化可结合车速和障碍物或其他行驶车辆与本车的距离，将碰撞风险列为不同的等级，如高风险和低风险。
作为一种实施方式，安全策略包括：
所述扭矩控制请求中的扭矩响应不得超过阈值；
任何情况下，所述电动助力转向系统EPS控制器优先响应驾驶员扭矩。
作为一种实施方式，仲裁逻辑包括：
若只接收到所述第一介入请求，则响应所述第一介入请求；
若毫米波雷达组件发出扭矩控制请求，则响应所述毫米波雷达的扭矩控制请求。
举例来说，仲裁逻辑如表1所示。
作为一种实施方式，超声波雷达组件包括安装在车辆左前方的左前超声波雷达，安装在车辆左后方的左后超声波雷达，安装在车辆右前方的右前超声波雷达和安装在车辆右后方的右后超声波雷达，前述左前超声波雷达、左后超声波雷达、右前超声波雷达和右后超声波雷达探测的障碍物及行驶车辆信息均包括障碍物和行驶车辆相对于本车的坐标及距离信息。
作为一种实施方式，低速/泊车辅助ADAS控制器从车辆的方向盘转角传感器中获取所述方向盘转角状态，从车辆的动态控制系统控制器中获取所述车速状态，同样的，毫米波雷达组件也可以从车辆的方向盘转角传感器中获取所述方向盘转角状态，从车辆的动态控制系统控制器中获取所述车速状态。
作为一种实施方式，超声波雷达组件与所述低速/泊车辅助ADAS控制器之间通过CAN总线连接。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，包括：
超声波雷达组件，用于安装在车身左右两侧，在车辆低于设定速度行驶时，探测左右方的障碍物及行驶车辆信息；
低速/泊车辅助ADAS控制器，用于根据探测到的障碍物及行驶车辆信息，及本车方向盘转角状态、车速状态，判断与两侧障碍物或行驶车辆是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，则发出第一介入请求；
电动助力转向系统EPS控制器，根据低速/泊车辅助ADAS控制器发出的第一介入请求，结合自身预先设定的安全策略响应执行。
2.根据权利要求1所述的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，还包括毫米波雷达组件和EPS控制器仲裁模块：
毫米波雷达组件，用于在车辆高于设定速度行驶时，探测车辆侧后方的障碍物及行驶车辆信息，并结合本车方向盘转角状态、车速状态，判断与两侧障碍物或行驶车辆是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，则发出第二介入请求；
所述EPS控制器仲裁模块，用于根据预设的仲裁逻辑，得到对所述第一介入请求和所述第二介入请求的仲裁结果；
所述电动助力转向系统EPS控制器，用于根据所述仲裁结果，结合自身预先设定的安全策略响应执行。
3.根据权利要求2所述的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，所述发出第一介入请求包括：
对碰撞风险进行量化，若碰撞风险高于设定值，则发出扭矩控制请求，若碰撞风险低于设定值，则发出方向盘振动请求；
所述第二介入请求为扭矩控制请求。
4.根据权利要求3所述的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，所述安全策略包括：
所述扭矩控制请求中的扭矩响应不得超过阈值；
任何情况下，所述电动助力转向系统EPS控制器优先响应驾驶员扭矩。
5.根据权利要求3所述的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，所述仲裁逻辑包括：
若只接收到所述第一介入请求，则响应所述第一介入请求；
若毫米波雷达组件发出扭矩控制请求，则响应所述毫米波雷达的扭矩控制请求。
6.根据权利要求1所述的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，所述超声波雷达组件包括安装在车辆左前方的左前超声波雷达，安装在车辆左后方的左后超声波雷达，安装在车辆右前方的右前超声波雷达和安装在车辆右后方的右后超声波雷达。
7.根据权利要求6所述的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，所述左前超声波雷达、左后超声波雷达、右前超声波雷达和右后超声波雷达探测的障碍物及行驶车辆信息均包括障碍物和行驶车辆相对于本车的坐标及距离信息。
8.根据权利要求1所述的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，所述低速/泊车辅助ADAS控制器从车辆的方向盘转角传感器中获取所述方向盘转角状态，从车辆的动态控制系统控制器中获取所述车速状态。
9.根据权利要求1所述的基于超声波雷达的变道辅助主动安全系统，其特征在于，所述超声波雷达组件与所述低速/泊车辅助ADAS控制器之间通过CAN总线连接。
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