CN113548042A - 汽车防倾砸紧急避让控制方法、控制系统和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了汽车防倾砸紧急避让控制方法、控制系统和汽车，所述控制方法包括：判断并采集本车上方预设范围内的倾砸目标物运动轨迹数据；基于倾砸目标物运动轨迹数据初步预警；结合本车行驶状态及周围交通状态数据生成防倾砸紧急避让控制决策；根据防倾砸紧急避让控制决策控制车辆进行紧急避让；所述控制系统包括：激光雷达、摄像头模块、本车运动状态采集模块、倾砸避让控制模块和避让动作执行模块。本发明在车辆遇到竖直方向上的障碍物坠落倾砸危险时，能够准确监测危险发生，并对周围路况进行研判，实现主动控制避让，提升行车安全。

Description

汽车防倾砸紧急避让控制方法、控制系统和汽车

技术领域

本发明属于车辆行驶安全控制技术领域，具体涉及汽车防倾砸紧急避让控制方法、控制系统和汽车。

背景技术

随着城市化发展进程的加快，以及工业化在全国各地的加速发展，越来越多的大规模工程项目离人们的日常生活越来越近，运沙车、油罐车等在内的工程车辆常常出现在城市道路上，虽然大部分地区对诸如此类的工程车辆的行驶做了越来越多的规定，以保证不影响其他生活运营类车辆的出行，如限时段、限区域出行等，但是不可否认的是，在城市外环等路面，人们出行总是会伴随着如运沙车、油罐车内的工程车辆，而这些车辆由于主要用于工程运输，普遍存在大体积、大重量等在内的危险因素，且由于该类车辆体积较大，驾驶员普遍存在较大盲区，一旦出现险情就很难有效进行控制，往往出现就是大事故，给人们的人身财产安全造成较大威胁。

其中，较为常见的危险场景为：大型运输车辆在道路上行驶时，当行驶至转弯路段时，由于大型运输车辆体积及载重均较大，如驾驶员没有提前减速或由于车辆超载，车辆在转弯时，由于地面提供的摩擦向心力难以满足车辆因转弯而产生的离心力，造成车辆转弯向弯道内侧倾斜甚至侧翻，而此时处于大型运输车辆转弯内侧的乘用车辆将存在被倾砸的风险，且一旦出现倾砸，对内侧乘用车辆的损坏将是毁灭性的。

对于车辆出现侧翻的处置手段中，专利CN110775046A中公开了一种车辆防侧翻控制系统和防侧翻控制方法，但是该技术方案是针对如何防止车辆本身出现侧翻事故，而事故一旦出现，受事故危险威胁的其他交通主体应如何反应，并没有提及。

由上述极端危险工况我们可以引发出，现有的行车环境下，车辆还将受到如高空抛物等外界不确定危险因素的威胁，这都将是需要人们提前预判并积极解决的行车安全问题。

现有技术中，对于车辆行车安全的控制技术中，针对障碍物避让的控制方案较多，但一般都是针对与车辆处于同一水平面上的障碍物，如车辆前后或侧面出现障碍物应如何躲避的问题，而并没有针对斜上方或上方出现倾砸或坠物时的处置方案。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明公开了汽车防倾砸紧急避让控制方法、控制系统和汽车，在车辆遇到竖直方向上的障碍物坠落倾砸危险时，能够准确监测危险发生，并对周围路况进行研判，实现主动控制避让，提升行车安全。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

汽车防倾砸紧急避让控制方法，所述控制方法通过将倾砸目标物运动轨迹数据与本车行驶状态及周围交通状态数据相结合，在初步预警无效后，生成防倾砸紧急避让控制决策，控制车辆进行紧急避让。

进一步地，所述控制方法具体步骤如下：

步骤S1：判断并采集本车上方预设范围内的倾砸目标物运动轨迹数据；

步骤S2：基于倾砸目标物运动轨迹数据初步预警；

步骤S3：结合本车行驶状态及周围交通状态数据生成防倾砸紧急避让控制决策；

步骤S4：根据防倾砸紧急避让控制决策控制车辆进行紧急避让。

更进一步地，所述步骤S1的具体过程如下：

首先，监测本车车顶上方监测区域内是否存在目标物，若存在，进一步监测包括目标物的运动方向、目标物的运动速度以及目标物的运动加速度在内的运动轨迹数据；

然后，当监测到的目标物的运动轨迹数据均符合预设的倾砸目标物运动轨迹范围时，判定该目标物为倾砸目标物；

最后，采集并保存包括：倾砸目标物运动方向、倾砸目标物运动速度以及倾砸目标物运动加速度在内的倾砸目标物运动轨迹数据。

更进一步地，所述本步骤S2中，当判断本车存在倾砸风险，则本车车辆向外发出预警提醒，若预警提醒后预设时间内，本车仍存在倾砸风险则进入所述步骤S3。

更进一步地，判断本车是否存在倾砸风险的过程为：结合倾砸目标物运动轨迹数据，以及本车的运动轨迹数据，预判倾砸目标物与本车的目标运动轨迹，若倾砸目标物与本车的目标运动轨迹存在交集，则判断本车存在倾砸风险，否则判断不存在倾砸风险。

更进一步地，所述步骤S3的具体过程为：

首先，采集本车行驶状态及本车周围交通状态数据；

然后，根据倾砸目标物运动轨迹数据，并结合本车行驶状态及周围交通状态数据，在不存在与周围障碍物发生碰撞的前提下，决策控制本车加速前进、转弯或制动，以使本车脱离倾砸危险。

更进一步地，当允许采用加速前进的方式控制本车脱离倾砸危险时，决策优先控制本车加速前进。

一种汽车防倾砸紧急避让控制系统，所述控制系统包括：激光雷达、摄像头模块、本车运动状态采集模块、倾砸避让控制模块和避让动作执行模块；

所述激光雷达，用于采集本车顶部上方监测区域的目标物的运动方向、运动速度以及运动加速度信息；

所述摄像头模块，用于采集本车周围障碍物的运动方向、运动速度以及运动加速度信息；

所述本车运动状态采集模块，用于采集本车运动方向、运动速度以及运动加速度信息；

所述倾砸避让控制模块包括：倾砸目标物判断单元、运动轨迹分析单元和避让决策单元；其中：

所述倾砸目标物判断单元，用于接收激光雷达采集的目标物运动信息，并判断目标物是否为倾砸目标物，当判断目标物为倾砸目标物时，倾砸目标物判断单元一方面向运动轨迹分析单元发送倾砸目标物运动状态信息，另一方面向外发送预警控制信号；

所述运动轨迹分析单元，用于根据倾砸目标物判断单元、摄像头模块和本车运动状态采集模块发送的运动状态信息，生成相应的目标运动轨迹，并发送至避让决策单元；

所述避让决策单元根据接收到的倾砸目标物的目标运动轨迹、周围障碍物的目标运动轨迹以及本车的木变运动轨迹，经分析决策生成加速前进、转弯或制动的控制信号，并发送至避让动作执行模块；

所述避让动作执行模块包括：预警单元、加速前进控制单元、转向控制单元以及制动控制单元；

所述预警单元，用于接收倾砸目标物判断单元发送的预警控制信号，并向外以光、声或电的形式发出预警信号；

所述加速前进控制单元、转向控制单元和制动控制单元，分别用于接收避让决策单元发送的控制信号，以控制车辆执行加速前进、转弯或制动动作。

进一步地，所述激光雷达在水平方向上的扫描张角≤100°，竖直方向上的扫描张角≤30°。

一种汽车，所述汽车上安装有如权利要求8或9所述的汽车防倾砸紧急避让控制系统，并通过所述汽车防倾砸紧急避让控制系统控制汽车实现如权利要求1-7中任意一项所述的汽车防倾砸紧急避让控制方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，能够实现车辆主动对竖直方向上的坠落物或倾砸物进行紧急避让，避免事故发生对本车造成的伤害，有效提升行车安全性。

2、本发明所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，一方面对车辆上方一定范围内的坠落物或倾砸物进行精准监测，提前预判危险发生，另一方面对周围交通环境进行准确研判，为后续执行避让动作提供可靠依据。

3、本发明所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，通过严谨的逻辑判断，决策出车辆加速直行、转弯或制动的应急避让执行手段，在有效防止车辆被倾砸的基础上，最大限度实现行车安全。

4、本发明所述汽车防倾砸紧急避让控制系统，通过采用激光雷达监测车辆上方是否存在坠落或倾砸的目标物体，并监测该目标物体的移动速度及移动方向，监测数据精准快速，为后续决策或执行避让动作提供准确依据。

附图说明

图1为本发明所述汽车防倾砸紧急避让控制方法的流程框体；

图2为本发明所述汽车防倾砸紧急避让控制系统的流程框图。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例一：

本实施例一公开了一种汽车防倾砸紧急避让控制方法，需要说明的是，本实施例一所述的汽车防倾砸紧急避让控制方法针对两种工况，其中：

1、工况一为：本车正常行驶过程中，有目标物体从本车上方朝本车顶部坠落，所述目标物体包括：高空抛物等不明方向飞来坠落的物体，或本车的侧道车辆所拉载物体侧倾坠落对本车形成倾砸；

2、工况二为：本实施例一所主要针对的极端危险工况，也是上述工况一中的特例，即：当本车在弯道路段的内侧车道上行驶时，位于弯道路段外侧的大型运输车辆由于转弯离心力较大造成其拉载的货物或车辆本身向车道内侧倾斜，对弯道路段内侧车道上的本车造成倾砸。

如图1所示，所述控制方法具体控制过程如下：

步骤S1：判断并采集本车上方预设范围内的倾砸目标物运动轨迹数据；

本步骤S1中，首先，监测本车车顶上方监测区域内是否存在目标物，若存在，进一步监测包括目标物的运动方向、目标物的运动速度以及目标物的运动加速度在内的运动轨迹数据；然后，当监测到的目标物的运动轨迹数据均符合预设的倾砸目标物运动轨迹范围时，判定该目标物为倾砸目标物；最后，采集并保存包括：倾砸目标物运动方向、倾砸目标物运动速度以及倾砸目标物运动加速度在内的倾砸目标物运动轨迹数据；

所述步骤S1中，本车车顶上方监测区域为本车车顶上方半径为200的球形监测区域；

步骤S2：基于倾砸目标物运动轨迹数据初步预警；

本步骤S2中，根据步骤S1中采集获得的倾砸目标物运动轨迹数据，并结合本车的运动轨迹数据，判断本车是否存在倾砸风险，若判断存在倾砸风险，则本车车辆向外发出预警提醒，若预警提醒后预设时间内，本车仍存在倾砸风险则进入下述步骤S3；

本步骤S2中，判断本车是否存在倾砸风险的过程为：结合步骤S1中采集获得的倾砸目标物运动轨迹数据，以及本车的运动轨迹数据，预判倾砸目标物与本车的目标运动轨迹，若倾砸目标物与本车的目标运动轨迹存在交集，则判断本车存在倾砸风险，否则判断不存在倾砸风险；

本步骤S2中，所述预警提醒以光、声或电等方式进行，以实现对车内司乘人员以最直接的方式进行倾砸风险预警；

本步骤S2中，在发出预警提醒后，车内司乘人员由于客观原因反应不及时、主观忽略或客观操作无效等原因，使得本车仍存在倾砸风险的，则进入下述步骤S3；

步骤S3：结合本车行驶状态及周围交通状态数据生成防倾砸紧急避让控制决策；

首先，采集本车行驶状态及本车周围交通状态数据；其中：

本车行驶状态包括：本车行驶方向、本车行驶速度、本车行驶加速度，以及基于本车行驶方向、本车行驶速度、本车行驶加速度所生成的本车目标运行轨迹；

本车周围交通状态数据包括：本车前、后、左和右侧的障碍物在内的运动状态数据及道路路况信息；

所述运动状态数据包括：障碍物行驶方向、障碍物行驶速度、障碍物行驶加速度，以及基于障碍物行驶方向、障碍物行驶速度、障碍物行驶加速度所生成的障碍物目标运行轨迹；

所述障碍物具体指本车前、后、左和右侧的车辆或其他交通参与主体；

所述道路路况信息包括：道路类型信息、路口信息及交通指示信息等；

然后，根据步骤S1中采集获得的倾砸目标物运动轨迹数据，并结合本车行驶状态及周围交通状态数据，在不存在与障碍物发生碰撞的前提下，决策控制本车加速前进、转弯或制动，以使本车脱离倾砸危险；

当允许采用加速前进和转向，加速前进和制动，以及加速前进、转向和制动等多种方式控制本车脱离倾砸危险时，决策优先控制本车加速前进；

步骤S4：根据防倾砸紧急避让控制决策控制车辆进行紧急避让；

本步骤S4中，根据上述步骤S3中生成的控制决策，控制车辆的加速前进、转向或制动，以使本车脱离倾砸危险。

实施例二：

本实施例二公开了一种汽车防倾砸紧急避让控制系统，所述控制系统能够实现前述实施例一所述的汽车防倾砸紧急避让控制方法，如图2所示，本实施例二所述汽车防倾砸紧急避让控制系统包括：“激光雷达”、“摄像头模块”、“本车运动状态采集模块”、“倾砸避让控制模块”和“避让动作执行模块”；其中：

所述“激光雷达”，安装于本车顶部，用于采集本车顶部上方监测区域的目标物的运动方向、目标物的运动速度以及目标物的运动加速度信息；

所述激光雷达与倾砸避让控制模块中的倾砸目标物判断单元信号连接，并将采集到的信息发送至倾砸目标物判断单元；

本实施例二中，所述激光雷达在水平方向上的扫描张角≤100°，竖直方向上的扫描张角≤30°。

所述“摄像头模块”包括安装在本车前端的前置摄像头、安装在本车侧面的旁侧摄像头以及安装在本车尾端的后置摄像头，其中，所述前置摄像头用于采集本车前方障碍物行驶方向、本车前方障碍物行驶速度、本车前方障碍物行驶加速度信息；所述旁侧摄像头用于采集本车侧面障碍物行驶方向、本车侧面障碍物行驶速度、本车侧面障碍物行驶加速度信息；所述后置摄像头用于采集本车后方障碍物行驶方向、本车后方障碍物行驶速度、本车后方障碍物行驶加速度信息；

所述摄像头模块中各摄像头分别与倾砸避让控制模块中的运动轨迹分析单元信号连接，并将采集到的信息发送至运动轨迹分析单元；

所述“本车运动状态采集模块”，安装于本车上，用于采集本车行驶方向、本车行驶速度和本车行驶加速度；

所述本车运动状态采集模块与倾砸避让控制模块中的运动轨迹分析单元信号连接，并将采集到的信息发送至运动轨迹分析单元；

所述“倾砸避让控制模块”包括：倾砸目标物判断单元、运动轨迹分析单元和避让决策单元；其中：

所述倾砸目标物判断单元，用于接收激光雷达采集到的本车顶部上方监测区域的目标物的运动方向、目标物的运动速度以及目标物的运动加速度信息，判断目标物是否为倾砸目标物；

所述倾砸目标物判断单元分别与运动轨迹分析单元和避让动作执行模块中的预警单元信号连接，当判断目标物为倾砸目标物时，倾砸目标物判断单元一方面向运动轨迹分析单元发送倾砸目标物运动方向、倾砸目标物运动速度以及倾砸目标物运动加速度信息，另一方面向预警单元发送预警控制信号；

所述运动轨迹分析单元，用于根据接收到的运动方向、运动速度和运动加速度信息生成相应的目标运动轨迹，包括：

(1)根据倾砸目标物判断单元发送的倾砸目标物运动方向、倾砸目标物运动速度以及倾砸目标物运动加速度信息分析生成倾砸目标物目标运动轨迹；

(2)根据摄像头模块中各摄像头发送的前、后、左或右侧障碍物运动方向、前、后、左或右侧障碍物运动速度以及前、后、左或右侧障碍物运动加速度信息分别分析生成前、后、左或右侧障碍物目标运动轨迹；

(3)根据本车运动状态采集模块发送的本车行驶方向、本车行驶速度和本车行驶加速度分析生成本车目标运动轨迹；

所述避让决策单元，用于对所生成的倾砸目标物目标运动轨迹，前、后、左或右侧障碍物目标运动轨迹，以及本车目标运动轨迹进行决策，生成控制本车加速前进、转弯或制动的决策结果，并基于决策结果生成加速前进、转弯或制动的控制信号；

所述避让决策单元与避让动作执行模块信号连接，并将生成的控制信号发送至避让动作执行模块中相应的执行单元；

所述“避让动作执行模块”包括：预警单元、加速前进控制单元、转向控制单元以及制动控制单元；其中：

所述预警单元，安装在本车顶部内侧，用于接收倾砸目标物判断单元发送的预警控制信号，向外以光、声或电的形式发出预警信号；

所述加速前进控制单元，用于接收避让决策单元发出的加速前进控制信号，并与车辆加速前进系统信号连接，以控制车辆执行加速前进动作；

所述转向控制单元，用于接收避让决策单元发出的转向控制信号，并与车辆转向系统信号连接，以控制车辆执行转向动作；

所述制动控制单元，用于接收避让决策单元发出的制动控制信号，并与车辆制动系统信号连接，以控制车辆执行制动动作。

实施例三：

本实施例三公开了一种汽车，所述汽车上安装有如前述实施例二所述的汽车防倾砸紧急避让控制系统，通过所述紧急避让控制系统控制汽车实现如前述实施例一所述的汽车防倾砸紧急避让控制方法所述的控制过程。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.汽车防倾砸紧急避让控制方法，其特征在于：

所述控制方法通过将倾砸目标物运动轨迹数据与本车行驶状态及周围交通状态数据相结合，在初步预警无效后，生成防倾砸紧急避让控制决策，控制车辆进行紧急避让。

2.如权利要求1所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，其特征在于：

所述控制方法具体步骤如下：

步骤S1：判断并采集本车上方预设范围内的倾砸目标物运动轨迹数据；

步骤S2：基于倾砸目标物运动轨迹数据初步预警；

步骤S3：结合本车行驶状态及周围交通状态数据生成防倾砸紧急避让控制决策；

步骤S4：根据防倾砸紧急避让控制决策控制车辆进行紧急避让。

3.如权利要求2所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，其特征在于：

所述步骤S1的具体过程如下：

首先，监测本车车顶上方监测区域内是否存在目标物，若存在，进一步监测包括目标物的运动方向、目标物的运动速度以及目标物的运动加速度在内的运动轨迹数据；

然后，当监测到的目标物的运动轨迹数据均符合预设的倾砸目标物运动轨迹范围时，判定该目标物为倾砸目标物；

最后，采集并保存包括：倾砸目标物运动方向、倾砸目标物运动速度以及倾砸目标物运动加速度在内的倾砸目标物运动轨迹数据。

4.如权利要求2所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，其特征在于：

所述本步骤S2中，当判断本车存在倾砸风险，则本车车辆向外发出预警提醒，若预警提醒后预设时间内，本车仍存在倾砸风险则进入所述步骤S3。

5.如权利要求4所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，其特征在于：

判断本车是否存在倾砸风险的过程为：结合倾砸目标物运动轨迹数据，以及本车的运动轨迹数据，预判倾砸目标物与本车的目标运动轨迹，若倾砸目标物与本车的目标运动轨迹存在交集，则判断本车存在倾砸风险，否则判断不存在倾砸风险。

6.如权利要求2所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，其特征在于：

所述步骤S3的具体过程为：

首先，采集本车行驶状态及本车周围交通状态数据；

然后，根据倾砸目标物运动轨迹数据，并结合本车行驶状态及周围交通状态数据，在不存在与周围障碍物发生碰撞的前提下，决策控制本车加速前进、转弯或制动，以使本车脱离倾砸危险。

7.如权利要求6所述汽车防倾砸紧急避让控制方法，其特征在于：

当允许采用加速前进的方式控制本车脱离倾砸危险时，决策优先控制本车加速前进。

8.一种汽车防倾砸紧急避让控制系统，其特征在于：

所述控制系统包括：激光雷达、摄像头模块、本车运动状态采集模块、倾砸避让控制模块和避让动作执行模块；

所述激光雷达，用于采集本车顶部上方监测区域的目标物的运动方向、运动速度以及运动加速度信息；

所述摄像头模块，用于采集本车周围障碍物的运动方向、运动速度以及运动加速度信息；

所述本车运动状态采集模块，用于采集本车运动方向、运动速度以及运动加速度信息；

所述倾砸避让控制模块包括：倾砸目标物判断单元、运动轨迹分析单元和避让决策单元；其中：

所述倾砸目标物判断单元，用于接收激光雷达采集的目标物运动信息，并判断目标物是否为倾砸目标物，当判断目标物为倾砸目标物时，倾砸目标物判断单元一方面向运动轨迹分析单元发送倾砸目标物运动状态信息，另一方面向外发送预警控制信号；

所述运动轨迹分析单元，用于根据倾砸目标物判断单元、摄像头模块和本车运动状态采集模块发送的运动状态信息，生成相应的目标运动轨迹，并发送至避让决策单元；

所述避让决策单元根据接收到的倾砸目标物的目标运动轨迹、周围障碍物的目标运动轨迹以及本车的木变运动轨迹，经分析决策生成加速前进、转弯或制动的控制信号，并发送至避让动作执行模块；

所述避让动作执行模块包括：预警单元、加速前进控制单元、转向控制单元以及制动控制单元；

所述预警单元，用于接收倾砸目标物判断单元发送的预警控制信号，并向外以光、声或电的形式发出预警信号；

所述加速前进控制单元、转向控制单元和制动控制单元，分别用于接收避让决策单元发送的控制信号，以控制车辆执行加速前进、转弯或制动动作。

9.如权利要求8所述汽车防倾砸紧急避让控制系统，其特征在于：

所述激光雷达在水平方向上的扫描张角≤100°，竖直方向上的扫描张角≤30°。

10.一种汽车，其特征在于：

所述汽车上安装有如权利要求8或9所述的汽车防倾砸紧急避让控制系统，并通过所述汽车防倾砸紧急避让控制系统控制汽车实现如权利要求1-7中任意一项所述的汽车防倾砸紧急避让控制方法。

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