CN113844439B

CN113844439B - 一种用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法、系统及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN113844439B
Application number: CN202111156723.7A
Authority: CN
Inventors: 柳荫; 张伟方; 万凯林; 党建民; 田小康
Original assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2041-09-30
Also published as: CN113844439A

Abstract

本发明保护一种用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法、系统及计算机可读存储介质，包括步骤1，根据车辆的方向盘转角及其档位信息计算车辆的行驶区域；步骤2，基于超声波和摄像头的输入，对探测的障碍物信息进行处理，并判断障碍物是否在行驶区域内；步骤3，对于进入车辆行驶范围的目标物计算碰撞行驶距离；步骤4，基于所述碰撞行驶距离，在判定时间内先计算目标物与本车的相对车速，进而得到目标物的纵向速度；步骤5，根据目标物的类型、纵向速度、碰撞行驶距离以及本车车速得到标准制动阈值。本发明可以解决在超声波雷达与摄像头位置探测不充分的情况下，在低速时对不同类型目标物设计不同的制动策略，增加系统制动的可靠性。

Description

一种用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法、系统及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及辅助驾驶车辆技术领域，具体涉及包括碰撞距离检测、本车制动行为决策的低速辅助制动技术。

背景技术

当今智能驾驶的兴起，装配有辅助驾驶系统的车辆越来越普及。在现行的辅助驾驶车辆已完成量产的框架中，由于成本原因，一些相对较准确的障碍物检测方式如激光雷达等并没有得到广泛应用。当前主流的辅助制动决策策略需要对目标物进行一个较为准确的探测与追踪。

专利文献CN112298170A公开了一种基于前向预警的坡道辅助制动方法，其需要计算准确的目标物行进速度，以及碰撞时间，通过直接的设定的判断碰撞时间阈值来决策是否制动，而直接判断碰撞时间决策有可能会影响制动的有效性(如停下之后距离目标物较远)。

专利文献CN110422151A公开了一种车辆辅助制动方法、装置、系统及终端，其也需要计算准确的目标物行进速度，以及碰撞时间，通过将不同的碰撞时间分为不同的风险等级，在针对不同的风险等级采取不同的制动策略，相较于第一种方法，该方法通过对碰撞时间的“分段”处理，大大增加了制动的有效性。

但是，以上两种方法仍存在以下问题：

1、以上两种方法均需要对动态的目标物有较为准确的探测，但是由于超声波探测延时较大，无法较为准确的探测出动态目标物的位置变化情况，以上两种方法不适用于以超声视觉为感知硬件基础的车辆。

2、以上两种方法对于不同种类的目标物均采取相同的制动策略，而对人与车辆的相同处理逻辑可能会影响驾驶员的观感以及主观体验。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法、系统及计算机可读存储介质，是结合超声以及视觉信息在低速的工况下的一种低速辅助制动决策技术，用于辅助驾驶车辆的低速辅助制动，旨在解决在超声波雷达与摄像头位置探测不充分的情况下，结合环境语言，在本车车速在低速(例如10km/h)以下时，对不同类型目标物设计不同的制动策略，以增加系统制动的可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法，其包括以下步骤：

步骤1，根据车辆的方向盘转角及其档位信息计算车辆的行驶区域；

步骤2，基于超声波和摄像头的输入，对探测的障碍物信息进行处理，并判断障碍物是否在行驶区域内；

步骤3，对于进入车辆行驶范围的目标物计算碰撞行驶距离；

步骤4，基于所述碰撞行驶距离，在判定时间内先计算目标物与本车的相对车速，进而得到目标物的纵向速度；

步骤5，根据目标物的类型、纵向速度、碰撞行驶距离以及本车车速计算得到标准制动阈值DTC_brk。

另一方面，本发明还提供一种用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策系统，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法。

另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法。

本发明具有以下优点：

1、本发明可以直接对多个目标物进行处理，筛选出有碰撞风险的目标物，不需要对目标物进行追踪。

2、本发明通过设置模糊碰撞区域，减小因感知精度问题带来的误触发的影响。

3、本发明可以对有碰撞风险的目标物进行动态判定，然后基于相对速度、本车车速设定制动阈值，减小误制动风险。

4、本发明基于环境语言，对不同类型的目标物处理方式不同，增加系统功能的可靠性。

5、本发明最终输出碰撞距离DTC与标准制动阈值DTC_brk，后续纵向控制模块可以根据道路信息如路面、坡度等信息进行进一步决策。

可见本发明解决了在超声波雷达与摄像头位置探测不充分的情况下，结合环境语言，在本车车速在低速时，对不同类型目标物设计不同的制动策略，增加了系统制动的可靠性。

附图说明

图1为现有量产支持低速辅助制动的超声波雷达分布图。

图2为本发明碰撞模糊区域示意图。

图3为本发明计算碰撞行进长度示意图。

图4是本发明的低速辅助制动辅助决策的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，为现有量产车型超声波雷达安装位置，在进行目标识别时，前后角雷达对目标进行探测，由于车辆侧面并未装有超声波雷达传感器，对于侧方目标物无法进行追踪。

参见图4，本实施例是用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法，具体过程如下：

步骤1，根据车辆的方向盘转角及其档位信息计算车辆的行驶区域。

在本步骤中，考虑到方向盘转角会出现0的情况，我们先将方向盘转角ψ_ori进行如下处理：

后轴中心点转弯半径求解为：

式中，R表示转弯半径，L表示车辆轴距，θ表示车辆前轮转角,ψ为处理后的方向盘转角，k为车辆转向传动比。

这里，R亦为转向圆心在车辆坐标系下(前方为y正方向，右方为x正方向)x坐标的绝对值，其正负取决于转向方向，左转为正，右转为负。

因此，根据后轴中心点的转弯半径及车身固定参数，可以得到R_max、R_min、R′_max、R′_min。其中，R′_max、R′_min为判断目标物是否入侵行驶区域的滞回区间中间量。

基于以上信息，我们可以得到车辆行驶区域如下：

①当挡位为前进挡，方向盘左转时，行驶区域为车辆左前方以转向圆心为中中心,半径在R_max、R_min之间的区域。

②当挡位为前进挡，方向盘右转时，行驶区域为车辆右前方以转向圆心为中中心,半径在R_max、R_min之间的区域。

③当挡位为后退挡，方向盘左转时，行驶区域为车辆左后方以转向圆心为中中心,半径在R_max、R_min之间的区域。

④当挡位为后退挡，方向盘右转时，行驶区域为车辆右后方以转向圆心为中中心,半径在R_max、R_min之间的区域。

步骤2，基于超声波和摄像头的输入，对探测的障碍物信息进行处理，并判断障碍物是否在行驶区域内。

在本步骤中，对于每一个目标物，我们可以以线段形式(两个点)收到其坐标及其类型，对特定的目标物(如人、圆柱)类型进行拓宽，方法如下：

L＝k×L_ori

式中，L为拓宽后的宽度，L_ori为目标物初始宽度，(x₁，y₁),(x₂，y₂)为目标物原始坐标，(X₁，Y₁),(X₂，Y₂)为处理后的目标物坐标，k为拓宽倍数，行人时为2，柱子时为1.5，其他为1。

根据目标物坐标点可以计算绕转向半径R_OB_max、R_OB_min。

目标物与本车是否发生碰撞的标志位CollisionFlag为RS置位器的Q位(输出端)。

RS置位器的S位(置位端)逻辑如下：

RS置位器的R位(复位端)逻辑如下：

如图2所示，车辆行驶区域中实线与虚线中间区域为滞回碰撞区域(该区域碰撞风险由上述逻辑决定)，当目标物由车辆非碰撞区域进入模糊碰撞区域时则判定该目标物未入侵车辆行驶区域，进入碰撞区域后才判定该目标物入侵车辆行驶区域；当目标物由车辆碰撞区域进入模糊碰撞区域时则判定该目标物入侵车辆行驶区域，进入非碰撞区域后才判定该目标物离开车辆行驶区域。

步骤3，对于进入车辆行驶范围的目标物计算碰撞行驶距离。

在本步骤中，对于单个目标物碰撞距离计算方式如下：

①判断目标物两点宽度是否大于设定值，例如本实施例取10cm，若是，则将目标物离散为10cm间隔的点；若不是，则取目标物中心点。

②对每个目标物点，判断点与转向圆心距离为R_OBP，判断R_OBP与R_max、R′_max、R′_min、R_min的大小关系：

i、若R_OBP<R_min，该点碰撞距离DTC_Point＝x，本实施例中x取600cm，车体碰撞位置ColliPos_Point＝0。

ii、若R′_min<R_OBP<R_min，该点碰撞距离为该目标物点绕转向圆心被车体轮廓线段截得的弧长，车体碰撞位置ColliPos_Point＝1。

iii、若R′_max<R_OBP<R′_min，该点碰撞距离为该目标物点绕转向圆心被车体轮廓线段截得的弧长，车体碰撞位置ColliPos_Point＝2。

iv、若R_max<R_OBP<R′_max，该点碰撞距离为该目标物点绕转向圆心被车体轮廓线段截得的弧长，车体碰撞位置ColliPos_Point＝3。

v、R_OBP>R_max，该点碰撞距离DTC_Point＝x，同样可以取600cm，车体碰撞位置ColliPos_Point＝0。

③最终输出的目标物碰撞距离为所有目标物点碰撞距离的最小值；

目标物中若有ColliPos_Point＝3的点，则最终ColliPos＝3；

目标物中若无ColliPos_Point＝3的点，则最终ColliPos为碰撞距离最小的目标物点对应的ColliPos_Point。

进一步，上述目标物点与本车的碰撞距离点求解过程如下：

若目标物点坐标为P(P_x,P_y),转向圆心为坐标为O(O_x,O_y)被截的车辆轮廓线段坐标为A(A_x,A_y),B(B_x,B_y)，其中|OA|>|OB|。

设点P绕O点的圆弧与AB相交点T(T_x,T_y),由于点A、B、T三点共线，则有：

可得方程组：

解得：

得到弧长为：

特别的，当目标物类型为人时，安全起见，将碰撞距离减小y，例如y可以取30cm。

如图3所示的计算碰撞行进长度示意图，点P即为障碍物点，点T为车辆碰撞点，A、B即为车辆碰撞轮廓线。

步骤4，基于所述碰撞行驶距离，在判定时间内先计算目标物与本车的相对车速，进而得到目标物的纵向速度。

所述步骤4中，在本步骤中，当碰撞距离值有效时，即小于x时，例如600，对碰撞距离进行判定，即距离在判定时间内持续小于600时，认为距离有效，并且目标物类型为非人(人默认静止)动态目标物(如：车、电动车等)时在判定时间内计算碰撞目标物的速度，该判定时间根据个厂家不同车型进行设置，例如某车厂的S202车型为400ms，计算碰撞目标物的速度方式如下：

①判定时间内，根据车辆轮速脉冲计算出车辆行进行程长度ΔD_Veh；

②计算碰撞距离的变化量ΔDTC；

③得到目标物行程长度：

ΔD_Obj＝ΔDTC-ΔD_Veh

④得到目标物速度为：

⑤得到车辆与目标物的相对速度为：

v_rela＝v_obj-v_veh。

步骤5，根据目标物的类型、纵向速度、碰撞行驶距离以及本车车速得到标准制动阈值DTC_brk。

在步骤4是判定完成后，本步骤是基于本车车速、目标物相对车速与标定的标准制动距离对应关系，得到标准制动距离DTC_brk。最终输出碰撞距离DTC与标准制动阈值DTC_brk。

以某车厂的S202车型为例：

①若目标物速度v_obj≤2km/h,则将目标物按照静止障碍物处理，S202车型基于本车车速v_veh对标定的标准制动距离DTC_brk对应关系如下：

②若目标物速度v_obj＞2km/h,则将障碍物按照动态障碍物处理，S202车型本车车速v_veh、目标物相对速度v_rela、以及标定的标准制动距离DTC_brk对应关系如下：

Claims

1.一种用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据车辆的方向盘转角及其档位信息计算车辆的行驶区域，设置滞回碰撞区域，即模糊碰撞区域；

步骤2，基于超声波和摄像头的输入，对探测的障碍物信息进行处理，并判断障碍物是否在行驶区域内；当目标物由车辆非碰撞区域进入模糊碰撞区域时则判定该目标物未入侵车辆行驶区域，进入碰撞区域后才判定该目标物入侵车辆行驶区域；当目标物由车辆碰撞区域进入模糊碰撞区域时则判定该目标物入侵车辆行驶区域，进入非碰撞区域后才判定该目标物离开车辆行驶区域；

步骤3，对于进入车辆行驶范围的目标物计算碰撞行驶距离；

2.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法，其特征在于：所述步骤1中，先将方向盘转角ψ_ori进行如下处理：

后轴中心点转弯半径求解为：

式中，R表示转弯半径，L表示车辆轴距，θ表示车辆前轮转角,ψ为处理后的方向盘转角，k为车辆转向传动比；

R亦为转向圆心在车辆坐标系下x坐标的绝对值，其正负取决于转向方向，左转为正，右转为负；

′′

根据后轴中心点的转弯半径及车身固定参数，得到R_max、R_min、R_max、R_min，

′′

其中，R_max、R_min为判断目标物是否入侵行驶区域的滞回区间中间量；

基于以上信息，得到车辆行驶区域如下：

①当挡位为前进挡，方向盘左转时，行驶区域为车辆左前方以转向圆心为中中心,半径在R_max、R_min之间的区域；

②当挡位为前进挡，方向盘右转时，行驶区域为车辆右前方以转向圆心为中中心,半径在R_max、R_min之间的区域；

③当挡位为后退挡，方向盘左转时，行驶区域为车辆左后方以转向圆心为中中心,半径在R_max、R_min之间的区域；

3.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法,其特征在于：所述步骤2中，对于每一个目标物，以线段形式即两个点收到其坐标及其类型，对特定的目标物(如人、圆柱)类型进行拓宽，方法如下：

L＝k×L_ori

式中，L为拓宽后的宽度，L_ori为目标物初始宽度，(x₁，y₁),(x₂，y₂)为目标物原始坐标，(X₁，Y₁),(X₂，Y₂)为处理后的目标物坐标，k为拓宽倍数，行人时为2，柱子时为1.5，其他为1；

根据目标物坐标点计算绕转向半径R_OB_max、R_OB_min；

目标物与本车是否发生碰撞的标志位CollisionFlag为RS置位器的Q位即输出端；

RS置位器的S位即置位端逻辑如下：

RS置位器的R位即复位端逻辑如下：

。

4.根据权利要求1所述用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法,其特征在于：所述步骤3中，对于单个目标物碰撞距离计算方式如下：

①判断目标物两点宽度是否大于设定值，若是，则将目标物离散为设定值间隔的点；若不是，则取目标物中心点；

②对每个目标物点，判断点与转向圆心距离为R_OBP，判断R_OBP与R_max、R′_max、R′_min、R′_min的大小关系：

i、若R_OBP<R_min，该点碰撞距离DTC_Point＝x(cm)，x为设定值，车体碰撞位置ColliPos_Point＝0；

ii、若R′_min<R_OBP<R_min，该点碰撞距离为该目标物点绕转向圆心被车体轮廓线段截得的弧长，车体碰撞位置ColliPos_Point＝1；

iii、若R′_max<R_OBP<R′_min，该点碰撞距离为该目标物点绕转向圆心被车体轮廓线段截得的弧长，车体碰撞位置ColliPos_Point＝2；

iv、若R_max<R_OBP<R′_max，该点碰撞距离为该目标物点绕转向圆心被车体轮廓线段截得的弧长，车体碰撞位置ColliPos_Point＝3；

v、R_OBP>R_max，该点碰撞距离DTC_Point＝x(cm)，车体碰撞位置ColliPos_Point＝0；

目标物中若有ColliPos_Point＝3的点，则最终ColliPos＝3；

5.根据权利要求1所述用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法,其特征在于：目标物点与本车的碰撞距离点求解过程如下：

若目标物点坐标为P(P_x,P_y),转向圆心为坐标为O(O_x,O_y)被截的车辆轮廓线段坐标为A(A_x,A_y),B(B_x,B_y)，其中|OA|>|OB|：

可得方程组：

解得：

得到弧长为：

6.根据权利要求5所述用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法,其特征在于：当目标物类型为人时，将碰撞距离减小y，y为预设值。

7.根据权利要求1所述用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法,其特征在于：所述步骤4中，当碰撞距离值小于x时，对碰撞距离进行判定，即距离在判定时间内持续小于x时，认为距离有效，且目标物类型为非人动态目标物时在判定时间内计算碰撞目标物的速度，速度方式如下：

②计算碰撞距离的变化量ΔDTC；

③得到目标物行程长度：

ΔD_Obj＝ΔDTC-ΔD_Veh

④得到目标物速度为：

⑤得到车辆与目标物的相对速度为：

v_rela＝v_obj-v_veh。

8.根据权利要求1所述的用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法，其特征在于：所述步骤5中，判定完成后，基于本车车速、目标物的相对速度、与目标物信息标定标准制动距离的对应关系，得到标准制动阈值DTC_brk作为制动距离阈值输出。

9.用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策系统，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-8任一所述的用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一所述的用于辅助驾驶的低速辅助制动辅助决策方法。