CN114312772A - 一种斑马线路口场景下安全驾驶控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能驾驶技术领域，具体涉及一种斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，基于V2X识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势；车辆通过斑马线前与V2X实时通讯获取识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势并进行判断，根据判断结果控制车辆的运行；本发明通过车载感知技术和V2X技术的融合感知，获得车辆对环境的超视距感知能力，提前感知斑马线上行人等目标物以及预测其行驶轨迹，车辆针对潜在风险提前作出判断和响应避免车辆与斑马线上行人等目标物发生碰撞，在保障交通参与人员安全的基础上，最大限度保障驾乘人员舒适性。

Description

一种斑马线路口场景下安全驾驶控制方法

技术领域

本发明涉及智能驾驶技术领域，具体涉及一种斑马线路口场景下安全驾驶控制方法。

背景技术

自动驾驶车、路、智慧城市网联融合一体化是当前跨行业的发展趋势。“智能”+“网联”+“大数据”云平台技术发展和成熟是实现”智能汽车+”的技术基础和保障。

智能驾驶技术是智能网联汽车的核心技术领域之一。其中，环境感知和控制决策是智能驾驶系统的核心技术瓶颈。当前在智能驾驶技术领域，系统环境感知能力远不成熟，是技术瓶颈中的瓶颈，也是实现智能驾驶的关键制约因素。开发基于车路协同的智能网联汽车，实现智能驾驶技术，解决场景超级复杂多变的问题是一个漫长的道路和过程。尽管实现全自动驾驶是智能网联汽车技术发展方向，但这是一个长远目标，实现普遍的商业化应用还需要很长的路要走。市场需求是推动技术进步和落地的决定因素。

车辆通过斑马线十字路口时，车辆与通过路口的行人、自行车、电动车等目标物(为方便描述，全文简称为行人等目标物)容易发生碰撞。碰撞发生的主要原因是由于驾驶员的疏忽大意，驾驶员未能及时观测到行人等目标物，或者当行人等目标物出现时，驾驶员来不及做出反应，无法避免车辆与行人等目标物发生碰撞。

ADAS是解决行车安全的典型系统驾驶员辅助系统，如紧急制动辅助功能(AEB)，可以帮助防止这类事故的发生，也是实现自动驾驶的技术基础，最近正在迅速发展，并且市场巨大。然而，尽管ADAS系统产品在市场上应用已经多年，但其技术还远不够成熟，ADAS的功能和性能也是严重受制于系统的感知能力。尤其在一些特殊的危险场景下，ADAS无法实现有效避撞功能。如车辆传感器前方探测范围受其它物体或车辆遮挡，AEB技术往往无法起到有效的作用。参照图1，以典型的事故场景举例，两辆车辆在同向双车道路不同车道上同向行使，试验车辆为SV，另一辆车为障碍车OV(Obstacle Vehicle)，斑马线区域附近有行人等目标物TO(Target Object)。车辆SV通过斑马线路口，相邻车道车辆(或障碍物)遮挡传感器探测范围，当车辆接近斑马线时，前方突然出现行人等目标物，车辆紧急启动AEB，但由于行人等目标物出现时距离车辆过近，无法避免车辆与行人等目标物碰撞的发生。同时，车辆紧急制动会产生较大的减速度，导致司乘人员驾驶舒适性降低，甚至因此导致司乘人员受到伤害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种通过V2X技术和感知融合技术，解决车辆通过斑马线路口场景时的安全通行问题的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，

基于V2X识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势；

车辆通过斑马线前与V2X实时通讯获取识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势并进行判断，根据判断结果控制车辆的运行。

本发明的有益效果在于：通过车载感知技术和V2X技术的融合感知，获得车辆对环境的超视距感知能力，提前感知斑马线上行人等目标物以及预测其行驶轨迹，车辆针对潜在风险提前作出判断和响应避免车辆与斑马线上行人等目标物发生碰撞，在保障交通参与人员安全的基础上，最大限度保障驾乘人员舒适性。

附图说明

图1为现有技术中斑马线路口通行场景示意图；

图2为本发明具体实施例一的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法的信息交互图；

图3为本发明各个符号在斑马线路口通行场景示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图2至图3，一种斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，基于V2X识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势；

车辆通过斑马线前与V2X实时通讯获取识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势并进行判断，根据判断结果控制车辆的运行。

从上述描述可知，通过车载感知技术和V2X技术的融合感知，获得车辆对环境的超视距感知能力，提前感知斑马线上行人等目标物以及预测其行驶轨迹，车辆针对潜在风险提前作出判断和响应避免车辆与斑马线上行人等目标物发生碰撞，在保障交通参与人员安全的基础上，最大限度保障驾乘人员舒适性。

进一步地，所述V2X(其中X为未知函数)为V2I(Vehicle to Infrastructure，车与路之间)、V2P(Vehicle to people，车与人之间)、V2N(Vehicle to net，车与网络之间)中的一种或多种。

进一步地，基于V2X识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势进一步包括

检测识别行人、周围目标物，输出行人、周围目标物移动过程中的运动信息，比较相邻时刻行人、周围目标物位置坐标是否与斑马线所在区域重合，或者是否向斑马线区域趋近判断斑马线上有行人、周围目标物或者斑马线附近行人等目标物有斑马线通行趋势。

进一步地，运动信息包括位置、速度、以及方位角数据信息。

进一步地，判断结果包括报警、紧急制动或继续前进。

进一步地，所述报警包括

当斑马线上有行人，或当判断行人、周围目标物具有斑马线通行的趋势，同时车辆距离斑马线距离满足安全距离的要求，保证在预警发生预设时长后，车辆仍可通过温和制动方式实现斑马线前停车；

所述安全距离为车辆在温和制动的条件下实现安全停车，车辆温和制动减速到停止的时间t_stop的计算公式为

车辆减速到静止的形式距离d_stop的计算公式为

其中，车辆与斑马线距离为d_SV，车辆行驶车速为v_SV，车辆加/减速度为a_SV，车辆驾驶员反应时间为t_SVD，车辆制动系统反应滞后时间为t_RBR；

所述报警的触发条件为斑马线上有行人，或判断路边行人、周围目标物具有斑马线通行的趋势，同时车辆与车道线的距离d_SV<d_stop+d_pre1时触发系统预警，当目标物消失，预警撤销；

其中，d_pre1为提前预警的预设常值。

进一步地，所述温和制动时车辆减速度|a_SV|<0.2g。

进一步地，所述预测包括行人、周围目标物是否将与车辆在碰撞区域内发生碰撞，判断公式为：

其中

Δl与刹车系统、传感器系统的系统响应偏差以及安全距离相关联；

行人、周围目标物行走速度为v_TO；

行人、周围目标物与车辆所在车道斑马线中心点距离为d_TO；

车辆所在车道与斑马线的交叉点为碰撞点，以碰撞点为中心沿斑马线方向的宽度为碰撞区域，预设取车辆所在车道宽度L_SV的区域。

进一步地，所述紧急制动包括

通过对行人、周围目标物的行为进行预测，当判断在车辆通过时行人、周围目标物在碰撞区域内，同时车辆距离斑马线距离d_sv小于预设值，进行高强制动实现在斑马线前停车；

检测到行人的位置信息和速度信息，通过速度和位置信息判断行人、周围目标物将与车辆在碰撞区域内发生碰撞；

车辆减速到速度为0时的行驶距离D_stop：

车辆当前车速v_SV下车辆制动至速度为0时，制动减速度a_sv由D_stop＝d_sv计算获得；

所述紧急制动的触发条件为条件a+条件b；

所述条件a为车辆与行人、周围目标物在同一个时间窗口内通行潜在碰撞区域；

所述条件b为车辆当前车速下的高强制动至停车的减速度。

进一步地，所述高强制动时车辆减速度|a_SV|>0.5g。

实施例一

一种斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，以V2I(Vehicleto Infrastructure，车与路之间)为例，V2I为路侧，路侧在合适位置配备路侧感知(如摄像头和雷达)、计算设备(MEC)和实时通讯设备(RSU)，可以感知识别场景范围内的移动目标(如行人)。V2I交互信息包括但不限于附近车辆位置和状态等信息，斑马线上和附近的行人等目标物状态和位置等信息，信息交互流程如图2所示。

以下车辆统称为试验车辆SV；

试验车辆SV配置紧急制动功能(AEB)的ADAS系统、配备V2I设备(OBU)感知设备，如视觉摄像头和毫米波雷达，识别前方目标(车辆和行人等)、位置，以及前方目标的距离，行使速度等信息。试验车辆SV配置OBU设备(V2X车载信息通讯设备)，与路侧RSU设备实现V2I的实时通讯和信息交互。

本实施例中，试验车辆SV通过其车载OBU设备，通过V2I通讯，实现与路侧RSU设备对接，协同感知到前方被遮挡行人等目标物的状态信息，然后与试验车辆车载感知信息进行融合。一方面，试验车辆通过自身感知系统感知车辆前方行人信息，同时，通过V2I及时获取斑马线及其周围的行人目标信息。因此，当车辆通过斑马线路口时，系统可以及时获得前方行人目标的信息，尤其是被遮挡的行人目标和状态信息，提前决策，提前采取必要的措施，如报警或紧急制动。最终目的是让试验车辆SV在必要时减速通过或安全停止在斑马线路口，保护斑马线上的行人等目标物安全。要实现以上系统技术目标，主要解决以下几个方面的技术内容：V2I的实时通讯，基于V2I感知融合实现斑线马上及附近的行人等目标物目标识别及行为预测，试验车辆SV的控制决策算法。

预设(图3作为以下符号的参照)：

试验车辆SV行驶车速为v_SV。

行人等目标物TO行走速度为v_to。

SV与斑马线距离为d_SV，如图3示意图。

行人等目标物TO与SV所在车道斑马线中心点距离为d_TO，如图3示意图。

SV加速度为a_SV

试验车辆SV驾驶员反应时间为t_SVD，SV制动系统反应滞后时间为t_RBR

试验车辆SV所在车道与斑马线的交叉点为碰撞点，以碰撞点为中心沿斑马线方向一定宽度(假设取试验车辆SV所在车道宽度L_SV)区域为碰撞区域。

(1)行人等目标物的行为预测和判断

斑马线上有行人等目标物或者斑马线附近行人等目标物有斑马线通行趋势：

传感器实时检测，识别行人等目标物，输出行人等目标物移动过程中的运动信息包括位置、速度、以及方位角等数据信息，通过比较相邻时刻行人等目标物位置坐标是否与斑马线所在区域重合，或者是否向斑马线区域趋近判断斑马线上有行人等目标物或者斑马线附近行人等目标物有斑马线通行趋势。

行人等目标物将与车辆在碰撞区域内发生碰撞：

传感器实时检测，检测行人等目标物，通过分析行人等目标物不同时刻位置信息，判断行人等目标物是否将与车辆在碰撞区域内发生碰撞。

(其中Δl与刹车系统、传感器系统等系统响应偏差以及安全距离等相关联)

(2)车辆控制决策逻辑

传感器实时检测，检测行人等目标物，通过分析行人等目标物不同时刻速度信息和位置信息，判断斑马线上是否有行人等目标物、斑马线附近行人等目标物是否有斑马线通行趋势、行人等目标物是否将与车辆在碰撞区域内发生碰撞，进而控制车辆提前采取必要的措施，如车辆预警、车辆紧急制动。

a)行人预警

预警的触发原则是，当斑马线上有行人，或当判断路边行人等目标物具有斑马线通行的趋势，同时试验车辆辆SV距离斑马线有足够远的距离，能够保证在预警发生一定时间后，仍可通过温和制动实现斑马线前停车。

①预警距离的计算

安全距离设定方法：试验车辆可以在温和减速(譬如|a_SV|<0.2g，此值可根据需要调整优化)的条件下实现安全停车。

试验车辆SV运动估算(在温和制动条件下，控制目标)，减速到停止的时间t_stop：

(其中，譬如a_SV＝0.2g或其他适当值)

SV减速到静止的行驶距离d_stop：

②预警的触发条件：

斑马线上有行人，或判断路边行人等目标物具有斑马线通行的趋势，同时试验车辆辆SV与车道线的距离d_SV<d_stop+d_pre1时触发系统预警，当目标物消失，预警撤销。其中，d_pre1为一个提前预警的预设常值(譬如25m，具体取值，可以根据需要调整优化)。

b)紧急制动控制(AEB)

触发AEB的原则：通过对行人等目标物的行为进行预测，当判断在车辆通过时行人等目标物在可能的碰撞区域内，同时车辆距离斑马线距离d_sv较近，需要高强度制动(例如减速度|a_SV|>0.5g)才能在斑马线之前实现停车。

①行人位置计算

传感器实时检测，检测到路人的位置信息和速度信息，通过速度和位置信息判断行人等目标物将与车辆在碰撞区域内发生碰撞。

②当前车速v_SV下车辆制动至速度为0时，制动减速度的计算:

SV减速到速度为0时的行驶距离D_stop：

从D_stop＝d_sv，可以计算出a_sv；

触发AEB条件：条件a+条件b；

条件a：车辆与行人等目标物在同一个时间窗口内通行潜在碰撞区域；

条件b：在车辆当前车速下的制动至停车的减速度|a_SV|>0.5g。

综上所述，本发明提供的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法基于V2I技术(其他的V2X同理)，通过车载感知和路侧感知信息的融合，获得更精确更可靠，全天候的斑马线周围的行人目标感知信息；基于感知融合和目标识别，对斑马线场景附近的行人目标进行行为分析和预测；控制决策算法以保护行人和避撞为目标，同时利用与V2I感知融合和行人行为预测的优势，兼顾车辆控制的舒适和平顺性。算法适用于ADAS和自动驾驶系统的应用；车辆速度控制策略通过本车辆运动状态和行人运动状态，进行实时动态计算和优化。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，

基于V2X识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势；

车辆通过斑马线前与V2X实时通讯获取识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势并进行判断，根据判断结果控制车辆的运行。

2.根据权利要求1所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，所述V2X为V2I、V2P、V2N中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，基于V2X识别斑马线上行人、周围目标物的状态信息进行预测趋势进一步包括

检测识别行人、周围目标物，输出行人、周围目标物移动过程中的运动信息，比较相邻时刻行人、周围目标物位置坐标是否与斑马线所在区域重合，或者是否向斑马线区域趋近判断斑马线上有行人、周围目标物或者斑马线附近行人等目标物有斑马线通行趋势。

4.根据权利要求3所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，运动信息包括位置、速度、以及方位角数据信息。

5.根据权利要求1所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，判断结果包括报警、紧急制动或继续前进。

6.根据权利要求5所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，所述报警包括

当斑马线上有行人，或当判断行人、周围目标物具有斑马线通行的趋势，同时车辆距离斑马线距离满足安全距离的要求，保证在预警发生预设时长后，车辆仍可通过温和制动方式实现斑马线前停车；

所述安全距离为车辆在温和制动的条件下实现安全停车，车辆温和制动减速到停止的时间t_stop的计算公式为

车辆减速到静止的形式距离d_stop的计算公式为

其中，车辆与斑马线距离为d_SV，车辆行驶车速为v_SV，车辆加/减速度为a_SV，车辆驾驶员反应时间为t_SVD，车辆制动系统反应滞后时间为t_RBR；

所述报警的触发条件为斑马线上有行人，或判断路边行人、周围目标物具有斑马线通行的趋势，同时车辆与车道线的距离d_SV<d_stop+d_pre1时触发系统预警，当目标物消失，预警撤销；

其中，d_pre1为提前预警的预设常值。

7.根据权利要求6所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，所述温和制动时车辆减速度|a_SV|<0.2g。

8.根据权利要求5所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，所述预测包括行人、周围目标物是否将与车辆在碰撞区域内发生碰撞，判断公式为：

其中

Δl与刹车系统、传感器系统的系统响应偏差以及安全距离相关联；

行人、周围目标物行走速度为v_TO；

行人、周围目标物与车辆所在车道斑马线中心点距离为d_TO；

车辆所在车道与斑马线的交叉点为碰撞点，以碰撞点为中心沿斑马线方向的宽度为碰撞区域，预设取车辆所在车道宽度L_SV的区域。

9.根据权利要求8所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，所述紧急制动包括

通过对行人、周围目标物的行为进行预测，当判断在车辆通过时行人、周围目标物在碰撞区域内，同时车辆距离斑马线距离d_sv小于预设值，进行高强制动实现在斑马线前停车；

检测到行人的位置信息和速度信息，通过速度和位置信息判断行人、周围目标物将与车辆在碰撞区域内发生碰撞；

车辆减速到速度为0时的行驶距离D_stop：

车辆当前车速v_SV下车辆制动至速度为0时，制动减速度a_sv由D_stop＝d_sv计算获得；

所述紧急制动的触发条件为条件a+条件b；

所述条件a为车辆与行人、周围目标物在同一个时间窗口内通行潜在碰撞区域；

所述条件b为车辆当前车速下的高强制动至停车的减速度。

10.根据权利要求9所述的斑马线路口场景下安全驾驶控制方法，其特征在于，所述高强制动时车辆减速度|a_SV|>0.5g。

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