CN114537425B - 行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法、装置、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法、装置、车辆，所述方法包括：激光雷达向车辆前方道路发出脉冲激光，并将雷达波返回信息输出到感知电子控制单元；若雷达波返回长度保持在一定稳定数值，且波动范围小，则确定车辆行驶在平直道路上且其车道前方无减速带或沟坎，开启预警功能；若雷达波返回长度有强烈波动，且在短时间内恢复当稳定状态，则判定道路前方出现减速带或沟坎，启动预警状态，分析并输出减速带或沟坎与车辆当前位置的距离；若雷达波返回长度产生极大波动且短时间内未恢复到稳定状态，则关闭预警功能。

Description

行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法、装置、车辆

技术领域

本发明属于汽车安全驾驶领域，具体涉及行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法、装置、车辆。

背景技术

在日间行车时遇到道路有减速带或沟坎等时驾驶员一般可以及时观察到，但是在夜间行车时，由于光线过暗、车辆灯光强弱、驾驶员技术、环境等因素的影响，经常出现夜间行车时无法及时观察到前方路牌警示信息、减速带信息、沟坎等道路信息因此未及时减速造成车辆高速驶过减速带、沟坎等情况。这些情况在车速较低时可能只是造成车辆颠簸，车速较高时甚至会造成驾驶员急刹、轮胎爆胎、底盘磕蹭导致机油泄露等交通事故。这类问题使驾驶员十分苦恼。

目前对于汽车行车时的道路检测预警技术主要有三类。

第一类为主动式，主要依靠设置摆放道路预警警示牌或对减速带进行反光设置对驾驶员进行减速通过提醒。但此方式受限于驾驶员观察，在光照较差或车辆灯光较暗的情况下驾驶员难以及时观察到有效信息，且对于沟坎等无法及时分辨。

第二类为通过改进悬架效果（如电磁悬架）等通过控制调节悬架的高度和阻尼力与减震器一样，在各种工况下通过对弹簧弹性系数的调节，改善汽车通过减速带或沟坎时的乘坐舒适性和操纵稳定性，属于被动式。利用直线电机电磁悬架来实现恒压力主动式车辆减震。在车辆通过减速带或沟坎时，短时间内缩短/增加悬架长度，同时增加/减少轮胎外缘的线速度，从而化解瞬态冲击，提高车辆乘坐舒适性。但是此类方法首先受限于成本问题，电磁悬架价格较高使用寿命较短，无法普及到中低端车型，维修也困难。其次由于车轮覆盖性有限，容易对较小的减速带及沟坎漏检。而且仅仅提高了乘坐舒适性，无法减小或避免车辆爆胎、底盘剐蹭等事故的发生，容易使驾驶员产生依赖而忽略路面对高速行驶车辆本身造成的伤害。

第三类为通过车载激光雷达技术对前方路面进行实时扫描以获取路面的数据集从而建立模型，使用模型检测并预警前方减速带及沟坎信息。如专利 CN202110030593.6智能驾驶汽车对路面坑洼拥包预警方法，首先通过基于车载的红外线光幕组实现前方地面扫描图像的采集，实现坑洼拥包类型及所在位置信息的识别，同时根据识别结果计算坑洼拥包尺寸。最终基于坑洼拥包类型、所在位置信息及尺寸信息和汽车行驶状态参数启用不同的预警算法实现坑洼拥包的预警。但此类技术受限于激光雷达的种类、性能、个数，且对算法要求极高，同时需要融合智能驾驶功能算法、逻辑等，因此硬件成本和研发成本非常高，难以普及至中低端车型。实时扫描的距离也非常有限，在车速较高的情况下难以留出足够的反应时间对驾驶员进行预警之后减速。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法，它能在车辆于平直道路上行驶时快速识别前方减速带及沟坎，对驾驶员进行预警提醒。用以解决行车时驾驶员难以主动观察到减速带沟坎信息、被动式预警装置使用寿命短、扫描距离短、预警时间短、成本高等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法，其特征在于，它包括：在车辆行驶过程中，通过激光雷达向车辆前方道路发出脉冲激光，并将雷达波返回信息输出到感知电子控制单元；若雷达波返回长度保持在一定稳定数值，且波动范围小，同时，在该范围内保持在一定时间阈值内，则感知电子控制单元确定车辆行驶在平直道路上且其车道前方无减速带或沟坎，感知电子控制单元自动开启预警功能；若在行驶过程中，雷达波返回长度有强烈波动，且在短时间内恢复当稳定状态，则感知电子控制单元判定道路前方出现减速带或沟坎，感知电子控制单元启动预警状态，分析并输出减速带或沟坎与车辆当前位置的距离；若雷达波返回长度产生极大波动且短时间内未恢复到稳定状态，则判断车辆正在上下坡或转弯，关闭预警功能，直至雷达波返回长度保持在稳定数值或有波动状态后，恢复预警功能。

进一步的，当雷达波的波动范围处于0m～0.01m时，判定雷达波波动范围小；若雷达波波动范围处于0.01m～0.05m时，判定雷达波波动范围大；若雷达波在短时间内返回长度的波动范围大于0.01m且不恢复，则感知电子控制单元判定车辆未行驶于适用场景，预警功能不启动。

进一步的，所述感知电子控制单元通过分析计算雷达波波动范围长度和波动时间，即可输出减速带或沟坎高度、长度和位置，同时，感知电子控制单元通过减速带或沟坎的位置与车速综合分析计算，向车机、汽车仪表输出减速带或沟坎与车辆当前位置的距离。

进一步的，在预警功能开启时，车机、仪表通过弹窗提醒并显示距离提醒车主预警功能已开启，并在判定有减速带或沟坎场景下，显示减速带或沟坎距离车辆距离或通过车机控制方向盘震动，提醒车主前方存在减速带或沟坎，请减速通过。

进一步的，感知电子控制单元自动开启预警功能后，在车辆行驶过程中，激光雷达持续向感知电子控制单元输出雷达波信息；在车辆停止或闭锁时，车身控制器控制车机下电，预警功能关闭。

一种行车时对前方减速带及沟坎的检测预警装置，其特征在于，包括激光雷达、感知电子控制单元、车机、仪表和车身控制器，所述激光雷达用于向车辆前方道路发出脉冲激光，并将雷达波反馈信息输出到感知电子控制单元；所述感知电子控制单元与激光雷达双向通讯连接，用于根据雷达波反馈信息，判定道路前方路况，并根据路况激活预警功能或关闭预警功能，在预警功能开启，且道路前方具有减速带或沟坎情况下，向车机和/或仪表输出判定结果，在预警功能关闭，且车辆行驶过程中，根据激光雷达输出信息，开启预警功能；所述车机和仪表通过网关与感知电子控制单元通讯连接，用于显示预警信息，提醒车主道路前方具有减速带或沟坎；所述车身控制器与车机和/或仪表电连接，在车辆停止或闭锁时，控制车机和仪表下电。

一种车辆，其特征在于，具有如上所述的检测预警装置。

与现有技术相比，本发明得到的行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法、装置、车辆具有如下优点：

（1）、适用性强。通过简单的激光雷达测距，在系统中增加简单的逻辑及接口，即可成功实现此预警功能。

（2）、成本低廉。本方案使用的激光雷达性能要求一般，但可靠可行，实用性强，可普及到中低端车型。

（3）、安全可靠，用户信任性高，极大满足了用户夜间行车时对道路条件的担忧和车辆的爱护心理。

（4）、使用运算时间极短、编写简单的算法，可在后期多场景实验后根据硬件及使用进行OTA迭代升级，从而有效提醒用户减速通过减速带或沟坎路段，降低对车辆的伤害，减少交通事故的发生率。

附图说明

图1为实施例中减速带及沟坎的检测预警装置的架构图；

图2为实施例中减速带及沟坎的检测预警方法的流程图；

图3为实施例中预警功能开启场景；

图4为预警报警典型场景；

图5为预警功能关闭场景。

图中：激光雷达1、感知电子控制单元2、网关3、车机4、仪表5、车身控制器6、车辆7、平直道路8、减速带或沟坎9、坡道10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图2所示，本实施例提供的行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法包括：车辆正常启动，车身控制器6控制车机上电，感知电子控制单元（ECU）2初始化完成后激光雷达1开始运行。若雷达波返回长度波动较大（δ波动范围大于0.01m且不恢复），感知电子控制单元2判断车辆未行驶于适用场景，因此预警功能不启动。激光雷达1持续进行雷达波测距并反馈，雷达波返回长度数值保持稳定（δ波动范围0m～0.01m），稳定时间超过1min（具体时间，可系统标定）后感知电子控制单元2判断车辆7保持行驶于平直道路8且车道前方50m（可标定）保持无车俩畅通（参见图3），适用于预警场景，预警功能开启，网关3转发信号信息，同时仪表5车机4消息提醒车主减速带预警功能已开启。

功能正常开启后，激光雷达1雷达波长度持续反馈。若雷达波返回长度产生波动后迅速恢复（δ波动范围为0.01m～0.05m并迅速恢复），感知电子控制单元2通过算法进行分析，判断车辆前方存在高度超过5cm（可标定）的减速带或沟坎9（参见图4）并输出与车辆当前位置的距离。若驾驶员未主动观察到道路信息，车辆行驶速度仍未降低至25km/h（可标定）下，感知电子控制单元2发出信号，网关3转发信息，在车机4、仪表盘5上进行弹窗提醒并显示距离，也可采用震动方向盘等主动交互提醒驾驶员前方存在减速带或沟坎，请减速通过。

在预警功能持续开启时，若激光雷达1雷达波长度产生极大变化且不恢复（δ波动范围大于0.05m且不恢复），感知控制单元2判断车辆未保持行驶于平直道路（参见图5坡道10），减速带预警功能关闭，网关3转发信号信息，同时在车机4、仪表5弹窗提醒用户减速带预警功能已关闭。

如图1所示，本实施例还提供了一种行车时对前方减速带及沟坎的检测预警装置，包括激光雷达、感知电子控制单元、车机、仪表和车身控制器，所述激光雷达用于向车辆前方道路发出脉冲激光，并将雷达波反馈信息输出到感知电子控制单元；所述感知电子控制单元与激光雷达双向通讯连接，用于根据雷达波反馈信息，判定道路前方路况，并根据路况激活预警功能或关闭预警功能，在预警功能开启，且道路前方具有减速带或沟坎情况下，向车机和/或仪表输出判定结果，在预警功能关闭，且车辆行驶过程中，根据激光雷达输出信息，开启预警功能；所述车机和仪表通过网关与感知电子控制单元通讯连接，用于显示预警信息，提醒车主道路前方具有减速带或沟坎；所述车身控制器与车机和/或仪表电连接，在车辆停止或闭锁时，控制车机和仪表下电。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法，其特征在于，它包括：在车辆行驶过程中，通过激光雷达向车辆前方道路发出脉冲激光，并将雷达波返回信息输出到感知电子控制单元；若雷达波返回长度保持在一定稳定数值，且波动范围小，同时，在该范围内保持在一定时间阈值内，则感知电子控制单元确定车辆行驶在平直道路上且其车道前方无减速带或沟坎，感知电子控制单元自动开启预警功能；若在行驶过程中，雷达波返回长度有强烈波动，且在短时间内恢复到稳定状态，则感知电子控制单元判定道路前方出现减速带或沟坎，感知电子控制单元启动预警状态，分析并输出减速带或沟坎与车辆当前位置的距离；若雷达波返回长度产生极大波动且短时间内未恢复到稳定状态，则判断车辆正在上下坡或转弯，关闭预警功能，直至雷达波返回长度保持在稳定数值或有波动状态后，恢复预警功能。

2.根据权利要求1所述的行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法，其特征在于，当雷达波的波动范围处于0m～0.01m时，判定雷达波波动范围小；若雷达波波动范围处于0.01m～0.05m时，判定雷达波波动范围大；若雷达波在短时间内返回长度的波动范围大于0.01m且不恢复，则感知电子控制单元判定车辆未行驶于适用场景，预警功能不启动。

3.根据权利要求1或2所述的行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法，其特征在于，所述感知电子控制单元通过分析计算雷达波波动范围长度和波动时间，即可输出减速带或沟坎高度、长度和位置，同时，感知电子控制单元通过减速带或沟坎的位置与车速综合分析计算，向车机、汽车仪表输出减速带或沟坎与车辆当前位置的距离。

4.根据权利要求3所述的行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法，其特征在于，在预警功能开启时，车机、仪表通过弹窗提醒并显示距离提醒车主预警功能已开启，并在判定有减速带或沟坎场景下，显示减速带或沟坎距离车辆距离或通过车机控制方向盘震动，提醒车主前方存在减速带或沟坎，请减速通过。

5.根据权利要求4所述的行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法，其特征在于，感知电子控制单元自动开启预警功能后，在车辆行驶过程中，激光雷达持续向感知电子控制单元输出雷达波信息；在车辆停止或闭锁时，车身控制器控制车机下电，预警功能关闭。

6.一种采用如权利要求1所述的行车时对前方减速带及沟坎的检测预警方法的装置，其特征在于，包括激光雷达、感知电子控制单元、车机、仪表和车身控制器，所述激光雷达用于向车辆前方道路发出脉冲激光，并将雷达波反馈信息输出到感知电子控制单元；所述感知电子控制单元与激光雷达双向通讯连接，用于根据雷达波反馈信息，判定道路前方路况，并根据路况激活预警功能或关闭预警功能，在预警功能开启，且道路前方具有减速带或沟坎情况下，向车机和/或仪表输出判定结果，在预警功能关闭，且车辆行驶过程中，根据激光雷达输出信息，开启预警功能；所述车机和仪表通过网关与感知电子控制单元通讯连接，用于显示预警信息，提醒车主道路前方具有减速带或沟坎；所述车身控制器与车机和/或仪表电连接，在车辆停止或闭锁时，控制车机和仪表下电。

7.一种车辆，其特征在于，具有如权利要求6所述的检测预警装置。