CN116853247A - 控制车辆变道的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了控制车辆变道的方法和装置。控制车辆变道的方法包括：获得在当前车道上的主车辆相对于静态目标的第一状态信息；获得所述主车辆相对于在第二车道上的第二车辆的第二状态信息，响应于至少由所述第一状态信息和第二状态信息指示的所述主车辆和所述第二车辆同时变道至所述目标车道的碰撞风险，生成介入指令影响所述主车辆从所述当前车道至所述目标车道的变道。

Description

控制车辆变道的方法和装置

技术领域

本申请属于车辆控制领域，具体涉及控制车辆变道的方法和装置。

背景技术

变道辅助系统(Lane Change Assist System)通过安装在车辆上的雷达监测主车辆的盲区范围内是否有其它车辆，来提高车辆在变道时的安全性。变道辅助系统的盲区监测功能通常覆盖车辆左右侧后方区域；当车辆在进行变道时，变道辅助系统在检测到盲区附近的车辆后将通过车辆的左右两个外后视镜或者车内的其它部件提醒驾驶员。

发明内容

本申请的一个或多个实施例提供控制车辆变道的方法和装置，以便降低车辆碰撞风险，提高行车安全。

根据一个实施例，控制车辆变道的方法包括获得在当前车道上的主车辆相对于静态目标的第一状态信息；获得所述主车辆相对于在第二车道上的第二车辆的第二状态信息，其中，所述当前车道和所述第二车道之间存在目标车道，所述主车辆位于所述目标车道的一侧、所述第二车辆位于所述目标车道的另一侧，响应于至少由所述第一状态信息和第二状态信息指示的所述主车辆和所述第二车辆同时变道至所述目标车道的碰撞风险，生成介入指令影响所述主车辆从所述当前车道至所述目标车道的变道。

根据一个实施例，控制车辆变道的装置包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现控制车辆变道的方法。控制车辆变道的装置实现车辆变道控制单元的功能，可以包括变道信息获取单元、碰撞风险判定单元、介入指令生成单元。变道信息获取单元上述第一状态信息和第二状态信息，碰撞风险判定单元根据至少第一状态信息和第二状态信息判定碰撞风险，以及介入指令生成单元生成可以被车辆其它装置或部件执行的介入指令影响所述主车辆从所述当前车道至所述目标车道的变道。所述控制车辆变道的装置可以是雷达。

本申请的一个实施例将道路边界的静态目标作为参考计算与主车辆的横向距离，从而能够据此判定主车辆与第二车辆相对于地面的位置关系，进而较好地判定两车同时变道时的碰撞检测。尤其是，在一个示例中，仅采用毫米波雷达进行碰撞风险判定，而不使用车辆摄像头。这将降低碰撞判定的成本。

在本申请的一个实施中，当判断存在碰撞风险时，并且预测当所述主车辆比所述第二车辆早预定时间到达目标车道中央时，减少方向盘的转动阻力并且增加车速，促使主车辆加速完成变道，当预测所述主车辆比所述第二车辆晚预定时间到达所述目标车道中央时，对驾驶者进行提示，增加方向盘的转动阻力并且降低车速，抑制主车辆变道。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请。

图1是根据本申请一个实施例的包括车辆变道控制单元的车辆功能单元组成的示意图。

图2是根据本申请一个实施例的车辆变道控制场景的示意图。

图3是根据本申请一个实施例的车辆变道控制方法的流程图。

图4是根据本申请另一个实施例的车辆变道控制方法的流程图。

图5是根据本申请一个实施例的车辆变道控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本申请。

图1是根据本申请一个实施例的包括车辆变道控制单元110的车辆功能单元组成的示意图。车辆100包括车辆变道控制单元110、传感器单元120、导航单元130、人机交互接口140、电动助力转向单元150、驱动力控制单元160、制动力控制单元170、以及通信单元180。车辆变道控制单元110将与传感器单元120、导航单元130、人机交互接口140、电动助力转向单元150、驱动力控制单元160、制动力控制单元170、以及通信单元180中的一个或者多个配合来实现变道控制。本领域的技术人员可以理解，车辆100还可以包括其它功能单元、部件或者装置。出于简要的目的，这些其它功能单元、部件或者装置未在图1中示出。

传感器单元120可以包括一个或多个周边传感器以及一个或多个车身传感器。周边传感器检测与车辆周边的静态或者动态目标相关的信息，周边传感器可以包括摄像装置和雷达。摄像装置通过拍摄图像来识别周边事物。雷达通过从车辆周边的静态或者动态目标反射的电磁波来识别周边事物。多个雷达可以被设置在车辆的各个位置，对一个或多个方位进行检测。车身传感器可以被用于检测车速、横向加速度等。导航单元130通过GPS定位装置确定车辆的位置，导航单元130还可以存储地图信息，地图信息可以包括车道信息、道路属性、道路边缘信息等。通信单元180提供车辆与外部设备或者其它车辆进行通信。可以理解，车辆变道控制单元110和传感器单元120可以是同一个物理部件。例如，车辆变道控制单元110可以在雷达上被实现。

人机交互接口140接收驾驶员的各种指示，以及提供各种形式的提示。例如，通过车载显示器、车载扬声器、振动装置、设置在内外后视镜提醒灯、转向指示灯等，向驾驶员提供信号。电动助力转向单元150用于改变方向盘的转向助力，促进或者抑制驾驶员的转向操作。驱动力控制单元160响应于例如加速踏板传感器信号通过控制发动机来控制车辆的行驶驱动力。制动力控制单元170响应于例如刹车踏板传感器信号通过控制车辆制动装置来控制制动力。

车辆变道控制单元110可以被实现为电子控制单元ECU，并与传感器单元120、导航单元130、人机交互接口140、电动助力转向单元150、驱动力控制单元160、制动力控制单元170、以及通信单元180中的一个或者多个通信，执行与变道相关的控制。车辆变道控制单元110可以作为ECU，包括中央处理器和存储器、输入单元和输出单元。存储在存储器上并可被处理器执行的计算机程序可以包括车辆变道控制单元110的三个程序模块，变道信息获取单元112、碰撞风险判定单元114、介入指令生成单元116。可以理解的是，变道信息获取单元112、碰撞风险判定单元114、介入指令生成单元116的程序模块也可以通过通信装置180从外部下载，或者由硬件来实现程序模块的至少一部分。

变道信息获取单元112从至少传感器单元120和/或导航单元130获取车辆相对于静态目标、动态目标的状态信息。变道信息获取单元112还可以从车辆的其它功能单元、部件或者装置获得信号，例如，变道信息获取单元112可以从通信单元180获得来自另一车辆的信号。碰撞风险判定单元114根据至少这两类状态信息估计主车辆与另一车辆同时变道时的碰撞风险。介入指令生成单元116响应于估计的碰撞风险生成介入指令影响主车辆从当前车道至目标车道的变道。生成的介入指令可以是将要指示人机交互接口140、电动助力转向单元150、驱动力控制单元160、制动力控制单元170的信号。

图2是根据本申请一个实施例的车辆变道控制场景的示意图。如图所示的场景表明，行驶中的车辆A和车辆B之间间隔至少目标车道L，车辆A的一侧存在静态目标，车辆A作为主车辆隔着目标车道L存在动态目标车辆B。图中示出车辆A在第一车道，目标车道L与第一车道相邻，并且车辆B在与目标车道L相邻的另一侧的第二车道，但是在其它场景下，车辆A和车辆B之间可以间隔包括目标车道的两个或多个车道。图中位于第一车道的车辆A的一侧是目标车道，另一侧是由静态目标形成的边界C，但是在其它场景下车辆A所在的第一车道的两侧都存在车道，由静态目标形成的边界C与车辆A可以间隔一个或多个车道。边界C可以是路沿、绿化带、挡板、水泥墙、护栏等任何形式的静态目标。

车辆A可以通过图1所示的传感器单元120、导航单元130、通信单元180获得车辆与边界C、车辆B的位置关系，并且据此判断车辆A与车辆B同时向中间的目标车道L变道时的碰撞风险。这里，同时向目标车道L变道指的是同一时刻或者在同一时间段内车辆A和车辆B都打算变道目标车道L。

对于目标车道，车辆A可以通过多种方式确定。例如通过安装在车身的摄像头捕获的图像来识别目标车道，或者可以通过GPS位置信息和地图信息识别目标车道。还可以根据预定的车道宽度阈值d来识别目标车道的存在，例如当车辆A和车辆B之间的在y轴方向上横向的相对距离Dy_M大于车道宽度阈值d时，确定存在目标车道；当车辆A和车辆B之间的相对距离Dy_M大于1.5d时，判断车辆A和车辆B之间可以存在多于一个的车道。这里，相对距离Dy_M可以是车辆A右侧边缘至车辆B左侧边缘的距离。在其它情况下，相对距离Dy_M可以是车辆A中心至车辆B中心的距离。

车辆A与边界C的位置关系可以通过例如摄像头、雷达、或者GPS确定。例如，车辆变道控制单元110可以通过从雷达获得的雷达信息来计算边界C与主车辆的在y轴方向上横向的距离Dy_S。在一个示例中，传感器单元120可以是高分辨率的毫米波雷达。毫米波雷达的数据一般以Point Cloud(点云)的形式呈现，毫米波雷达的点包括至少X、Y坐标、物体反射面积、和物体速度。毫米波雷达提供车辆A与静态目标的距离信息、相对速度信息、以及反射点信息。本领域技术人员可以理解的是，可以通过至少反射点的数量信息来识别静态目标。例如，当反射点的数量大于阈值时，可以认为识别到反射面积较大的静态目标。在一个示例中，边界C与主车辆的水平距离Dy_S可以通过如下方式计算。从点云中选择一个当前静态反射点，如果该当前静态反射点附近存在大于N个(例如大于3个)的静态反射点，则将当前静态反射点及其附近的静态反射点作为集合，计算所有反射点到车辆A的水平距离的平均值作为Dy_S。可以从当前静态反射点x轴方向纵向上的预定距离(例如，2米)之内选择附近的静态反射点。可以在边界C与车辆A在y轴上的的水平距离小于预定值时，进入当前静态反射点的选择。本领域的技术人员可以理解，还可以采用其它合适的方式计算边界C到车辆A的水平距离。

车辆A与车辆B的位置关系可以通过例如摄像头、雷达确定。例如，车辆变道控制单元110可以通过从雷达获得的雷达信息来计算车辆B与主车辆的在y轴方向上横向的距离Dy_M和相对速度Vy。车辆A与车辆B的位置关系还可以通过V2V通信技术确定。本领域的技术人员可以理解可以采用其它合适的方式确定车辆B与主车辆的水平距离Dy_M和水平相对速度Vy。

在一个示例中，变道信息获取单元112获得计算边界C与主车辆的距离Dy_S以及车辆B与车辆A的距离Dy_M。碰撞风险判定单元114根据Dy_S和Dy_M来确定是否需要触发介入操作。例如，当在一时间段内Dy_S增加，并且当Dy_M变得小于一阈值时，判断存在碰撞风险。在其它示例中，还考虑Dy_S的变化量ΔDy_S、Dy_M的变化量Dy_S、以及Vy来判断碰撞风险。

当判断确定存在碰撞风险时，介入指令生成单元116被触发，并且向人机交互接口140、电动助力转向单元150、驱动力控制单元160、制动力控制单元170、以及通信单元180中的一个或多个发出指令，影响车辆A的变道控制。例如，可以通过人机交互接口140以视觉、触觉和听觉等方式提醒作为主车辆A的驾驶者存在碰撞风险，以促使驾驶者停止变道或者延迟变道。还可以通过向电动助力转向单元150发送信号来增加驾驶者转动方向盘的阻力，以促使驾驶者停止变道或者延迟变道。在一些情况下，介入指令生成单元116通过向驱动力控制单元160和制动力控制单元170发送控制型号来加速或者减速车辆A的行驶速度。

图3是根据本申请一个实施例的车辆变道控制方法的流程图。如图所示，车辆变道控制方法包括获取第一状态信息的步骤310、获取第二状态信息的步骤320、生成驾驶加入指令的步骤330。该实施例通过同时获取主车辆相对于静态目标(例如，道路边界)和动态目标(例如，间隔着目标车道的第二车辆)的距离信息来改进两车同时变道至目标车道的碰撞风险评估效率，从而提高行车的安全性。

在步骤310中，获得在当前车道上的主车辆相对于静态目标的第一状态信息。第一状态信息包括从诸如毫米波雷达的第一周边传感器获得的主车辆与静态目标之间的距离相关的信息。在一个示例中，在第一状态信息包括所述主车辆与所述静态目标的距离在预定时间段的变化量ΔDy_S。

在步骤320中，获得所述主车辆相对于在第二车道上的第二车辆的第二状态信息。第二状态信息包括从诸如毫米波雷达的第二周边传感器获得的与主车辆与第二车辆之间的距离相关的信息。在一个示例中，第二状态信息包括主车辆与第二车辆之间的距离在预定时间段的变化量ΔDy_M。

如上所述，当前车道和第二车道之间存在目标车道，主车辆位于目标车道的一侧、第二车辆位于目标车道的另一侧。根据主车辆与第二车辆之间的距离Dy_M大于目标车道的宽度d，可以判断主车辆与第二车辆位于目标车道的两侧。

在步骤330中，响应于至少由第一状态信息和第二状态信息指示的主车辆和第二车辆同时变道至所述目标车道的碰撞风险，生成介入指令影响主车辆从当前车道至目标车道的变道。介入指令包括提示指令、转向抑制指令和车速控制指令中的至少一种。一个或多个实施例中的阈值可以通过标定得到或者测量、估算得到。

图4是根据本申请另一个实施例的车辆变道控制方法的流程图。方法从步骤410开始。在步骤420中获取变道信息，变道信息可以包括边界与主车辆的距离Dy_S、距离变化量ΔDy_S、主车辆与第二车辆之间的距离Dy_M、距离变化量ΔDy_M、主车辆与第二车辆之间的相对速度Vy、目标车道的宽度d、主车辆的水平移动速度V1、第二车辆水平移动速度V2。本领域技术人员可以理解，可以通过适当的方式获取上述数据。

在步骤430中判断主车辆是否向目标车道变道。这可以通过判断朝向目标车道的转向信号灯是否闪烁来确定，还可以通过主车辆与边界的距离变化量ΔDy_S来判断，例如在预定的时间段t1内，ΔDy_S的增加大于阈值时，判断主车辆将向目标车道变道。

在步骤440中判断第二车辆是否向目标车道变道。这可以通过判断朝向目标车道的第二车辆的转向信号灯是否闪烁来确定，还可以通过主车辆与第二车辆的距离变化量ΔDy_M来判断。在判断主车辆将向目标车道变道后，例如在相同预定的时间段t1内，ΔDy_M的减少大于阈值时，判断第二车辆也将向目标车道变道。可选地，还可以通过通信单元180从第二车辆接受其要变道的信息。

在步骤450中，判断主车辆与第二车辆在同时变道至目标车道时的碰撞风险。

在第1个示例中，当判断第二车辆也将向目标车道变道时，并且判定存在碰撞风险。也就是说，当在预定的时间段t1内，ΔDy_S的增加大于一阈值，并且在相同预定的时间段t1内，ΔDy_M的减少大于另一阈值时，将判断存在碰撞风险。在其它情况下，还可以考虑两车之间的初始距离Dy_M，如果初始距离大于例如1.5倍的目标车道宽度d，则意味着两车间隔两个以上车道，此时将判断不存在碰撞风险。因此，作为附加的条件，但判断考虑两车之间的初始距离Dy_M小于n倍(例如，n等于1.5)的目标车道宽度d时，才判定存在碰撞风险。

在第2个示例中，当对ΔDy_S连续k帧(例如，k大于等于3)的计算结果都在0.005米至0.2米的范围内时，并且Δ(Dy_S+Dy_M)连续k帧的计算结果都在-0.2米至-0.005米时，判定存在碰撞风险。优选地，当ΔDy_S连续k帧(例如，k大于等于3)的计算结果都大于0.01米，并且当Δ(Dy_S+Dy_M)连续k帧的计算结果小于-0.01米时，判定存在碰撞风险。在该第2个示例中，还可以考虑主车辆与第二车辆之间的相对速度Vy，例如当主车辆与第二车辆之间的相对速度Vy大于一阈值(例如，0.06m/s)时才判定存在碰撞风险。在该第2个示例中，还可以虑两车之间的初始距离Dy_M，如果初始距离小于n倍(例如，n等于1.5)目标车道宽度d时才判定存在碰撞风险。

当在步骤460中判断存在碰撞风险时，进入步骤470生成并发送介入指令。否则流程进入结束步骤480。

现在描述介入指令在步骤470的生成。生成的介入指令作为控制信号被发送至相应的车辆部件以被执行，直至碰撞风险解除，即上述的一个或多个参数不满足碰撞风险的成立条件。

在第一个示例中，当判断存在碰撞风险时，执行提示指令，通过主车辆的人机交互界面提醒驾驶者、增加方向盘的转动阻力和/或降低车速。

在另一个示例中，当判断存在碰撞风险时，还根据两车各自离目标车道在纵向的中间位置的距离，以及辆车各自的水平速度、加速度，考虑是否加快变道过程或者停止/减慢变道过程。具体地，当预测主车辆比第二车辆早预定时间到达目标车道中间线时，减少方向盘的转动阻力并且增加车速，促使主车辆加速完成变道。当预测主车辆比第二车辆晚预定时间到达目标车道中间线时，对驾驶者进行提示，增加方向盘的转动阻力并且降低车速，抑制主车辆变道。以道路边界的静态目标作为参考，在获得主车辆相对于道路边界的静态目标的距离及其变化量后，可以估算主车辆相对于地面的位置，以及两车辆相对于目标车道的位置关系也可获得。本领域的技术人员据此，并且还根据各车的相对速度、加速度和角速度可以估算车辆到目标车道的中央所需的时间。

图5是根据本申请一个实施例的车辆变道控制装置500的结构示意图。车辆变道控制装置500应用于如图1所示的车辆系统用于实现车辆变道控制110的功能，以及还用于实现如图3和图4所示的车辆控制方法。车辆变道控制装置500可以包括处理器510和存储器520。处理器510和存储器520通过总线进行通信，也可以通过无线传输等其他手段实现通信。该存储器520用于存储指令，该处理器510用于执行该存储器520存储的指令。处理器510可以调用存储器520中存储的程序代码执行上文所述的车辆控制方法多个步骤。车辆变道控制装置500还包括图5中未示出的内存和通信接口。存储在存储器520的计算机程序代码被载入到内存，进而由处理器510执行。车辆变道控制装置500可以是雷达，例如毫米波雷达。通过车辆变道控制装置500，可以降低与其它车辆碰撞的风险，提高行车的安全性。

上述一个或多个实施例、各种示例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其组合来实现。当使用软件实现时，实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载并执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从网络服务器通过有线或无线方式向另一计算机进行传输。

在本申请的实施例中，所描述的功能单元和装置仅仅是示意性的。功能单元的划分，是一种逻辑功能划分，实现时可以有另外的划分方式。多个单元和装置可以在物理上分开、也可以分布到网络单元上，其可以被组合或者可以集成到另一个系统。以上所述，仅为本申请的具体实施方式。熟悉本技术领域的技术人员根据本申请提供的具体实施方式，可想到变化或替换，应在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制车辆变道的方法，其特征在于，所述方法包括：

获得在当前车道上的主车辆相对于静态目标的第一状态信息；

获得所述主车辆相对于在第二车道上的第二车辆的第二状态信息，其中，所述当前车道和所述第二车道之间存在目标车道，所述主车辆位于所述目标车道的一侧、所述第二车辆位于所述目标车道的另一侧，

响应于至少由所述第一状态信息和第二状态信息指示的所述主车辆和所述第二车辆同时变道至所述目标车道的碰撞风险，生成介入指令影响所述主车辆从所述当前车道至所述目标车道的变道。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一状态信息包括从第一周边传感器获得的所述主车辆与所述静态目标之间的距离相关的信息；

所述第二状态信息包括从第二周边传感器获得的与所述主车辆与所述第二车辆之间的距离相关的信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述第一状态信息包括所述主车辆与所述静态目标的距离Dy_S在预定时间段的变化量ΔDy_S，所述第二状态信息包括所述主车辆与所述第二车辆之间的距离Dy_M在预定时间段的变化量ΔDy_M，

所述碰撞风险至少根据所述ΔDy_S和所述ΔDy_M计算得到。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述第二状态信息还包括所述主车辆与所述第二车辆之间的相对速度Vy，所述碰撞风险至少根据所述ΔDy_S、所述ΔDy_M和所述Vy计算得到。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

当所述ΔDy_S在预定时间内的增加量大于第一阈值，并且所述ΔDy_S和所述ΔDy_M之和在所述预定时间内的减少量大于第二阈值时，判断存在碰撞风险。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述第一和第二周边传感器是毫米波雷达。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

当对ΔDy_S连续k帧的计算结果都在0.005米至0.2米的范围内时，并且ΔDy_S+ΔDy_M在连续k帧的计算结果都在-0.2米至-0.005米的范围内时，判定存在碰撞风险，其中k大于等于3。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述介入指令包括提示指令、转向抑制指令和车速控制指令中的至少一种。

9.一种控制车辆变道的装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。