CN209159681U - 一种车辆行驶控制装置及一种车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆行驶控制装置及一种车辆，所述装置包括图像信息采集模块、车辆信息采集模块、信息融合模块和动力控制模块；图像信息采集模块包括信号灯信息采集器、前方停止线识别感应器；车辆信息采集模块包括车身控制器、网关路由器和轮速传感器，车身控制器包括车辆转向灯采集器；动力控制模块包括动力调控器和动力执行器；轮速传感器与所述动力调控器电连接，动力调控器与所述信息融合模块电连接；动力调控器与所述动力执行器电连接。本实用新型融合了带交通信号灯的交叉路口的多方面信息，能够得到车辆最佳处理策略，从而使车辆根据实际场景合理地调节在所述交通信号灯交叉路口的通行或刹停。

Description

一种车辆行驶控制装置及一种车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆行驶控制装置及一种车辆。

背景技术

现有的智能领航系统(Intelligent Cruise Control，ICC)，利用安装在车辆前下格栅的毫米波雷达(Front Radar)探测前方障碍物，通过发射与接收雷达毫米波，探测车辆前方是否存在障碍物。当自车前方有障碍物存在时，计算障碍物与自车之间的距离，并通过车辆自身关联执行器执行加减速、换挡、扭矩变化等操作，自主对车辆的纵向运动进行调整控制，可实现过红绿灯交叉路口时前车遇红灯停车，自车车辆可以跟随前车停止。

但在前方无目标车辆的情况下，自车车辆开启ICC功能，在不进行人为干预的前提下，车辆会以设定车速通过红绿灯路口；即使在交通信号灯为红灯的情况下，也不能进行自主制动。一方面，对交通信号灯路口的行车安全造成严重的影响；另一方面，也增加了驾驶人的操作负荷，无法实现对驾驶人的完全解放。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种车辆行驶控制装置及一种车辆，具体地：

第一方面提供了一种车辆行驶控制装置，所述装置包括图像信息采集模块、车辆信息采集模块、信息融合模块和动力控制模块；所述图像信息采集模块和车辆信息采集模块均与所述信息融合模块电连接，所述信息融合模块与所述动力控制模块电连接；

所述图像信息采集模块包括信号灯信息采集器、前方停止线识别感应器；

所述车辆信息采集模块包括车身控制器和轮速传感器，所述车身控制器与所述信息融合模块电连接；所述车身控制器包括车辆转向灯采集器；

所述动力控制模块包括动力调控器和动力执行器；所述轮速传感器与所述动力调控器电连接，所述动力调控器与所述信息融合模块电连接；并且，所述动力调控器与所述动力执行器电连接。

进一步地，所述信号灯信息采集器包括前视摄像头，所述前视摄像头设置在车辆前端的风挡处；所述前方停止线识别感应器包括全景摄像头；所述全景摄像头设置在车辆前端的格栅处；

所述前视摄像头与所述信息融合模块通过Enthernet总线进行连接；所述全景摄像头与所述信息融合模块通过CAN-FD总线进行连接。

进一步地，所述车辆信息采集模块还包括网关路由器；所述车身控制器通过所述网关路由器与所述信息融合模块电连接。

进一步地，所述动力调控器与所述信息融合模块的电连接包括CAN总线连接和/或FlexRay总线连接。

进一步地，所述信息融合模块包括主动安全域控制器ASDM，所述动力调控器包括车辆动力控制器VDDM。

进一步地，所述网关路由器与所述车身控制器通过CAN总线进行连接，所述网关路由器与所述信息融合模块通过Enthernet总线进行连接。

进一步地，所述网关路由器与所述动力执行器通过CAN总线进行连接。

进一步地，所述动力执行器包括刹车控制器、档位控制器、扭矩控制器、纵向控制器；

所述刹车控制器包括电子稳定系统ESP，所述档位控制器包括变速器控制单元TCU；所述纵向控制器包括车辆纵向控制模块VLC。

进一步地，所述扭矩控制器包括发动机管理系统EMS或整车控制单元VCU。

进一步地，所述全景摄像头为190度广角的摄像头。

进一步地，所述动力执行器还包括纵向控制器。

第二方面提供了一种车辆，所述车辆包括上述第一方面所述的车辆行驶控制装置。

本实用新型提供的一种车辆行驶控制装置及一种车辆具有的有益效果是：

本实用新型的图像信息采集模块和车辆信息采集模块均与所述信息融合模块电连接；使得所述信息融合模块获取到图像信息采集模块采集的车辆相关的数据信息(比如交通信号等和车道前方的停止线)，以及车辆信息采集模块采集的车辆数据信息(比如车辆速度和车辆转向灯信息)；进一步地，通过所述信息融合模块对图像信息采集模块和车辆信息采集模块的数据信息的融合处理，使得动力控制模块能够对车辆上的执行器进行具体控制得到车辆最佳处理策略，从而使车辆能够根据所述最佳处理策略通过目标位置(交通信号灯的交叉路口)。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本说明书实施例提供的一种车辆行驶控制装置的整体结构框图；

图2是本说明书实施例提供的一种车辆行驶控制装置的应用场景，以及装置中前视摄像头和全景摄像头的安装位置示意图；

图3是本说明书实施例提供的一种车辆行驶控制装置的具体结构图。

图中：图像信息采集模块100，信号灯信息采集器110，前方停止线识别感应器120，车辆信息采集模块200，车身控制器210，网关路由器220，轮速传感器230，信息融合模块300，动力控制模块400，动力调控器410，动力执行器420。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本说明书为了解决车辆在无前车的情况下要通过交通信号灯交叉路口，且前方交通信号灯为红色时，车辆无法自主刹停的问题。

具体地，本说明书提出一种车辆行驶控制装置；如图1所示，所述装置包括图像信息采集模块100、车辆信息采集模块200、信息融合模块300和动力控制模块400；所述图像信息采集模块100和车辆信息采集模块200均与所述信息融合模块300电连接，所述信息融合模块300与所述动力控制模块400电连接；

所述图像信息采集模块100包括信号灯信息采集器110、前方停止线识别感应器120；

所述车辆信息采集模块200包括车身控制器210和轮速传感器230，所述车身控制器210与所述信息融合模块300电连接；如图1所示，作为一种可行的实施方式，所述车辆信息采集模块200还包括网关路由器220；所述车身控制器210通过所述网关路由器220与所述信息融合模块300电连接。

所述车身控制器210包括车辆转向灯采集器；所述动力控制模块400包括动力调控器410和动力执行器420；所述轮速传感器230与所述动力调控器410电连接，所述动力调控器410与所述信息融合模块300电连接；并且，所述动力调控器410与所述动力执行器420电连接。

进一步地，所述信号灯信息采集器110包括前视摄像头，所述前视摄像头设置在车辆前端的风挡处；所述前方停止线识别感应器120包括全景摄像头；所述全景摄像头设置在车辆前端的格栅处，具体是安装在车辆前端下方格栅最突出处中央位置；所述前视摄像头与所述信息融合模块300通过Enthernet总线进行连接；所述全景摄像头与所述信息融合模块300通过CAN-FD总线进行连接。

详细地，本实施例中，如图2所示，基于安装在风挡的前视摄像头FC(FrontCamera)进行交通信号灯的识别；其中，在交通信号灯包括显示倒计数字的数字信号和显示停止或行走信息的颜色信号时，所述前视摄像头可以识别对应的颜色以及倒计时的数字。在交通信号灯只有显示停止或行走信息的颜色信号(比如能够进行红黄绿颜色转换的箭头或是圆形)时，则所述前视摄像头识别对应的颜色。

本实施例中，基于安装在车辆前端的下方位置的格栅处的全景摄像头为190度广角的摄像头AVM-FC(Around Video Monitor–Front Camera或AVM Front Camera)，所述190度广角的摄像头进行交叉路口车辆停止线的识别，通过像素点计算得到当前车辆到达当前车道的停止线的距离信息。

其中，所述前视摄像头与所述信息融合模块300可以通过Enthernet总线进行连接；所述全景摄像头与所述信息融合模块300可以通过CAN-FD总线进行连接；这使得所述信息融合模块300能够融合处理所述交通信号灯的信息和车辆所在车辆停止线的信息。

进一步地，所述车身控制器210通过所述网关路由器220与所述信息融合模块300电连接，其中通过所述车身控制器210能够得到当前车辆转向灯的开启情况，使得所述信息融合模块300进一步融合有车辆转向灯的信息。

还有，所述轮速传感器230通过所述动力调控器410与所述信息融合模块300电连接，其中，通过所述轮速传感器230能够采集到当前车辆行驶的速度信息，使得所述信息融合模块300进一步融合有车辆速度信息。

可见，在本实施例中，所述信息融合模块300能够将目标位置(红绿灯交叉路口)的交通信号灯的数据信息(信号灯颜色和倒计时数字)、当前行驶车道的停止线的数据信息(车辆到达停止线的距离信息)、当前车辆转向灯的开启信息(左转向灯或右转向灯的开启)以及当前车辆速度信息进行算法融合处理，得到车辆处理策略。

具体地，如图3所示，所述信息融合模块300可以包括主动安全域控制器ASDM，所述动力调控器410包括车辆动力控制器VDDM；通过车辆上的主动安全域控制器ASDM进行上述多个信息的算法处理，传输给车辆动力控制器VDDM。则对应地，如图3所示，所述前视摄像头与所述主动安全域控制器ASDM通过Enthernet总线进行连接；所述全景摄像头与所述主动安全域控制器ASDM通过CAN-FD总线进行连接；所述车辆动力控制器VDDM与所述主动安全域控制器ASDM的电连接包括CAN总线连接和/或FlexRay总线连接；所述网关路由器220与所述主动安全域控制器ASDM通过Enthernet总线进行连接。

其中，从当前车道左转或右转向另一车道的距离(弧度距离)，大于直行情况下的距离。对于直行车道时，在算法处理时的距离为车辆到达停止线的距离信息加上车道间隔距离；比如若按照双车道计算的话，则所述车道间隔距离为双车道(2*3m)加上两边的绿化带(2*1.5m)的距离。对于在开启转向灯的情况下，在算法处理时的距离若按照双车道计算的话，则所述车道间隔距离为可以依据三个车道进行计算(3*3m)加上两边的绿化带(1.5*2m)的距离。

进一步地，所述动力调控器410与所述信息融合模块300的电连接包括CAN总线连接和/或FlexRay总线连接。其中，CAN总线连接和/或FlexRay总线连接均属于双向串行连接方式，使得信息融合模块300得到的车辆处理策略通过所述CAN总线连接和/或FlexRay总线能够传输给动力调控器410，进而使所述动力调控器410根据所述车辆处理策略对动力执行器420进行具体控制；从而使车辆在目标位置能够进行自动刹停。

具体地：也就是实现车辆过交通信号灯交叉路口且无前车时，能够在红灯时自动刹停；实现车辆过交通信号灯交叉路口且无前车时，能够在信号灯为绿灯，但是结合到达停止线的距离信息，以及转向灯的开启情况以及当前车速，判断得出不能在倒计时时长(比如2s)内通过该交叉路口时，自动刹停；实现更高安全等级的行车控制。

详细地，所述动力执行器420包括刹车控制器、档位控制器、扭矩控制器、纵向控制器；所述刹车控制器包括电子稳定系统ESP，所述档位控制器包括变速器控制单元TCU；所述纵向控制器包括车辆纵向控制模块VLC。进一步地，所述扭矩控制器包括发动机管理系统EMS或整车控制单元VCU。如图3所示被VDDM控制的ESP、TCU、EMS、VLC，其中，ESP电子稳定系统主要进行刹车及减速操作，TCU变速器控制单元主要是调整车的档位，EMS发动机管理系统是用于发动机管理，VLC车辆纵向控制模块是用于进行控制车辆纵向行驶速度。

可见，本实施例中，所述动力调控器根据所述车辆处理策略对动力执行器对应的车辆上的具体执行单元进行控制，使得车辆通过红绿灯交叉路口时做出合理的判断。

下面对于本实施例技术方案的工作原理和工作过程给与具体说明：

1)工作原理：

如图3所示，当车辆行驶到前方接近红绿灯路口且无前车，FC识别到红灯信号与红灯倒计时时间，AVM-FC识别到前方自车道停止线，并根据像素点计算自车车辆与停止线的距离，通过车身控制模块(Body control Module,BCM)的转向灯信号判断自车所在车道，结合轮速传感器接收到的车速信号，当判断出车辆以当前车速无法通过红绿灯路口时，ASDM融合接收到的FC、AVM-FC等信号决策出一个最优的减速制动策略，动力域管理(VehicleDynamic Domain Management,VDDM)控制执行器(ESP、EMS、TCU等)，按照ASDM输入的减速制动信号进行减速制动，使车辆在红绿灯路口停止线前完成自主刹停。

2)FC、AVM-FC进行融合的工作原理：

车辆行驶到前方遇红绿灯路口，FC通过轮廓查找算法定位交通信号灯，进而使用颜色阈值分割识别当前车道信号灯显示状态，数字倒计时通过神经网络学习算法识别倒计时数字。

AVM-FC通过边缘检测、灰度阈值分割定位，再通过定位到的停止线与自车的像素值按标定好的比例计算出当前自车距离停止线的距离。

ASDM将FC检测到的信号灯信息和AVM-FC将感知到的停止线信息进行融合处理，判断自车车辆是否可以按照当前的行驶状态通过信号灯，若可以则按原行驶状态行驶；若判断出车辆无法通过此路口，按照识别的倒计时时间、距离停止线的距离和轮速传感器收到的车速信息，计算一个最优的减速制动策略，传输给VDDM进行具体执行器的控制。

3)方案操作过程说明：

ASDM通过融合FC检测到的信号灯信息和AVM-FC将感知到的停止线信息，判断车辆无法通过前方信号灯路口时，VDDM控制执行器(ESP、EMS、TCU)，按照ASDM输入的减速制动信号进行减速制动，使车辆在红绿灯路口停止线前完成自主刹停。

其中，本实施例中需运用的关键技术点：

a.高频信号传输协议；

b.车辆总线信号(Enthernet、CAN、CAN-FD、LVDS、FlexRay)传输协议；

c.实时图像处理与模式识别；

d.传感器信号融合；

本实施例中在方案实现过程需考虑内容：

a.车辆在红绿灯路口停止线前，交通信号灯红绿切换的策略。

i.停止线前，FC先识别到红灯，通过红灯倒计时与自车与停止线的距离判断，若在红灯时间走完切换绿灯后能通过的，则保持现有的行驶状态不变；不能通过则应按ASDM决策的减速制动策略执行减速在停止线前刹停；

ii.停止线前，FC先识别到绿灯，通过绿灯倒计时与自车与停止线的距离判断，若在绿灯时间走完切换红灯前能通过的，则保持现有的行驶状态不变；不能通过则应按ASDM决策的减速制动策略执行减速在交通信号灯转红灯时，在停止线前刹停；

iii.若交通信号灯没有倒计时显示，则以红绿灯信号为准，识别到红灯按刹停策略执行，刹停过程中，红灯切换为绿灯再改变策略加速通过；识别到绿灯执行根据当前车速判断，车速大于20km/h的减速至20km/h行驶并闪三下危险警报灯，车速小于20km/h的保持原状态行驶，若此过程中绿灯切换成红灯，执行刹停策略。

b.对于有箭头显示的红绿信号灯，需要结合自车车辆转向灯信号信息判断车辆所在车道。

所以，本实施例优选地可以应用在具有倒计时数字信息和信号灯颜色信息的场景下，具体地，可以看做所述ASDM包括第一红灯刹停单元，所述第一红灯刹停单元与所述VDDM电连接，所述第一红灯刹停单元在检测到第一决策结果时，触发所述VDDM控制具体执行器进行车辆刹停控制。其中，所述第一决策结果包括：停止线前，FC先识别到红灯，通过红灯倒计时与自车与停止线的距离判断，在该距离内不存在红色转绿灯的情况，则输出按减速制动策略，使VDDM控制车辆减速在停止线前刹停。

并且，可以看做所述ASDM包括绿转红刹停单元，所述绿转红刹停单元与所述所述VDDM电连接，所述绿转红刹停单元在检测到第二决策结果时，触发所述VDDM控制具体执行器进行车辆刹停控制。其中，所述第二决策结果包括：停止线前，FC先识别到绿灯，通过绿灯倒计时与自车与停止线的距离判断，若在绿灯的倒计时时间内不能通过交叉路口(车辆到达停止线的距离信息加上车道间隔距离)，则输出减速制动策略，使VDDM控制车辆减速，在停止线前刹停。类似地，还可以包括黄转红刹停单元。

本实施例还可以应用在无倒计时数字信息的场景下，具体地：

可以看做所述ASDM包括第二红灯刹停单元，所述第二红灯刹停单元与所述VDDM电连接，所述第二红灯刹停单元在检测到第三决策结果时，触发所述VDDM控制具体执行器进行车辆刹停控制。其中，所述第三决策结果包括：若交通信号灯没有倒计时显示，则以红绿信号灯的颜色为准；如果识别到红灯，按刹停策略执行；如果未达到停止线前，刹停过程中的红灯切换为绿灯，改变策略在刹停的基础上进行加速使得正常通行。

本说明书提供的车辆行驶控制装置，集成了前摄像头FC和190度广角的摄像头AVM-FC技术特点，利用前摄像头FC的实时捕捉视频功能，图像处理和模式识别技术，对交通信号灯路口的红绿灯颜色以及信号灯倒计时进行识别；利用190度广角的摄像头AVM-FC对交通信号灯路口停止线进行识别，通过像素点标定计算出当前自车车辆到停止线的距离；进一步地，所述主动安全域控制器融合FC与AVM-FC的数据信息，再结合转向灯的开启信息、自车的当前车速，计算出车辆无法通过当前红绿灯时的最佳减速策略，通过ESP、TCU、EMS、VLC等车辆关联系统执行器，对车辆进行自主刹停控制；解决了目前车辆通过交通信号灯路口无法自主刹停的问题。

本说明书还提供了一种车辆，所述车辆包括上述实施例所述的车辆行驶控制装置；通过通过所述行驶控制装置基于各个模块和组件的关联交互，融合交通信号灯的交叉路口的多方面信息，从而能够得到车辆最佳处理策略，进而使车辆根据实际场景合理地调节在所述交通信号灯交叉路口的通行或刹停。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“电连接”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，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；可以使直接电连接，也可以通过中间媒介间接电连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆行驶控制装置，其特征在于，所述装置包括图像信息采集模块(100)、车辆信息采集模块(200)、信息融合模块(300)和动力控制模块(400)；所述图像信息采集模块(100)和车辆信息采集模块(200)均与所述信息融合模块(300)电连接，所述信息融合模块(300)与所述动力控制模块(400)电连接；

所述图像信息采集模块(100)包括信号灯信息采集器(110)、前方停止线识别感应器(120)；

所述车辆信息采集模块(200)包括车身控制器(210)和轮速传感器(230)，所述车身控制器(210)与所述信息融合模块(300)电连接；所述车身控制器(210)包括车辆转向灯采集器；

所述动力控制模块(400)包括动力调控器(410)和动力执行器(420)；所述轮速传感器(230)与所述动力调控器(410)电连接，所述动力调控器(410)与所述信息融合模块(300)电连接；并且，所述动力调控器(410)与所述动力执行器(420)电连接。

2.根据权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述信号灯信息采集器(110)包括前视摄像头，所述前视摄像头设置在车辆前端的风挡处；

所述前方停止线识别感应器(120)包括全景摄像头，所述全景摄像头设置在车辆前端的格栅处；

所述前视摄像头与所述信息融合模块(300)通过Enthernet总线进行连接；所述全景摄像头与所述信息融合模块(300)通过CAN-FD总线进行连接。

3.根据权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述车辆信息采集模块还包括网关路由器(220)；所述车身控制器(210)通过所述网关路由器(220)与所述信息融合模块(300)电连接。

4.根据权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述动力调控器(410)与所述信息融合模块(300)的电连接包括CAN总线连接和/或FlexRay总线连接。

5.根据权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述信息融合模块(300)包括主动安全域控制器ASDM，所述动力调控器(410)包括车辆动力控制器VDDM。

6.根据权利要求3所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述网关路由器(220)与所述车身控制器(210)通过CAN总线进行连接，所述网关路由器(220)与所述信息融合模块(300)通过Enthernet总线进行连接。

7.根据权利要求3所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述网关路由器(220)与所述动力执行器(420)通过CAN总线进行连接。

8.根据权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述动力执行器(420)包括刹车控制器、档位控制器、扭矩控制器、纵向控制器；

所述扭矩控制器包括发动机管理系统EMS或整车控制单元VCU。

9.根据权利要求2所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述全景摄像头为190度广角的摄像头。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-9任一所述的车辆行驶控制装置。