CN105083281A - 车辆避撞装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆避撞装置和方法。该方法包括通过控制器识别障碍物是车辆还是行人，并且采集计算最小制动时间和最小转向时间所需的信息。所述控制器配置为计算避免与障碍物碰撞的最小制动时间并且计算避免与障碍物碰撞的最小转向时间。此外，所述控制器配置为取决于所识别障碍物的类型基于最小转向时间依次操作行驶车辆的制动和转向。

Description

车辆避撞装置和方法

技术领域

本发明涉及一种车辆避撞装置和方法，并且更具体地，涉及一种用于基于障碍物的类型有区别地设定自动紧急制动的时刻和自动紧急转向的时刻，同时依次执行自动紧急制动与自动紧急转向以避免与障碍物的潜在碰撞的技术。

背景技术

传统的避撞装置配置为计算距离(以下，称为制动避让距离)以通过制动避免与障碍物的碰撞，并且计算距离(以下，称为转向避让距离)以通过转向避免与障碍物的碰撞，然后基于此，判断碰撞风险并且输出关于碰撞的警告或执行自动制动。制动避让距离利用车辆的速度、车辆的加速度、相对速度、相对加速度、延迟时间以及目标纵向加速度值来计算，并且转向避让距离利用车辆的速度、相对速度、延迟时间以及目标横向加速度值来计算。通常，由于车辆的制动距离与速度的平方成正比，因此当车辆以相当高的速度行驶时，单独通过制动控制来避撞可能是困难的。

发明内容

因此，本发明提供一种车辆避撞装置和方法，其通过优化自动制动和自动转向之间的时刻，通过基于障碍物的类型有区别地设定自动紧急制动的时刻和自动紧急转向的时刻，同时依次执行自动紧急制动与自动紧急转向以避免与障碍物的潜在的碰撞，来更平稳地避开障碍物。

本发明的目的不限于上述目的，并且，没有提及的本发明的其他目的和优点可通过以下描述来理解，并且通过本发明的示例性实施例它们将变得显而易见。另外，可以看出，本发明的目的和优点通过权利要求所描述的方法及其组合可以更容易地实现。

根据本发明，车辆避撞装置可包括：障碍物识别器，其配置为识别障碍物是车辆还是行人；信息采集器，其配置为采集计算最小制动时间和最小转向时间所需的信息；最小制动时间计算器，其配置为计算避免与障碍物碰撞的最小制动时间；最小转向时间计算器，其配置为计算避免与障碍物碰撞的最小转向时间；以及控制器，其配置为取决于障碍物识别器识别的障碍物类型，基于最小转向时间依次操作车辆的制动和转向。该控制器可以配置为操作所述障碍物识别器、信息采集器、最小制动时间计算器以及最小转向时间计算器。

进一步地，根据本发明，车辆避撞方法可以包括：识别障碍物是车辆还是行人；采集计算最小制动时间和最小转向时间所需的信息；计算避免与障碍物碰撞的最小制动时间；计算避免与障碍物碰撞的最小转向时间；以及取决于障碍物类型基于最小转向时间依次操作车辆的制动和转向。

如上所述的本发明具有通过优化自动制动(自动紧急制动)和自动转向(自动紧急转向)之间的时刻，通过基于障碍物的类型有区别地设定自动制动的时刻和自动转向的时刻，同时依次执行自动制动与自动转向以避免与障碍物碰撞来更平稳地避开障碍物的作用。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征和其他优点结合附图从下面的具体实施方式中将变得更清楚，其中：

图1是根据本发明的示例性实施例的车辆避撞装置的示例性图表；

图2是根据本发明的示例性实施例的车辆避撞方案的示例性图表；并且

图3是根据本发明的车辆避撞方法的示例性流程图。

附图标记列表：

10：障碍物识别器

20：信息采集器

30：最小制动时间计算器

40：最小转向时间计算器

50：控制器

301：识别障碍物

302：采集计算最小制动时间和最小转向时间所需的信息

303：计算可避免与障碍物碰撞的最小制动时间

304：计算可避免与障碍物碰撞的最小转向时间

305：取决于障碍物类型基于最小转向时间依次控制其车辆的制动和转向

具体实施方式

应该理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语总体上包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)的乘用车，公共汽车，卡车，各种商用车，包括各种小船和轮船的船只，飞机等，并且包括混合动力车辆，电动车辆，燃料车辆，可充电混合动力车辆，氢动力车辆和其他替代燃料(例如衍生自非石油资源的燃料)车辆。

虽然示例性实施例描述为使用多个单元来执行示例性过程，应该理解，示例性过程还可通过一个或多个模块来执行。此外，应该理解，术语控制器/控制单元指的是包含存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块，处理器特别配置为使所述模块执行下文所述的一个或多个方法。

此外，本发明的控制逻辑可实施为，计算机可读介质上的包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读媒体。计算机可读介质的实例包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在连接网络的计算机***，以便计算机可读介质以分布的方式存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。

本文所用专业术语仅用于描述特定实施例，并且不旨在限制本发明。除非上下文另有明确说明，本文所用的单数形式“一种/个(a/an)”、以及“该”也旨在包括复数对象。应该进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指存在所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其集合的存在或添加。本文所用的术语“和/或”包括一个或多个所列相关条目的任何及所有组合。

除非上下文特别规定或明确说明，本文所用的术语“约”应理解为在本领域正常公差的范围之内，例如在平均值的两个标准偏差之内。“约”可理解为在设定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非另有明确的上下文，本文提供的所有数值可由术语“约”修饰。

前述目的、特征和优点通过如下参考附图的详细描述将变得更加明显，因此本领域技术人员可以容易地实现本发明的技术精神。进一步地，在本发明的以下描述中，如果判断对涉及本发明现有技术的具体说明不必要地模糊了本发明的要点，则省略对其详细描述。以下将参考附图对本发明的示例性实施例进行详细说明。

图1是根据本发明的示例性实施例的车辆避撞装置的示例性图表。如图1所示，车辆避撞装置可以包括障碍物识别器10、信息采集器20、最小制动时间计算器30、最小转向时间计算器40和控制器50。控制器50可以包括存储器和处理器，并且可以配置为操作所述障碍物识别器10、信息采集器20、最小制动时间计算器30以及最小转向时间计算器40。

障碍物识别器10可以配置为识别或判断障碍物是车辆还是行人。特别地，所述障碍物识别器10可以配置为检测障碍物的宽度，并且然后，当宽度小于约1m时，障碍物可以被识别为行人(包括摩托车、自行车、婴儿车)，并且当宽度大于约1m时，障碍物可以被识别为车辆。此外，信息采集器20可以配置为采集计算最小制动时间所需的信息、计算最小转向时间所需的信息以及计算TTC(到碰撞的时间)所需的信息。TTC可以是利用车辆通信网络将车辆(例如，驾驶的车辆，主车辆)与障碍物(例如，其他车辆，行人等)之间的距离除以相关速度而确定的值。该信息可以通过与各种ECU(电子控制单元)交互工作而采集。车辆通信可以包括CAN(控制器局域网)、LIN(局域互连网络)、FlexRay等。

计算最小制动时间所需的信息可包括相对于障碍物的速度、纵向加速度、摩擦系数、重力加速度等。特别地，摩擦系数通常是指在铺设道路上的摩擦系数(例如，常量)。计算最小转向时间所需的信息可包括相对于障碍物的速度、横向加速度、与障碍物重叠的量、摩擦系数、重力加速度等。特别地，与障碍物重叠的量可以是基于车辆的宽度障碍物所覆盖的量(例如，障碍物和车辆彼此相邻对准的部分，其可以是部分重叠或完全重叠)。例如，当车辆与障碍物对准(例如，障碍物和车辆彼此相邻)时，可以判断为完全重叠。进一步地，计算TTC所需的信息可包括与障碍物的距离、相对于障碍物的速度等。最小制动时间计算器30可以配置为通过下面的公式1计算使所述车辆避免与障碍物碰撞所需的最小制动时间(t_LPB)。

公式1

$t_{\mathrm{LPB}}=\frac{d_{\mathrm{LPB}}}{-v_{\mathrm{rel}}}=-\frac{v_{\mathrm{rel}}}{2\mathrm{\μg}},d_{\mathrm{LPB}}=-\frac{v_{\mathrm{rel}}^2}{{2a}_x}$

其中，分别地，v_rel指相对于障碍物的速度，d_LPB指有限制动距离，a_x指纵向加速度，μ指摩擦系数，并且g指重力加速度。

此外，最小转向时间计算器40可配置为通过下面的公式2计算使所述车辆避免与障碍物碰撞所需的最小转向时间(t_LPS)。

公式2

$t_{\mathrm{LPS}}=\frac{d_{\mathrm{LPS}}}{{-v}_{\mathrm{rel}}}=\sqrt{\frac{{2s}_y}{\mathrm{\μg}}},d_{\mathrm{LPS}}={-v}_{\mathrm{rel}}\sqrt{\frac{{2s}_y}{a_y}}$

其中，分别地，d_LPS指有限转向距离，s_y指与障碍物重叠的量，a_y指横向加速度，μ指摩擦系数，并且g指重力加速度。此时，由于s_y值可以基于障碍物的类型(例如，车辆，行人)变化，最小转向时间可以彼此不同。

进一步地，控制器50可以配置为周期性地计算TTC，然后比较最小制动时间和最小转向时间，并且相应地操作制动设备和转向设备。换句话说，控制器50可以配置为响应于达到最小制动时间而停止或制动车辆，而不管驾驶员的意图。当由于障碍物突然出现而与障碍物的碰撞可能无法通过制动避免时(在这种情况下，当最小制动时间已被计算时，其已经过去，也就是说，最小制动时间已经过去)，控制器50可以配置为首先操作车辆的制动(例如，接合制动器)，并且然后在达到最小转向时间时操作转向设备以使所述车辆从行驶车道偏离。

当障碍物出现的时刻大于最小转向时间时，由于与障碍物的碰撞可能无法避免，上述方法可以通过操作车辆的制动将因碰撞造成的损坏最小化。进一步地，当障碍物出现的时刻是最小转向时间时，可以直接操作转向装置而无需制动车辆(例如，无需操作车辆制动***)。因此，在最小制动时间过去之后障碍物出现时，本发明可以通过适当地进行制动和转向使车辆避免与障碍物碰撞。

在下文中，将参考图2对控制器50的操作进行说明。在图2中，将通过比较障碍物是前方车辆210的情况和障碍物是行人220的情况进行说明。首先，‘LPB’指通过制动避免车辆200与障碍物210、220碰撞所需的时刻，‘LPS1’指当障碍物是前方车辆210时通过转向避免车辆200与前方车辆210碰撞所需的时刻，并且‘LPS2’指当障碍物是行人220时通过转向避免车辆200与行人220碰撞所需的时刻。

特别地，时刻‘LPS1’可以大于时刻‘LPS2’。换句话说，当障碍物是车辆时，行驶的车辆200可在早于(例如，先于或快于)障碍物是行人的情况的时刻转向，以避免碰撞。此外，当所述障碍物是静止的或当速度大约相同时，不论障碍物的类型，‘LPB’可以具有大约相同的值。

进一步地，控制器50可以配置为通过操作所述障碍物识别器10来识别或判断障碍物的类型(例如，车辆、行人)，然后，根据结果基于最小转向时间，依次操作车辆的制动及转向。换句话说，所述控制器可以配置为，当障碍物是车辆时，在操作车辆的制动之后在第一时刻(LPS1)操作车辆的转向，并且当障碍物是行人时，在操作车辆的制动之后在第二时刻(LPS2)操作车辆的转向。特别地，当车辆在第一时刻(LPS1)之后出现时，以及当行人在第二时刻(LPS2)之后出现时，由潜在的碰撞所引起的损坏可以通过仅操作车辆的制动来减少。此外，控制器50可以配置为在到达最小制动时间之前经由蜂鸣器(例如，或任何其他警告设备)输出警告给驾驶员。换句话说，当最小制动时间在阈值时间范围内时，蜂鸣器可以输出声音，以警告驾驶员存在障碍物。例如，当最小制动时间是3秒并且阈值是2秒时，蜂鸣器可在最小制动时间达到5秒时输出声音。

图3是根据本发明的示例性实施例的车辆避撞方法的示例性流程图。首先，障碍物识别器10可以配置为判断障碍物是车辆还是行人(301)。信息采集器20可以配置为采集计算最小制动时间和最小转向时间所需的信息(302)。进一步地，最小制动时间计算器30可以配置为计算避免与障碍物碰撞的最小制动时间(t_LPB)(303)，并且最小转向时间计算器40可配置为计算避免与障碍物碰撞的最小转向时间(t_LPS)(304)。然后，控制器50可以配置为取决于所识别障碍物的类型基于最小转向时间依次操作车辆的制动和转向(305)。

障碍物可以通过优化这些步骤中自动制动和自动转向之间的时刻更可靠地避免。此外，如上所述，本发明的方法可以制作为计算机程序。构成该程序的代码和代码段可以由本领域的计算机程序员容易地推断。此外，做出的程序可以存储于计算机可读记录媒体(信息存储介质)中，并且可以由计算机读取和执行，并因此而实现本发明的方法。所述记录介质可以包括所有类型的计算机可读媒体。

如上所述，本发明并不限于上述示例性实施例和附图，因为替换、各种修改和改变可以在不偏离本发明的技术精神的前提下由本领域技术人员做出。

Claims (10)

1.一种车辆避撞装置，其特征在于，包括：

存储器，其配置为存储程序指令；以及

处理器，其配置为执行该程序指令，该程序指令在被执行时配置为：

识别障碍物是车辆还是行人；

采集计算最小制动时间和最小转向时间所需的信息；

计算避免与障碍物碰撞的所述最小制动时间；

计算避免与障碍物碰撞的所述最小转向时间；以及

取决于所识别障碍物的类型基于所述最小转向时间依次操作行驶车辆的制动和转向。

2.根据权利要求1所述的车辆避撞装置，其特征在于，所述程序指令在被执行时还配置为：

当所述障碍物是车辆时，在操作所述行驶车辆的制动之后的第一时刻(LPS1)操作所述行驶车辆的转向；并且

当所述障碍物是行人时，在操作所述行驶车辆的制动之后的第二时刻(LPS2)操作所述行驶车辆的转向。

3.根据权利要求2所述的车辆避撞装置，其特征在于，当被识别为所述障碍物的车辆在所述第一时刻(LPS1)之后出现时，以及当被识别为所述障碍物的行人在所述第二时刻(LPS2)之后出现时，所述程序指令在被执行时还配置为仅操作所述行驶车辆的制动。

4.根据权利要求1所述的车辆避撞装置，其特征在于，所述最小制动时间(t_LPB)由以下公式A计算：

公式A

$t_{\mathrm{LPB}}=\frac{d_{\mathrm{LPB}}}{-v_{\mathrm{rel}}}=-\frac{v_{\mathrm{rel}}}{2\mathrm{\μg}},d_{\mathrm{LPB}}=-\frac{v_{\mathrm{rel}}^2}{{2a}_x}$

其中，v_rel为相对于障碍物的速度，d_LPB为有限制动距离，a_x为纵向加速度，μ为摩擦系数，并且g为重力加速度。

5.根据权利要求1所述的车辆避撞装置，其特征在于，所述最小转向时间(t_LPS)由以下公式B计算：

公式B

$t_{\mathrm{LPS}}=\frac{d_{\mathrm{LPS}}}{{-v}_{\mathrm{rel}}}=\sqrt{\frac{{2s}_y}{\mathrm{\μg}}},d_{\mathrm{LPS}}={-v}_{\mathrm{rel}}\sqrt{\frac{{2s}_y}{a_y}}$

其中，d_LPS为有限转向距离，s_y为与障碍物重叠的量，a_y为横向加速度，μ为摩擦系数，并且g为重力加速度。

6.一种车辆避撞方法，其特征在于，包括：

通过控制器识别障碍物是车辆还是行人；

通过所述控制器采集计算最小制动时间和最小转向时间所需的信息；

通过所述控制器计算避免与障碍物碰撞的所述最小制动时间；

通过所述控制器计算避免与障碍物碰撞的所述最小转向时间；以及

通过所述控制器取决于所识别障碍物的类型基于所述最小转向时间依次操作行驶车辆的制动和转向。

7.根据权利要求6所述的车辆避撞方法，其特征在于，制动和转向的步骤包括：

响应于将所述障碍物识别为车辆，通过所述控制器在操作所述行驶车辆的制动之后的第一时刻(LPS1)操作所述行驶车辆的转向；并且

响应于将所述障碍物识别为行人，通过所述控制器在操作所述行驶车辆的制动之后的第二时刻(LPS2)操作所述行驶车辆的转向。

8.根据权利要求7所述的车辆避撞方法，其特征在于，制动和转向的步骤还包括：

当被识别为车辆的所述障碍物在所述第一时刻(LPS1)之后出现时，以及当被识别为行人的所述障碍物在所述第二时刻(LPS2)之后出现时，通过所述控制器仅操作所述行驶车辆的制动。

9.根据权利要求6所述的车辆避撞方法，其特征在于，计算所述最小制动时间的步骤包括由以下公式C计算所述最小制动时间(t_LPB)：

公式C

$t_{\mathrm{LPB}}=\frac{d_{\mathrm{LPB}}}{-v_{\mathrm{rel}}}=-\frac{v_{\mathrm{rel}}}{2\mathrm{\μg}},d_{\mathrm{LPB}}=-\frac{v_{\mathrm{rel}}^2}{{2a}_x}$

其中，v_rel为相对于障碍物的速度，d_LPB为有限制动距离，a_x为纵向加速度，μ为摩擦系数，并且g为重力加速度。

10.根据权利要求6所述的车辆避撞方法，其特征在于，计算所述最小转向时间的步骤包括由以下公式D计算所述最小转向时间(t_LPS)：

公式D

$t_{\mathrm{LPS}}=\frac{d_{\mathrm{LPS}}}{{-v}_{\mathrm{rel}}}=\sqrt{\frac{{2s}_y}{\mathrm{\μg}}},d_{\mathrm{LPS}}={-v}_{\mathrm{rel}}\sqrt{\frac{{2s}_y}{a_y}}$

其中，d_LPS为有限转向距离，s_y为与障碍物重叠的量，a_y为横向加速度，μ为摩擦系数，并且g为重力加速度。