CN112537300A - 一种坡道行驶的车道保持方法、装置及交通载具 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种坡道行驶的车道保持方法、装置及交通载具，公开了一种基于参照物的车道保持方法，包括以下步骤：检测或识别参照物；根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离：通过判断感光设备P距离参照物R的距离L2，及与实际测得距离进行对比来判断意味着交通载具是否发生了偏离；根据交通载具的偏离调整交通载具的行驶方向；以及一种基于参照物的车道保持装置及交通载具。在无车道标志线的道路上行驶时，根据交通载具与参照物的距离判断交通载具的偏离，并根据交通载具的偏离及时调整交通载具的行驶方向，提高了交通载具在无车道标志线的道路上行驶时的安全性。

Description

一种坡道行驶的车道保持方法、装置及交通载具
技术领域
本发明涉及车辆安全驾驶技术领域，具体涉及一种基于参照物的车道保持方法、装置及交通载具。
背景技术
随着传感器、自动化以及人工智能的技术越来越成熟，为汽车智能驾驶提供了现实基础。为了满足汽车智能驾驶以至无人驾驶的需求，智能驾驶辅助***的智能驾驶车道保持是在车道偏离预警***(LDWS)的基础上对刹车的控制协调装置进行控制。
现有技术是通过识别行驶车道的标识线，使得车辆保持在车道内行驶，如果车辆接近识别到的标记线并可能脱离行驶车道，那么会通过方向盘的振动，或者是声音来提醒驾驶员注意，并轻微转动方向盘修正行驶方向，使车辆处于正确的车道上；在无车道标志线的情况下，可以通过检测以及计算车辆与道路边界或者参照物的距离，保持将车辆与道路边界或者参照物的距离，如果车道与道路边界或者参照物的距离发生变化，也通过提示和偏转方向盘修正行驶方向,使车辆处于正确的车道上。
然而，对于无车道的标识线的坡路上行驶时，现有技术中的车道保持方法就会失效，因为车辆所行驶的道路的坡度的变化，无法正确检测、计算车辆与道路边界或者参照物的距离，从而导致汽车脱离行驶车道，会造成重大的安全隐患。
发明内容
针对现有技术中在无车道标识线的情形下，车辆的车道识别与保持功能失效的问题，本发明要解决在无车道的标识线的情形下，无人驾驶交通载具车道保持的技术问题。并提供了以下技术方案：
一种坡道行驶时基于参照物的车道保持方法，包括以下步骤：
检测或者识别参照物；
根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离：
根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离：某一时刻固定设置在交通载具前部的感光设备P与参照物上R的直线距离L1、交通载具所行驶道路的坡角α,感光设备P沿汽车行驶方向与道路边界的距离D1，感光设备与参照物R的水平距离为H1；汽车移动距离S后，感光设备P距离参照点A的距离为L2，若汽车距离道路边界的距离未发生变化，则以下公式成立：
L2 2＝D1 2+(H1-S*cosα)2
若实际测得的L′2＝L2,则汽车未发生左右偏离；
若实际测得的L′2＞L2，则汽车发生了远离参照物一侧的位移；
若实际测得的L′2＜L2，则意味着汽车发生了靠近参照物一侧的位移；
根据交通载具的偏离调整交通载具的行驶方向。
上述的车道保持方法，在所述步骤根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离之前还包括：判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离及位置关系。
上述的车道保持方法，所述检测或识别参照物的方法是，利用交通载具上具有检测功能的传感器检测或者识别出至少一个参照物。
上述的车道保持方法，所述根据交通载具与参照物的偏离调整交通载具的行驶方向的方法为：当交通载具与一侧道路边界的距离未发生变化，则不对交通载具进行方向调节；若交通载具与一侧道路边界的距离发生了变化，则对其行驶方向进行调整。
上述的车道保持方法，在根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离的步骤中，感光设备P同时检测或识别参照物R上的多个参照点，判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离和位置关系，再判断交通载具与参照物的偏离并调整交通载具的行驶方向。
上述的车道保持方法，若交通载具与一侧道路边界的距离变大，则做出靠近该侧道路边界方向的方向调整，若交通载具与一侧道路边界的距离变小，则做出远离该侧道路边界方向的方向调整。
一种基于参照物的车道保持的装置，包括：
检测识别单元，检测或识别参照物；
偏离判断单元，根据交通载具与检测识别单元检测或识别的参照物的距离判断交通载具的偏离；
方向调整单元，根据交通载具的偏离调整交通载具的行驶方向。
上述的基于参照物的车道保持的装置，还包括一传感器，传感器固定设置在所述交通载具的前部，T1时刻，传感器距离道路边界的初始距离为D1，感光设备距离参照物R的初始距离L1,交通载具所行驶道路的坡角α,感光设备的点与道路边界的垂足到参照物R1的距离为H1，根据三角公式
Figure BDA0002806583390000031
T2时刻，交通载具前部的感光设备距离参照物R1的距离为L2；T1至T2时刻交通载具行驶的距离为S，交通载具行驶的水平距离为ΔS；此时感光设备与参照物R1的水平距离H2＝H1-ΔS；偏离判断单元计算利用
Figure BDA0002806583390000032
计算得到L2，若测得的L′2＝L2,则偏离判断单元判断交通载具未发生左右偏离，若测得的L′2＞L2，则偏离判断单元判断交通载具发生了远离参照物一侧的位移，若测得的L′2＜L2，则偏离判断单元判断交通载具发生了靠近参照物一侧的位移。
上述的基于参照物的车道保持的装置，当交通载具与一侧道路边界的距离未发生变化，所述方向调整单元不对交通载具进行方向调节；若交通载具与一侧道路边界的距离变大，则所述方向调整单元做出靠近该侧道路边界方向的方向调整，若交通载具与一侧道路边界的距离变小，则所述方向调整单元做出远离该侧道路边界方向的方向调整。
由于上述基于参照物的车道保持的装置具有上述技术效果，包含该基于参照物的车道保持的装置的交通载具也应具有相应的技术效果。
通过以上方案可知，本申请提供的一种基于参照物的车道保持方法及其装置，在无车道标志线的坡路上行驶时，根据交通载具与参照物的距离判断交通载具的偏离，并根据交通载具的偏离及时调整交通载具的行驶方向，提高了交通载具在无车道标志线的道路上行驶时的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的交通载具为家用轿车的情形时传感器的分布的示意图；
图2为本发明用于说明交通载具与参照物不同时刻的位置及距离的变化的侧视示意图；
图3为本发明用于说明交通载具与参照物不同时刻的位置及距离的变化的俯视示意图；
图4为本发明实施例提供的交通载具左偏时与参照物的距离变化的示意图；
图5为本发明实施例提供的交通载具右偏时与参照物的距离变化的示意图；
图6为基于参照物的车道保持的装置的逻辑结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的一种坡道行驶时基于参照物的车道保持方法，应用于汽车的行驶过程中。
所述交通载具可以是利用动力***驱动的行驶工具。例如依靠汽油或者柴油发动机驱动的乘用轿车、货运车、公共交通车辆等，也可以是依靠电机驱动的二轮、三轮或者四轮电动车，也可以是依靠其他新能源作为动力源的交通载具。
优选地，所述参照物可以是具有一定规则形状或者排列的可识别对象。例如车辆周围的环境中的存在物，该存在物可以是运动的，如该交通载具周边的其他交通载具，或者与该交通载具具有一定相对速度的移动物体；该存在物也可以是静止的，如该交通载具周边电线杆、交通指示牌、建筑物等。更为优选地，在本发明的一个实施方式中，所述参照物是垂直于道路路面的具有一定形状规则的可识别或者可检测对象。更进一步，所述参照物可以是柱状或者条状的对象，例如电线杆、路灯杆、道路交通标记牌或者交通信号灯等杆状物体。
所述基于参照物车道保持方法包括以下步骤：
步骤1，检测或识别所述参照物。
在该步骤中，所述交通载具上具有检测功能的传感器，例如雷达、激光测距仪、红外检测仪、声呐传感器、可见光摄像机或照相机等等。所述传感器可以设置在交通载具的轮廓上或者顶部。如图1所示，图1示出了交通载具为家用轿车的情形，本领域的技术人员应当理解，在更广泛的应用场景中，所述交通载具可以是前述举例中的任意一种。在家用轿车的车身的一侧或者多测可以设置一个或多个传感器。例如在车身的左侧设置一个或多个雷达测距仪，或者激光测距仪。也可以在车身的前部或者右侧或者后侧设置一个或多个雷达测距仪，或者激光测距仪。也可以在车身的一侧或多测设置不同类型的传感器，例如在车身的右侧设置至少一个雷达测距仪以及至少一个摄像机。
步骤2，判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离。
在一个应用场景中，假设道路边界与交通载具的行驶方向平行，如图2所示，感光设备固定设置在交通载具的前部，其距离道路右侧边界的初始距离为D1，所述D1可以通过测量车身一侧与靠近该侧道路边界的距离获知，例如在车辆启动前的静止状态下，通过设置在车身一侧的雷达测距仪测量车身与道路边界，或者在道路边界上的一个固定参照物的距离而获得D1。
如图3所示，感光设备固定设置在交通载具的顶部，获取感光设备距离参照物R的初始距离L1。
在一种优选的实施方式中，因在前述步骤中参照物R已经被检测出来，此时可以启动设置在车辆前部的雷达测距仪来测算雷达测距仪与参照物R的初始距离1。
交通载具在坡道上行驶时，根据现有的自动变速器控制的道路坡度计算方法或者基于加速度区间判断的坡道识别方法计算、预测坡道的坡度i,根据坡度计算出坡道的坡角α。
在测得初始距离L1之后，可以获得如图3所示的三角形关系,做通过感光设备的点与道路边界的垂线，垂足与参照物R的距离(以下统称感光设备与参照物R的水平距离)为H1,根据三角公式可知，
Figure BDA0002806583390000061
当交通载具行驶到T2时刻，可通过以上方式或者以上方式之一测得固定设置在交通载具前部的感光设备距离参照物R1的距离为L2；T1至T2时刻交通载具行驶的直线距离为S，交通载具行驶的水平距离为ΔS＝S*cosα；此时感光设备与参照物R1的水平距离H2＝H1-ΔS。S可以通过车辆的里程信息来获得，例如统计T1至T2这段时间内轮胎旋转的周数，利用该周数乘以轮胎的周长即可得到S。
步骤3，判断交通载具与参照物的偏离。
以上方式或者以上方式之一测出T1时刻固定设置在交通载具前部的感光设备与道路边界的初始距离为D1、感光设备距离参照物R1的初始距离L1，T1至T2时刻交通载具移动的距离为S,感光设备距离参照物R1的距离为L2,H2＝H1-S；
此时，若交通载具距离道路边界的距离未发生变化，即依然为D1，则以下公式成立
Figure BDA0002806583390000062
假设实际测得的L′2＝L2,则意味着交通载具未发生左右偏离，若实际测得的L′2＞L2，则意味着交通载具发生了远离参照物一侧的位移，如图4所示，此时参照物在交通载具的右侧道路边界上，则意味着该交通载具在T2时刻距离右侧道路边界的距离大于T1时刻距离右侧道路边界的距离，即发生了左偏；
反之，若实际测得的L′2＜L2，则意味着交通载具发生了靠近参照物一侧的位移，如图5所示，此时参照物在交通载具的右侧道路边界上，则意味着该交通载具在T2时刻距离右侧道路边界的距离小于T1时刻距离右侧道路边界的距离，即发生了右偏。
步骤4，根据交通载具与参照物的偏离调整交通载具的行驶方向。
相对于前一时刻，当交通载具与一侧道路边界的距离未发生变化，则意味着该交通载具处于一个正常的车道保持状态，此时不需要对交通载具进行任何左右方向调节的操作。如前述步骤所述，若交通载具与一侧道路边界的距离发生了变化，则意味着该交通载具已经跑偏，为了保证其行驶安全，则需要对其行驶方向进行调整。具体而言，若交通载具与一侧道路边界的距离变大，则做出靠近该侧道路边界方向的方向调整，例如，该交通载具发生了左跑偏，则调整该交通载具的转向往右转。若交通载具与一侧道路边界的距离变小，则做出远离该侧道路边界方向的方向调整，例如，该交通载具发生了右跑偏，则调整该交通载具的转向往左转。
更优选地，为了更高的容错率，设置一个安全数值δL，若T2时刻的|L2-L2|＜δL，则意味着该交通载具未发生偏离，或者偏离范围在安全范围之内，此时可不对交通载具的转向做出调整。若T2时刻的|L′2-L2|＞δL，此时意味着该交通载具发生了重大偏离，或者偏离范围在安全范围之外，此时对交通载具的转向做出调整。
进一步的，为了避免因为连续两个时间段内的δL足够小，比如T1和T2间隔的时间可能是10毫秒，10毫秒内交通载具的偏移值较小，而连续多个时间段内的δL的累加值变大，比如T1和T2间隔的时间为10秒，但这10秒之内又分为多个时间段，可能是1000个时间段，或者10000个时间段等，那么如果实时计算这些小的时间段内的|L′2-L2|可能会小于δL而不对交通载具的转向进行调整，但到了第10秒，初始L2值与第10秒测得的L′2值可能超出了δL，即意味着该交通载具经过长时间行驶后发生了累加跑偏的情况。
在一个优选的实施例中，进一步的，为了提高容错率，感光设备P同时检测或识别参照物R上的多个参照点，然后判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离和位置关系，再判断交通载具与参照物的偏离并调整交通载具的行驶方向。具体的，判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离和位置关系的方法与上述感光设备P检测到参照物R上的一个参照点A时的判断或计算方法一致。
更进一步的，感光设备P同时检测交通载具行驶方向上不同的参照物上的参照点，判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离和位置关系的方法与上述感光设备P检测到参照物R上的一个参照点A时的判断或计算方法一致。
再进一步的，在另一个实施例中，为了提高容错率，感光设备P同时检测交通载具行驶方向多个参照物上的多个参照点，判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离和位置关系的方法与上述感光设备P检测到参照物R上的一个参照点A时的判断或计算方法一致。
更为优选的，与感光设备监测单个参照物的实施例相同，为了更高的容错率，监测多个参照物也设置安全偏离范围。
本发明的另一个实施方式中，提供了一种交通载具控制装置，如图6所示，所述装置包括：
检测识别单元，检测或识别参照物；所述检测识别单元包括一传感器，所述传感器固定设置在所述交通载具的前部，所述传感器实时获取交通载具的前方道路及环境信息；
偏离判断单元，根据交通载具与检测识别单元检测或识别的参照物的距离判断交通载具的偏离；
方向调整单元，根据交通载具的偏离调整交通载具的行驶方向；
优选的，某一时刻固定设置在交通载具前部的感光设备P与参照物上R上参照点R1的直线距离L1、感光设备距离交通载具一侧边界距离为d1、交通载具行驶的坡道的坡角α，交通载具移动距离S后，感光设备P距离参照点R上参照点R1的距离为L2，偏离判断单元计算利用公式L2 2＝D1 2+(H1-S*cosα)2，计算得到L2，若测得的L′2＝L2,则偏离判断单元判断交通载具未发生左右偏离，若实际测得的L′2＞L2，则偏离判断单元判断交通载具发生了远离参照物一侧的位移，若实际测得的L′2＜L2，则偏离判断单元判断交通载具发生了靠近参照物一侧的位移。
当交通载具与一侧道路边界的距离未发生变化，方向调整单元不对交通载具进行方向调节；若交通载具与一侧道路边界的距离变大，则方向调整单元做出靠近该侧道路边界方向的方向调整，若交通载具与一侧道路边界的距离变小，则方向调整单元做出远离该侧道路边界方向的方向调整。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种坡道行驶时基于参照物的车道保持方法，包括以下步骤：
检测或者识别参照物；
根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离：
根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离：某一时刻固定设置在交通载具前部的感光设备P与参照物上R的直线距离L1、交通载具所行驶道路的坡角α,感光设备P沿汽车行驶方向与道路边界的距离D1，感光设备与参照物R的水平距离为H1；汽车移动距离S后，感光设备P距离参照点A的距离为L2，若汽车距离道路边界的距离未发生变化，则以下公式成立：
L2 2＝D1 2+(H1-S*cosα)2
若实际测得的L′2＝L2,则汽车未发生左右偏离；
若实际测得的L′2＞L2，则汽车发生了远离参照物一侧的位移；
若实际测得的L′2＜L2，则意味着汽车发生了靠近参照物一侧的位移；
根据交通载具的偏离调整交通载具的行驶方向。
2.如权利要求1所述的车道保持方法，其特征在于：
在所述步骤根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离之前还包括：判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离及位置关系。
3.如权利要求2所述的车道保持方法，其特征在于：
所述检测或识别参照物的方法是，利用交通载具上具有检测功能的传感器检测或者识别出至少一个参照物。
4.如权利要求3所述的车道保持方法，其特征在于：
所述根据交通载具与参照物的偏离调整交通载具的行驶方向的方法为：当交通载具与一侧道路边界的距离未发生变化，则不对交通载具进行方向调节；若交通载具与一侧道路边界的距离发生了变化，则对其行驶方向进行调整。
5.如权利要求4所述的车道保持方法，其特征在于：
在根据交通载具与所述参照物的距离判断交通载具的偏离的步骤中，感光设备P同时检测或识别参照物R上的多个参照点，判断或计算交通载具与所述参照物的几何距离和位置关系，再判断交通载具与参照物的偏离并调整交通载具的行驶方向。
6.如权利要求5所述的车道保持方法，其特征在于：
若交通载具与一侧道路边界的距离变大，则做出靠近该侧道路边界方向的方向调整，若交通载具与一侧道路边界的距离变小，则做出远离该侧道路边界方向的方向调整。
7.一种基于参照物的车道保持的装置，包括：
检测识别单元，检测或识别参照物；
偏离判断单元，根据交通载具与检测识别单元检测或识别的参照物的距离判断交通载具的偏离；
方向调整单元，根据交通载具的偏离调整交通载具的行驶方向。
8.如权利要求7所述的基于参照物的车道保持的装置，其特征在于：
还包括一传感器，传感器固定设置在所述交通载具的前部，T1时刻，传感器距离道路边界的初始距离为D1，感光设备距离参照物R的初始距离L1,交通载具所行驶道路的坡角α,感光设备的点与道路边界的垂足到参照物R1的距离为H1，根据三角公式
Figure FDA0002806583380000021
T2时刻，交通载具前部的感光设备距离参照物R1的距离为L2；T1至T2时刻交通载具行驶的距离为S，交通载具行驶的水平距离为ΔS；此时感光设备与参照物R1的水平距离H2＝H1-ΔS；偏离判断单元计算利用
Figure FDA0002806583380000022
计算得到L2，若测得的L′2＝L2,则偏离判断单元判断交通载具未发生左右偏离，若测得的L′2＞L2，则偏离判断单元判断交通载具发生了远离参照物一侧的位移，若测得的L′2＜L2，则偏离判断单元判断交通载具发生了靠近参照物一侧的位移。
9.如权利要求8所述的基于参照物的车道保持的装置，其特征在于：当交通载具与一侧道路边界的距离未发生变化，所述方向调整单元不对交通载具进行方向调节；若交通载具与一侧道路边界的距离变大，则所述方向调整单元做出靠近该侧道路边界方向的方向调整，若交通载具与一侧道路边界的距离变小，则所述方向调整单元做出远离该侧道路边界方向的方向调整。
10.一种交通载具，其特征在于，包括权利要求7-9任意一项所述的基于参照物的车道保持的装置。
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