CN116424322A - 一种车辆控制方法、控制装置、车辆及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆控制方法、控制装置、车辆及存储介质，其中车辆控制方法包括：获取本车道前方车辆的距离、车速、相对车道位置及车辆大小；识别左右车道的前方是否存在车辆，获取存在车辆的车辆大小及车速；识别左右车道的后方是否存在车辆，获取存在车辆的距离及车速；获取本车辆和左右车道上车辆的横向距离；根据获取的本车道前方车辆的距离、车速、相对车道位置、车辆类型及车辆大小，左右车道前方车辆的车辆大小及车速，左右车道后方车辆的距离及车速，及本车辆和左右车道上车辆的横向距离，控制车辆进行超车。本发明超车过程中考虑两侧车道的车辆大小和车速，控制本车辆居中行驶的位置，可减少不安全因素，提高驾驶安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车智能驾驶领域，具体是一种智能驾驶车道和位置控制***。
背景技术
近年来随着智能驾驶等级逐渐提高，自动驾驶支持的路况和功能逐渐扩展，从早期的定速巡航到自适应巡航到可变道超车的高级别自适应巡航，简单的自适应巡航只需控制车辆在本车道行驶，跟随前方车辆即可，没有超车和车道控制的功能和能力，高级别自动驾驶下的自适应巡航可根据车道的综合车况控制车辆超车和车道居中的位置控制等，对控制要求和难度大大增加。
CN110614999A，公开了一种用于车辆的自动变道超车控制方法。首先，该控制方法不支持L4以上高级别的自动驾驶，需要人为辅助实现变道超车；其次，判断目标区域车辆状态的逻辑过于简单，只判断有没有车辆，没有判断左右前后车辆的详细状态，导致可支持的超车工况严重受限；最后，在超车过程中没有车道居中状态的控制，安全性不足。
发明内容
本发明提出一种智能驾驶车道和位置控制***，基于前部高清摄像头采集图片数据，判断车辆相对于道路的方向、位置和车辆大小，结合左右前向毫米波雷达监测与前方车辆的相对距离和前方两侧的车辆情况，基于两侧后向毫米波雷达监测两侧后方来车情况，根据驾驶员设置偏好判断切换行驶车道和超车，根据前方被超车辆大小和相对车道线位置等因素控制车道居中位置的控制，提高实际安全性和驾驶员的安全感。
本发明利用前摄像头和多个毫米波雷达的独特传感器组合方案，可清晰和冗余地监控左右前后方路况，性价比极高，是可以量产的高级别自动驾驶方案。基于该传感器组合方案，可实现以下效果：
1.本发明说明的方法不需要人为干预，可支持L4以上高级别的自动驾驶。
2.在传感器组合可精确识别的区域内，可识别周围车辆的行驶状态，对应性地改变自身的车速配合超车，而不是检测到有车辆就禁止超车，本发明可在更多车况下实现超车。
3.超车过程中考虑两侧车道的车辆大小和车速。车辆越宽越大，则对本车驾驶员的心理压迫越大，正常人开车也会离大车稍微远一点，这是心理上的保护；从实际安全上看，超越大车的安全风险也较大，比如大车上的货物跌落等风险，因此根据超车的车辆大小，需要调节距离此车的距离。控制本车辆居中行驶的位置，可减少不安全因素，提高驾驶安全性。
附图说明
图1为***框图；
图2控制流程图；
其中，1、智能驾驶控制器；2、前部高清摄像头；3、左右前向毫米波雷达；4、左右后向毫米波雷达；5、两侧超声波雷达；6、360摄像头-两侧摄像头；7、车辆速度采集装置；8、电机控制器；9、转向机控制器。
实施方式
本发明提供一种车辆控制装置，如1所示，包括：
前部高清摄像头2，用于采集车辆前方的道路数据；
左右前向毫米波雷达3，用于采集车辆左右前方的道路数据；
左右后向毫米波雷达4，用于采集车辆左右后方的道路数据；
两侧超声波雷达5，用于采集车辆两侧的道路数据；
两侧360摄像头6，用于采集车辆两侧的道路数据；
控制器1，根据前部高清摄像头2、左右前向毫米波雷达3、左右后向毫米波雷达4、两侧超声波雷达5及两侧360摄像头6采集的道路数据，控制车辆进行超车。
本***通过智能驾驶控制器1作为功能核心控制模块，根据视觉传感器、毫米波和超声波雷达等模块的信息综合判断当前驾驶状态，通过CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）控制转向机控制器执行转向；
ADU(智能驾驶域控制器1)硬线采集前部高清摄像头2的图片数据进行分析处理，判断前方车辆的距离、车速和相对车道位置，并识别前方车辆类型和大小；
ADU硬线采集左右前向毫米波雷达3的数据，辅助判断前方车辆的距离和车速，并识别左右前方车道上的车辆情况；
ADU硬线采集左右后向毫米波雷达4的数据，判断左右车道后向是否存在车辆以及车辆的距离和车速；
ADU硬线采集左右两侧超声波雷达5的信号，在超车时判断本车辆和左右两侧车辆的横向距离，评估安全状态；
ADU硬线采集360摄像头中两侧的摄像头6，辅助判断超车时判断本车辆和左右两侧车辆的横向距离，评估安全状态；
ADU通过CAN获取ABS(制动防抱死***（Antilock Brake System ，ABS）7的轮速信号和车速信号；
ADU通过CAN获取MCU(电机控制器（Motor Control Unit ，MCU）8的电机转速，根据传动比计算车速，与从ABS车速信号综合判断当前实际车速。当电机转速计算的车速低于第一阈值时，采用电机转速计算的车速作为实际车速，当电机转速计算的车速大于第一阈值时，对比两个车速的差值，当差值不超过阈值曲线时，采用ABS车速信号作为实际车速，阈值曲线中，差值阈值随车速的增大而增大。
阈值曲线根据车速以及两种车速传感器的偏差特性确定，用来判定车速的正确性，利用两个车速的差值所为判定条件，因此车速差值需要随着车速的提高适当放大，随车速提高而增大的各个阈值就是阈值曲线。第一阈值为阈值曲线上人为设置的任意一个点。
本发明综合ABS的轮速信号、车速信号和电机转速来计算本车车速，可以保证本车车速的正确性并提高车速精度，提高自动驾驶的安全性。
在需要超车前，根据传感器先判断本车道前方车辆情况、左右车道前方车辆情况和左右车道后方来车情况，综合判断前方车辆类型、是否超车及向哪一个方向超车；在超车过程中，根据超车的车辆类型和X轴方向车车之间的横向距离控制车辆相对车道线的位置，提高安全性。
本发明还提供一种车辆控制方法，包括：
获取本车道前方车辆的距离、车速、相对车道位置及车辆大小；
识别左右车道的前方是否存在车辆，获取存在车辆的车辆大小及车速；
识别左右车道的后方是否存在车辆，获取存在车辆的距离及车速；
获取本车辆和左右车道上车辆的横向距离；
根据获取的本车道前方车辆的距离、车速、相对车道位置、车辆类型及车辆大小，左右车道前方车辆的车辆大小及车速，左右车道后方车辆的距离及车速，及本车辆和左右车道上车辆的横向距离，控制车辆进行超车。
本发明车辆控制方法，参见图2，具体步骤为：
S1、车辆正常行驶时，进入高级自适应巡航功能的判定过程；
S2、若未触发高级自适应巡航功能，则屏蔽智能驾驶驱动和转向控制功能，保证人工驾驶安全；
S3、若触发高级自适应巡航功能，则先根据MCU反馈的电机转速和传动比计算车速，结合ABS反馈的车速信号综合判断当前实际车速，提高车速精度；
S4、根据前方高清摄像头的多帧数据、拍照频率和本车车速，判断前方车速和车辆大小，结合前毫米波雷达反馈的数据综合判断前方车速；
车辆大小主要考虑车宽，超车过程根据车辆大小来调节车辆居中状态。
本发明融合前摄像头和前毫米波雷达的信号计算车辆实际宽度，若摄像头测得宽度和毫米波雷达测得宽度小于第一阈值，则认为两传感器测量结果可信，利用加权系数得到最终车宽和车高；若两测量结果之差大于第一阈值，则采用前一计算周期的车宽和车高；当两测量结果之差持续大于第一阈值且持续时间大于第二阈值时，判断传感异常，不执行该车两侧的超车。
关于第一阈值的设定，在一个实施例中可按此设置：如测量1米外的物体，毫米波雷达的误差是0.1米，摄像头的误差是0.08米，则第一阈值可设定为1-0.08=0.02米。
关于第一阈值的设定，在一个实施例中可按此设置：如测量1米外的物体，毫米波雷达的误差是0.1米，摄像头的误差是0.08米，则第二阈值可设定为正常误差的两倍，为2*（1-0.08）=0.04米。
S5、根据本车自适应巡航***设定目标车速、前方车速和驾驶员设置偏好，判断当前是否有超车需求；
S6、若判断无超车需求，则保持本车道继续行驶；
S7、若判断有超车需求，则先结合前方高清摄像头和左右前向毫米波雷达的数据判断左右车道前方是否有车辆，以及车辆的大小和车速；然后利用左右后向毫米波雷达的数据判断左右两侧车道后方是否有来车和判断来车的车速；
S8、若左右车道前方无车或距离较远，且左右车道后方无车或车速较慢距离较远，且超车需求持续满足(一般取1秒以上，3秒以下，需求不会频繁满足，且不至于等待太久)时，三个条件同时满足时判断满足超车需求，否则超车条件不满足；若不满足超车条件，则保持本车道继续行驶，回到S6；
S9、若满足超车条件，则开始控制车辆转向到相应车道方向并开始加速，进入加速超车状态；
S10、进入新车道后，判断新车道前方两侧车辆离车道的距离，结合车辆大小控制本车车道居中状态，若左右任一方向车辆越大、越靠近我侧车道线，则控制本车横向偏离此车，拉大距离此车的横向距离；
S11、判断为是否处于超车状态中；当车辆未处于超车状态中，则进入步骤S12；当车辆处于超车状态中，则进入步骤S13；
S12、车辆保持当前车道相对位置行驶；
S13、根据左右超声波雷达判断本车和被超车辆的横向距离，结合360摄像头左右摄像头的视觉辅助，精确计算横向间隔距离，随时调整车道居中位置，安全性为第一目标，若发生间距过小等情况，则随时放弃超车；其中需使用传感融合算法，分析和融合超声波雷达的超声波信号和360摄像头左右摄像头的视觉信号，根据超声波发送和接收的时间间隔计算目标物的距离，然后分析处理左右摄像头的图片数据，根据车道线在图片中的宽度和实际宽度的比例，计算图片数据中本车离左右车辆的距离，结合深度学习的比例尺得到基于摄像头信号的左右车距；当超声波雷达和摄像头的数据分析结果小于等于第三阈值时，判断目标距离可信，将二者结果按一定权重得到最终有效车距；若超声波雷达和摄像头的数据分析结果大于第三阈值时，判断当前车距不可信，采用上一计算周期的车距计算结果，维持时间第四阈值，当计算结果一直不可信的时间超过第五阈值时，判断车距异常，报错，放弃本次超车。
传感融合算法可以采用如下方法：将超声波雷达测得的车距和摄像头识别的车距进行加权处理，按50%和50%的加权算法得到最后的车距。
关于第三阈值的设定，在一个实施例中可按此设置：如测量1米外的物体，毫米波雷达的误差是0.1米，摄像头的误差是0.08米，则第三阈值可设定为1-0.08=0.02米。
关于第四阈值的设定，在一个实施例中可按此设置：如测量1米外的物体，毫米波雷达的误差是0.1米，摄像头的误差是0.08米，则第四阈值可设定为正常误差的两倍，为2*（1-0.08）=0.04米。
关于第四阈值的设定，在一个实施例中可按此设置：根据超声波雷达传感器采集周期和摄像头采集周期中较大周期的100倍作为第五阈值。
S14、判断是否完成超车；如果完成超车，进入步骤S15；如果未完成超车，则返回步骤S13；
S15、超车结束后，恢复车辆相处于本车道的居中状态，进入车道保持的行驶状态。
正式超车状态的判断方法为：车辆控制的居中状态行驶当本车车头开始超过前方左右两侧车辆时，判断为正式超车状态。
当进入正式超车状态时，根据左右超声波雷达判断本车和被超车辆的横向距离，结合360摄像头左右摄像头的视觉辅助，精确计算横向间隔距离，随时调整车道居中位置，安全性为第一目标，若发生间距过小等情况，则随时放弃超车。
是否完成超车的判断方法是：当本车车尾正式脱离被超车辆前部时，判断为超车完成。超车弯沉后，恢复车辆相处于本车道的居中状态，进入车道保持的行驶状态。
Claims (10)
1.一种车辆控制方法，其特征在于，包括：
获取本车道前方车辆的距离、车速、相对车道位置及车辆大小；
识别左右车道的前方是否存在车辆，获取存在车辆的车辆大小及车速；
识别左右车道的后方是否存在车辆，获取存在车辆的距离及车速；
获取本车辆和左右车道上车辆的横向距离；
根据获取的本车道前方车辆的距离、车速、相对车道位置、车辆类型及车辆大小，左右车道前方车辆的车辆大小及车速，左右车道后方车辆的距离及车速，及本车辆和左右车道上车辆的横向距离，控制车辆进行超车。
2.根据权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，控制车辆进行超车，包括：
根据前方车辆大小，调节本车辆居中状态；
判断当前是否有超车需求；
若判断有超车需求，根据左右车道前方车辆的车辆大小及车速、左右车道后方车辆的距离及车速，判断是否满足超车需求；
根据满足超车需求的持续时间，判断是否满足超车条件；
若满足超车条件，开始控制车辆进入正式超车状态；
进入正式超车状态时，根据本车和被超车辆的横向距离，随时调整车道居中位置；
完成超车后，恢复车辆相处于本车道的居中状态，进入车道保持的行驶状态。
3.根据权利要求2所述的车辆控制方法，其特征在于，正式超车状态的判断方法为：当本车车头开始超过前方左右两侧车辆时，判断为正式超车状态。
4.根据权利要求2所述的车辆控制方法，其特征在于，完成超车的判断方法是：当本车车尾正式脱离被超车辆前部时，判断为超车完成。
5.根据权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，获取本车道前方车辆的距离、车速、相对车道位置、车辆类型及车辆大小，包括：
获取车辆前方摄像头的多帧数据、拍照频率和本车车速；
获取前毫米波雷达的信号；
融合前方摄像头和前毫米波雷达的获取的信号，计算前方车辆的车速及前方车辆的实际宽度。
6.根据权利要求5所述的车辆控制方法，其特征在于，获取本车车速的方法是：
通过CAN获取ABS的轮速信号和车速信号；
通过CAN获取MCU的电机转速，根据传动比计算车速，与从ABS车速信号综合判断当前实际车速。
7.根据权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，获取本车辆和左右车道上车辆的横向距离，包括：
使用传感融合算法，分析和融合超声波雷达的超声波信号和360摄像头左右摄像头的视觉信号，根据超声波发送和接收的时间间隔计算目标物的距离，然后分析处理左右摄像头的图片数据，根据车道线在图片中的宽度和实际宽度的比例，计算图片数据中本车离左右车辆的距离，结合深度学习的比例尺得到基于摄像头信号的左右车距。
8.一种车辆控制装置，其特征在于，包括：
前部高清摄像头，用于采集车辆前方的道路数据；
左右前向毫米波雷达，用于采集车辆左右前方的道路数据；
左右后向毫米波雷达，用于采集车辆左右后方的道路数据；
两侧超声波雷达，用于采集车辆两侧的道路数据；
两侧360摄像头，用于采集车辆两侧的道路数据；
控制器，根据所述前部高清摄像头、左右前向毫米波雷达、左右后向毫米波雷达、两侧超声波雷达及两侧360摄像头采集的道路数据，采用权利要求1-7任一所述控制方法控制车辆进行超车。
9.一种车辆，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的车辆控制方法。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的车辆控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |