TWI597197B

TWI597197B - Compound Automatic Assisted Driving Decision System and Its Method

Info

Publication number: TWI597197B
Application number: TW105111250A
Authority: TW
Inventors: Bo-Kai Zeng; Shun-Hong Chen
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2017-09-01
Also published as: TW201736164A; DE102016124708A1; DE102016124708B4

Description

複合式自動輔助駕駛之決策系統及其方法

本發明係為有關一種自動輔助駕駛之技術，特別是指一種可根據環境切換所需自動輔助駕駛之複合式自動輔助駕駛之決策系統及其方法。

自動輔助駕駛系統能使用距離或影像等感測裝置感測車身外部環境後，提供處理器根據外部環境判斷出一控制車身訊號，控制車身行走狀態。因此自動輔助駕駛系統能幫助駕駛控制車輛，進而提升駕駛與道路安全，減輕長期駕駛的工作負荷。

隸屬美國交通運輸部（DOT）下的高速公路***（NHTSA）明確將車輛自動化區分為5個等級：Level 0，完全無電子輔助設備。Level 1，搭載一個或多個特定電子控制功能。Level 2，擁有兩個以上的自動控制功能。Level 3，車輛多數時間自動行駛但需有人監控。Level 4，完全自動駕駛。

但現有的自動輔助駕駛系統大多僅停留在Level 1，使用單一的自動輔助駕駛系統來控制車身，僅選擇安裝一種縱向控制自動輔助系統或側向控制自動輔助系統在車輛上，其中縱向控制的自動輔助系統係用以控制車身縱向加速度、縱向減速度、車速、相對車速、相對加速度、相對減速度等。如自動緊急煞車系統（autonomous emergency braking system，AEB），其係以精密的感應器和電子設備偵測是否有物體在車前，如果系統認為可能產生碰撞，即會自動啟動緊急煞車。側向控制的自動輔助系統則係用以控制車身方向盤轉角、航向角、側滑角、側向加速度、側向速度、方向盤角速度等。車道維持系統（Lane Keeping System，LKS）即為側向控制的自動輔助系統的一種，車道維持輔助裝置利用裝在車前方的感光耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）鏡頭感測車道線，計算出汽車偏移量，當駕駛者不當偏離車道線時，系統會給予警示並介入轉向的控制，輔助駕駛者保持於車道內行駛。

然而，在車輛上僅安裝一種自動輔助駕駛系統時，只要駕駛介入方向盤、油門或煞車任一裝置就解除自動輔助駕駛系統，但未來的自動輔助駕駛系統將朝向Level 3發展，也就是開始發展多個自動輔助駕駛系統間的合併，當一台車存在多個自動輔助駕駛系統時，情況就不是這麼單純。當一台車存在側向與縱向控制自動輔助駕駛系統時，若沒有確實的設計側向與縱向自動輔助駕駛系統的轉換機制下，可能會面臨以下危險，當車輛過彎時，在側向控制自動輔助駕駛系統作動下，同時啟動縱向控制自動輔助駕駛系統，有可能造成車輛打滑或翻離車道，造成更重大的傷害。因此，如何使縱向與側向控制的自動輔助駕駛系統共存，界定兩種自動輔助駕駛系統的切換門檻條件就變得相當重要。

有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種複合式自動輔助駕駛之決策系統及其方法，以有效克服上述之該等問題。

本發明之主要目的係在提供一種複合式自動輔助駕駛之決策系統及其方法，可有效使縱向控制以及側向控制自動輔助駕駛裝置共存，並能有效界定兩種不同自動輔助駕駛裝置轉換的門檻條件，以根據車輛狀態以及環境狀態判斷目前必須關閉縱向控制或側向控制自動輔助駕駛裝置，以提高自動駕駛的安全性。

本發明之另一目的係在提供一種複合式自動輔助駕駛之決策系統及其方法，其可依駕駛的意志關閉或開啟自動輔助駕駛，以控制駕駛車輛的主導權，藉此提高駕駛的行車安全性。

為達上述之目的，本發明係提供一種複合式自動輔助駕駛之決策系統，其係設置於一車輛上，用以自動輔助車輛駕駛，複合式自動輔助駕駛之決策系統包括一縱向控制自動輔助駕駛裝置，用以控制車輛的移動速度；一側向控制自動輔助駕駛裝置，用以控制車輛的轉動角度；一感測裝置感測車輛的狀態，以產生一感測訊號，其中感測訊號包括一距離訊號、一速度訊號、一轉動角度訊號以及一減速度訊號；一控制器電性連接上述縱向控制自動輔助駕駛裝置、側向控制自動輔助駕駛裝置以及感測裝置，控制器可接收感測訊號，並根據感測訊號中的距離訊號與速度訊號計算出一碰撞時間，提供控制器判斷碰撞時間小於一預設碰撞時間，同時減速度訊號大於一預定減速度時，控制器產生一側向控制停止訊號至側向控制自動輔助駕駛裝置，以停止控制車輛之轉動角度；同時控制器更可判斷轉動角度訊號大於一預設角度時，產生一速度停止訊號，使縱向控制自動輔助駕駛裝置停止控制車輛之移動速度。

其中縱向控制自動輔助駕駛裝置係為自動緊急煞車系統(autonomous emergency braking system，AEB)，或自適性車距控制巡航系統(Adaptive Cruise Control，ACC)。側向控制自動輔助駕駛裝置係為車道維持輔助系統(Lane Keeping System，LKS)，或路徑追蹤控制系統(Lane Following Control，LFC)。

其中感測裝置更包括一速度感測器、一轉角感測器以及一測距感測器，速度感測器用以感測車輛的速度，以產生速度訊號與減速度訊號，以提供予控制器；轉角感測器係用以感測車輛轉彎角度，產生轉動角度訊號至控制器；測距感測器則係用以感測前方障礙物之距離，以產生距離訊號至控制器，以提供控制器根據距離訊號以及速度訊號計算出與前方車輛的碰撞時間。

另外，本發明亦提供一種複合式自動輔助駕駛之決策系統方法，首先，進入步驟(S10)開啟一縱向控制自動輔助駕駛裝置以及一側向控制自動輔助駕駛，以自動輔助駕駛一車輛；接著進入步驟(S12)感測車輛的狀態，以產生一感測訊號，其中感測訊號包括一距離訊號、速度訊號、轉動角度訊號以及一減速度訊號，其中距離訊號與速度感測訊號可計算出一碰撞時間；最後進入步驟(S14)進行判斷是否關閉縱向控制自動輔助駕駛裝置或側向控制自動輔助駕駛裝置之決策，步驟(S15)更包括步驟(S140)判斷碰撞時間是否小於預設碰撞時間，若否，回至步驟(S12)，若是，接續判斷減速度訊號是否大於一預定減速度，若是產生一轉彎停止訊號至側向控制自動輔助駕駛裝置，使側向控制自動輔助駕駛裝置停止控制車輛之轉動角度，若否，減速度訊號是小於預定減速度，則回復至步驟(S12)；在進入步驟(S15)的同時，也會同時進入步驟(S148)判斷轉動角度訊號是否大於一預設角度，若是，產生一速度停止訊號，使縱向控制自動輔助駕駛裝置停止控制車輛之移動速度，若否，回至步驟(S12)。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧複合式自動輔助駕駛之決策系統

10‧‧‧縱向控制自動輔助駕駛裝置

12‧‧‧側向控制自動輔助駕駛裝置

14‧‧‧感測裝置

142‧‧‧速度感測器

144‧‧‧轉角感測器

146‧‧‧測距感測器

16‧‧‧控制器

18‧‧‧警示裝置

20‧‧‧操作介面

第一圖係為本發明之系統方塊圖。

第二圖係為本發明之流程示意圖。

第三圖與第四圖係為本發明之縱向控制自動輔助駕駛裝置與側向控制自動輔助駕駛裝置轉換示意圖。

請參照第一圖，如圖所示，其係一種複合式自動輔助駕駛之決策系統1，設置於一車輛上以自動輔助車輛駕駛，其中複合式自動輔助駕駛之決策系統1包括一控制器16，其電性連接一縱向控制自動輔助駕駛裝置10、一側向控制自動輔助駕駛裝置12、一感測裝置14、一警示裝置18以及一操作介面20。其中縱向控制自動輔助駕駛裝置10，係用以控制車輛之移動速度，縱向控制自動輔助駕駛裝置10係可為自動緊急煞車系統(autonomous emergency braking system，AEB)，或自適性車距控制巡航系統(Adaptive Cruise Control，ACC)等縱向控制的自動輔助駕駛裝置，以控制車輛的縱向加速度、縱向減速度、車速、相對車速、相對加速度、相對減速度等；側向控制自動輔助駕駛裝置12係用以控制車輛之轉動角度，側向控制自動輔助駕駛裝置12可為車道維持輔助系統(Lane Keeping System，LKS)，或路徑追蹤控制系統(Lane Following Control，LFC)等側向自動輔助駕駛裝置，即係控制車輛的方向盤轉角、航向角、側滑角、側向加速度、側向速度、方向盤角速度等。

感測裝置14用以感測車輛及環境狀態，可感測出至少一感測訊號，其中感測訊號包括速度訊號、減速度訊號、轉動角度訊號以及距離訊號，感測裝置14包括一速度感測器142、一轉角感測器144，以及一測距感測器146皆電性連接控制器16，其中速度感測器142係用以感測車輛的速度，以產生速度訊號與減速度訊號；轉角感測器感144用以感測車輛方向盤轉彎的角度，以產生轉動角度訊號；測距感測器146則可發出雷達等訊號，感測與前方障礙物的距離，以產生距離訊號。

然而控制器16接收感測裝置14的感測訊號，並根據感測裝置14中，由測距感測器146產生的距離訊號，與速度感測器142產生的速度訊號計算出一碰撞時間，使控制器16可判斷碰撞時間是否小於一預設碰撞時間，同時控制器16會判斷速度感測器142產生的減速度訊號是否大於一預定減速度，當滿足碰撞時間小於預設碰撞時間，以及減速度訊號大於預定減速度時，控制器16就會產生一轉彎停止訊號至側向控制自動輔助駕駛裝置12，以停止控制車輛之轉動角度；同時控制器16判斷碰撞時間小於預設碰撞時間時，則會產生一提醒訊號至警示裝置18，以提醒駕駛注意，且控制器16更可在碰撞時間小於一預警碰撞時間時，產生一轉彎停止警示訊號至警示裝置18，以提醒駕駛側向控制自動輔助駕駛裝置12即將關閉，駕駛必須隨時注意。

除此之外，控制器16更可同時判斷轉動角度訊號是否大於一預設角度，當轉動角度訊號大於預設角度，控制器16則產生一速度停止訊號至縱向控制自動輔助駕駛裝置10，使縱向控制自動輔助駕駛裝置10停止控制車輛之移動速度，且在控制器16產生速度停止訊號時，更同時產生一速度停止警示訊號至警示裝置18，提醒駕駛縱向控制自動輔助駕駛裝置10關閉。

其中操作介面20係提供輸入一解除自動控制訊號至控制器16，停止縱向控制自動輔助駕駛裝置10或側向控制自動輔助駕駛裝置12，以利駕駛隨時介入，解除自動輔助駕駛，取回駕駛車輛的自主導權，當自動輔助駕駛裝置失效時可由人工駕駛，以作為安全機制。

在說明完本發明之系統架構之後，接續說明本發明之系統流程圖，請配合參照第一圖與第二圖，如圖所示，首先進入步驟S10開啟縱向控制自動輔助駕駛裝置10以及側向控制自動輔助駕駛裝置12，以自動輔助駕駛一車輛；接著進入步驟S12，透過感測裝置14感測車輛以及外部環境之狀態，以產生至少一感測訊號，其中感測訊號包括速度訊號、轉動角度訊號、距離訊號以及減速度訊號，控制器14藉由距離訊號與速度訊號計算出碰撞時間後進入步驟S14，進行是否關閉縱向控制自動輔助駕駛裝置10或側向控制自動輔助駕駛裝置12之決策判斷。首先說明步驟S15判斷是否碰撞時間小於一預設碰撞時間，同時減速度訊號大於一預定減速度的部分，請參照步驟S140並配合參照第三圖，控制器16判斷碰撞時間是否小於預設碰撞時間，本實施例舉例預設碰撞時間為2~1.8秒，最佳實施例係為1.8秒，但並不以此數值為限，若控制器16判斷碰撞時間小於預設碰撞時間，為否，則回至步驟S12，若是，碰撞時間小於預設碰撞時間，則進入步驟S142，控制器16產生提醒訊號至警示裝置18，以發出警示提醒駕駛注意，並進入步驟S143，控制器16接著判斷碰撞時間是否小於預警碰撞時間，本實施例舉例預警碰撞時間為1.2~1秒，最佳實施例為1秒，若否則回復至步驟S12，若是，則進入步驟S144，產生一轉彎停止警示訊號至警示裝置18，提醒駕駛側向控制自動輔助駕駛裝置12即將關閉；接著即可進入步驟S145，控制器16判斷減速度訊號是否大於預定減速度，本實施例舉例預定減速度係為2~4公尺/秒，本實施例舉例為3公尺/秒，但並不以此數值為限，若減速度訊號大於預定減速度，則進入步驟S146，控制器16產生轉彎停止訊號至側向控制自動輔助駕駛裝置12，若否，若減速度訊號小於預定減速度，則回至步驟S12。

接著說明步驟S148，請參步驟S148，並參照第四圖，控制器16判斷轉動角度訊號是否大於一預設角度，預設角度範圍約為15~20度，本實施例預設角度係設定為15度，但並不以此數值為限，若步驟S148判斷為是，轉動角度訊號大於一預設角度，進入步驟S149，控制器16產生速度停止訊號至縱向控制自動輔助駕駛裝置10，使縱向控制自動輔助駕駛裝置10停止控制車輛之移動速度，同時控制器16產生速度停止警示訊號至警示裝置18，以發出警示提醒駕駛縱向控制自動輔助駕駛裝置10關閉；若否，轉動角度訊號小於一預設角度，則回至步驟S12，再次感測車輛之狀態。

其中在上述接收到警示裝置18發出的提醒訊號、速度停止警示訊號以及轉彎停止警示訊號之後更可由操作介面20輸入一解除自動控制訊號，以供產生速度停止訊號或轉彎停止訊號，停止縱向控制自動輔助駕駛裝置10或側向控制自動輔助駕駛裝置12，解除自動輔助提供駕駛握回開車的自主導權，作為安全的機制。當然更可於其他任意時間，於操作介面20輸入解除自動控制訊號，就能解除自動輔助駕駛，使駕駛隨時能取回開車的主導權。

綜上所述，本發明可有效使縱向控制以及側向控制自動輔助駕駛裝置共存，並能有效界定兩種不同自動輔助駕駛裝置轉換的門檻條件，以根據車輛狀態以及環境狀態解除縱向控制或側向控制自動輔助駕駛裝置，提高自動駕駛的安全性。且本發明可更依駕駛的意志任意關閉或開啟自動輔助駕駛，當駕駛認為自動輔助駕駛判斷錯誤，且自動輔助駕駛可能造成危險時掌握回開車的主導權，能大幅提高駕駛的安全性。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。