TWI714304B - 預調速之主動安全輔助系統及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種預調速之主動安全輔助系統及其控制方法，其偵測本車周圍是否有他車，若他車存在則估測與本車相鄰之他車軌跡；將他車軌跡與車道擬合以判斷他車之意圖後，再利用他車與本車之軌跡及意圖擬合結果，從中找出是否有會影響本車行進之一目標車，並計算至少一控制參數；計算本車之一目標速度與方向盤角度，並依據本車之軌跡、控制參數及目標速度，判斷本車之方向盤、油門及剎車之應對控制方式。當他車距離較近時，本發明可判斷他車之意圖以提前控制本車之行為模式，透過預先調整舒適速度，避免造成急剎或急轉彎等急跳度過大的情況發生，以提升整體駕駛乘坐舒適性。

Description

預調速之主動安全輔助系統及其控制方法

本發明係有關一種駕駛輔助安全系統，特別是指一種預調速之主動安全輔助系統及其控制方法。

先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)係用以輔助駕駛人進行汽車駕駛控制的系統，為駕駛人提供車輛的工作狀態與車外的行駛環境變化等資訊，先以雷達、光學雷達、衛星導航及電腦視覺等技術感測周圍環境，再將感測資料轉換成適當的導航道路、障礙物及相關標誌，並避開障礙物或與障礙物(如前後左右的他車)保持安全距離，讓駕駛人可依據路況提早採取因應措施，避免交通意外發生並減輕駕駛者長途駕駛之疲勞感。

當車輛在中低速前進時，此時車輛會啟動塞車輔助系統(Traffic Jam Assist System, TJA)，自動控制車輛的方向盤、剎車及油門，目前市面上的塞車輔助系統可分為兩種，一種是純縱向控制的自適應巡航控制系統(Adaptive Cruise Control, ACC)，另一種則是結合自適應巡航控制系統和車道維持系統(Lane Keeping System, LKS)的縱向和側向整合控制系統(美國SAE分級之LV2自駕系統)，但當車速降低時，例如降到時速20公里以下，此時近距離跟車將有機會導致前車影響車道線偵測，使車道線辨識不穩定，即使車上安裝有自適應巡航控制系統、自動緊急剎車系統(Autonomous Emergency Braking System, AEB)及車道跟隨系統(Lane Following System, LFS)，仍會造成控制上的困難。

因此，本發明即提出一種預調速之主動安全輔助系統及其控制方法，有效解決上述該等問題，具體架構及其實施方式將詳述於下：

本發明之主要目的在提供一種預調速之主動安全輔助系統及其控制方法，其可預估前車及左右臨車之軌跡，當他車軌跡與車道擬合後，更可估測出他車未來將會同車道前進、同車道轉彎或切換車道等意圖，以判斷他車是否為影響本車之行進。

本發明之另一目的在提供一種預調速之主動安全輔助系統及其控制方法，其將他車軌跡與本車之軌跡擬合後，更可從多台他車中找到會影響本車行進之目標車，以針對本車與目標車之距離、速度、未來軌跡等計算本車之控制參數，並結合本車狀態資訊計算出可讓駕駛者感到舒適的目標速度。

本發明之再一目的在提供一種預調速之主動安全輔助系統及其控制方法，其更利用判斷跟車距離、前看車距、碰撞距離及碰撞時間等因子產生側向決策及縱向決策，判斷本車之方向盤轉角、剎車及油門等控制方式，使本車在舒適的目標速度下還兼具行車安全。

為達上述目的，本發明提供一種預調速之主動安全輔助系統，其係安裝於一本車之一車上系統中，包括：一他車軌跡估測模組，依據複數環境感測資訊預估與該本車相鄰之至少一他車軌跡；一意圖分析模組，將該他車軌跡與至少一車道擬合，判斷該至少一他車將會同車道前進、同車道轉彎或切換車道等意圖，再將該他車軌跡與該本車之軌跡擬合，依據該至少一他車之意圖及軌跡擬合之結果，從該至少一他車中找出是否有會影響該本車行進之一目標車，計算該本車之至少一控制參數；一預調速模組，接收該控制參數，同時參考該本車之速度、側向加速度及複數狀態資訊，計算該本車之一目標速度；以及一目標追隨決策模組，依據該目標車之意圖、該本車之軌跡、該控制參數及該目標速度，判斷該本車之方向盤、油門及剎車之應對控制方式。

依據本發明之實施例，該等環境感測資訊包括偵測車道線之結果、車道線模型、他車的車寬辨識結果、縱側向之相對速度及相對距離等及該本車之運動狀態資訊。

依據本發明之實施例，該他車軌跡估測模組係將該等環境感測資訊代入四維歐幾里得整合座標轉換公式中，將時間與空間座標整合，再利用公式

求得該至少一他車未來之軌跡，其中x _{i, t-} 為第i個他車過去一段時間之前 t ^-的他車資訊， P(t)為以時間t為參數之二次函數。

依據本發明之實施例，該他車軌跡估測模組將時間與空間座標整合後，該意圖分析模組再根據該整合結果分析該至少一他車存在於該本車目前行駛之車道的車道內側、車道外側靠左或車道外側靠右，以進行車道擬合。

依據本發明之實施例，該預調速模組係依據該本車與該他車之一跟車距離、相鄰車道之平均車流速度、道路曲率等狀態資訊，結合該本車之速度、側向加速度及該意圖分析模組所判斷之該至少一他車之意圖，判斷該至少一他車與該本車之距離是否在一安全範圍內，以調整該本車之速度，得到該目標速度。

依據本發明之實施例，該目標追隨決策模組係包括一側向整合決策模組、一縱向整合決策模組及一車輛動態限制模組，該側向整合決策模組係決定該方向盤之控制方式，該縱向整合決策模組則決定該剎車及油門之控制方式。

依據本發明之實施例，該車輛動態限制模組接收該側向整合決策模組及該縱向整合決策模組之判斷結果，並計算一縱向限制之車速及一側向限制之方向盤轉角，以避免過彎時翻覆失控。

本發明另提供一種預調速之主動安全輔助系統之控制方法，當偵測到一本車周圍有至少一他車時，該控制方法包括下列步驟：依據複數環境感測資訊，利用一他車軌跡估測模組預估與該本車相鄰之至少一他車未來之他車軌跡；利用一意圖分析模組將該至少一他車軌跡與至少一車道擬合，判斷該至少一他車將會同車道前進、同車道轉彎或切換車道等意圖，再將該他車軌跡與該本車之軌跡擬合，依據該至少一他車之意圖及軌跡擬合之結果，從該至少一他車中找到會影響該本車行進之一目標車，計算該本車之至少一控制參數；利用一預調速模組接收該控制參數，同時參考該本車之速度、側向加速度及複數狀態資訊，計算該本車之一目標速度；以及利用一目標追隨決策模組依據該本車之軌跡、該控制參數及該目標速度，判斷該本車之方向盤、油門及剎車之應對控制方式。

本發明提供一種預調速之主動安全輔助系統及其控制方法，請參考第1圖，其為本發明預調速之主動安全輔助系統之方塊圖，包括：一他車軌跡估測模組10、一意圖分析模組20、一預調速模組30及一目標追隨決策模組40，其中，當偵測到有前車或左右相鄰車道之臨車時，他車軌跡估測模組10依據複數環境感測資訊，計算本車與車道中心之偏移量，並估測與本車相鄰之至少一他車軌跡，軌跡定義為每個估測單位時間點之位置與速度資訊所合成的組合函數，因此他車軌跡包含未來之路徑和速度，此處之環境感測資訊包括車道線偵測結果、車道線模型、他車的車寬辨識結果及他車資訊(包含縱側向之相對速度、縱側向之相對距離等)、本車運動狀態資訊(包含本車動態軌跡)，可利用目前現有之偵測或辨識技術取得該些資訊，故於此不再贅述本案之環境感測資訊如何取得；意圖分析模組20用以將他車軌跡與至少一車道擬合，判斷他車未來之意圖，包括將會同車道前進、同車道轉彎或切換車道(包含臨車切入和前車切出)，再將他車軌跡與本車動態軌跡擬合，若他車有多台，則計算其中是否有會影響本車行進之目標車，若該些他車都不會影響本車行駛的話，則不會有目標車，意圖分析模組20並計算本車維持定距、定速或預調速之至少一控制參數；預調速模組30連接意圖分析模組20，接收控制參數，同時參考本車之速度、側向加速度及複數狀態資訊，計算能讓駕駛感到舒適的一目標速度；目標追隨決策模組40則包括一側向整合決策模組402、一縱向整合決策模組404及一車輛動態限制模組406，側向整合決策模組402決定方向盤之控制方式，縱向整合決策模組404決定剎車及油門之控制方式，就目標追隨決策模組40整體而言，其係依據目標車之意圖、本車之軌跡、控制參數及目標速度，分別從側向和縱向判斷本車之方向盤、油門及剎車之應對控制方式，此即為最後之輸出50。底下詳述各模組之細部流程。

第2圖為本發明第1圖中他車軌跡估測模組10及意圖分析模組20之細部流程圖。在步驟S101中輸入偵測車道線之結果、他車的車寬辨識結果、他車資訊(如前述，包含縱側向之相對速度、縱側向之相對距離等)及本車動態軌跡等環境感測資訊；步驟S102中，他車軌跡估測模組10將環境感測資訊代入四維歐幾里得整合座標轉換公式中，將時間與空間座標整合，如下式：

(1) 其中，T _L、T _F、T _M分別表示車道線、感知融合(他車資訊)、本車動態軌跡座標至車輛座標之座標轉換函數。 u _L、 u _F、 u _M分別表示車道線、感知融合(他車資訊)、本車動態軌跡資訊(包含時間)於其自身座標系。 v _L、 v _F、 v _M分別表示車道線、感知融合(他車資訊)、本車動態軌跡資訊於車輛座標系。

接著步驟S104中，再利用公式

求得前車未來之軌跡，其中 x _{i, t-}

v _F為第i個前車在一段時間之前 t ^-的他車資訊， P(t)為以時間t為參數之二次函數，此公式可計算出他車最佳移動軌跡函數，至此，他車軌跡估測模組10輸出他車未來之軌跡。

步驟S102所求出之車輛整合座標系更可用於步驟S202之車道擬合，當他車軌跡估測模組10將時間與空間座標整合如公式(1)後，步驟S202中意圖分析模組20再根據公式(1)進一步分析他車存在於本車目前行駛之車道的車道內側、車道外側靠左或車道外側靠右，以進行車道擬合。L _L、L _R

分別表示左右車道線函數， x _i,0為第i個他車之位置。以下列條件式(2)判斷他車存在於車道內、車道外靠左或車道外靠右：

(2)

接著由上述(1)、(2)資訊取得後執行步驟S204進行他車之意圖分析，如下式(3)：

(3) 其係以他車之移動軌跡函數P _i代入未來時間t ⁺計算第i個他車未來移動軌跡 x _i,t+=

。使用左右車道線函數L _L、L _R以上述條件式(3)判斷第i個他車未來將同車道直行、同車道轉彎、臨車切入或前車切出。至此，可於步驟S206所述輸出他車之軌跡及意圖，此外，由於步驟S204中得知他車軌跡與意圖，但他車可能有不只一台，因此在步驟S205可將本車與他車之軌跡一一進行擬合，以未來時間t ⁺之本車軌跡M _t+

與他車之軌跡 x _i,t+將未來可能碰撞之他車設定為目標車，舉例而言，若判斷出有臨車將會切入車道，則其為目標車；確定目標車後，於步驟S207輸出目標車之軌跡及意圖。步驟S208結束意圖分析模組20之流程。需注意的是，若步驟S205中若擬合結果為所有他車都不會影響本車行駛，則不會有目標車。此外，意圖分析模組20所計算之本車之至少一控制參數為預調速模組30之控制參數，由於軌跡的定義表示同時包含位置與速度，因此在前車或目標車之意圖與軌跡經由第2圖之演算流程取得後，可分別得知前車或目標車之移動位置與每個移動位置下的速度大小，而此位置與速度將成為預調速模組30的控制參數。

第3圖為本發明第1圖中預調速模組30之細部流程圖。由於中低速行駛情況下，兩車車距保持得比高速下還來的更近，為了避免車距較近而導致的相關控制問題，例如影像偵測不穩或剎車控制頻繁，此預調速模組30在周遭他車之車流速度為中低速狀態下才會啟動，因此步驟S301先判斷周遭他車之車流速度是否在中低速狀態，例如時速40公里以下，若否，則進入步驟S313，直接以駕駛者設定之車速為目標速度V _des，若是，則在步驟S302計算複數決策參數，包括目標速度V _des、舒適速度V _cft、最小車速V _limit、安全距離D _safe及相鄰車道之平均車流速度V _flow，其中舒適速度係基於側向加速度的限制所計算出之最大行駛速度，舉例而言，當過曲率半徑R=250m的彎道，並限制0.1g的側向速度時，則要符合這些需求所得到的速度會用V _cft的公式計算。目標速度之條件式如下式(4)：

(4) 其中V _set為駕駛設定之巡航車速(kph)，

其中R為車道之曲率半徑(公尺)，a _y,limit為側向加速度限制(m/s ²)。

，其中θ為道路傾斜角，k為道路曲率，g為重力加速度，μ為縱摩擦係數。

其中

為左側車道之平均車流速度，

為右側車道之平均車流速度。D _safe=HWT×V _host，其中HWT為時間車距，V _host為本車之車速，V _int為估測之他車之未來車速。

步驟S303判斷左右側車道的臨車(目標車)是否存在車道切入意圖，若是，則步驟S304判斷該臨車與本車之距離是否在一安全範圍內，例如2公尺，若是，則步驟S305設定輸出車速V _out為他車軌跡估測模組10中所估測之該臨車之未來車速V _int，若不在安全範圍，則於步驟S306輸出車速V _out為目標車速V _des，並以上式(4)決定目標車速為何；反之，若步驟S303時判斷臨車不存在切入意圖，則進一步於步驟S307判斷是否有前車，若沒有，則步驟S310直接輸出車速為目標車速，並以上式(4)決定目標車速為何，但若有前車，則進一步於步驟S308判斷前車與本車之距離是否在安全範圍內，若是，則步驟S309輸出之車速V _out為前述意圖分析模組20中所確定之目標車的車速V _target，亦即與前車之車速相同；而若前車之距離不在安全範圍內，則本車需進行減速或閃避，因此還需判斷是否左右車道有臨車，如步驟S311所述，若有臨車存在，則步驟S312將左、右車道之平均車流速度中較大者與目標車速(由上式(4)之條件式決定)比較，取較小者做為輸出車速；若沒有臨車存在，則步驟S310輸出車速V _out為目標車速V _des，並以上式(4)決定目標車速為何。如此一來，預調速模組30依據本車與他車之跟車距離、相鄰車道之平均車流速度、道路曲率等狀態資訊，結合本車之速度、側向加速度的限制及意圖分析模組20所判斷之他車意圖，便可得到對駕駛者而言感到舒適的目標速度，亦即舒適速度V _cft。

第4圖為本發明第1圖中目標追隨決策模組40之細部流程圖。首先於步驟S401輸入所需之資訊，包括他車(包含前車及左右相鄰車道之臨車)的動態軌跡及意圖類型(欲同車道直行、同車道轉彎或切換車道，切換車道包括前車切出和臨車切入)、本車動態軌跡、偏航率、加速度等資訊及第2圖步驟S208之輸出和第3圖最後輸出之目標速度。接著，將分為步驟S402側向整合決策和步驟S410之縱向整合決策，於步驟S402中更包括下列步驟：步驟S404中計算本車與他車之相對動態關係，步驟S406中根據本車與他車之跟車距離與前看車距，決定相對應之作用系統，在本發明之一實施例中，側向整合決策中作用系統為車道跟隨系統(Lane Following System, LFS)及車輛跟隨系統(Car following system, CFS)；接著步驟S408決定側向整合決策模組402的行為決策，例如方向盤方向及轉角。步驟S410之縱向整合決策同樣包括下列步驟：步驟S412中計算本車與他車之相對動態關係，步驟S414中根據本車與他車之碰撞距離與碰撞時間，決定相對應之作用系統，在本發明之一實施例中，縱向整合決策模組404中的作用系統為自適應巡航控制系統(Adaptive Cruise Control, ACC)及自動緊急剎車系統(Autonomous Emergency Braking System, AEB)；接著步驟S416決定縱向整合決策模組404的行為決策，例如剎車力控制、油門加減速之決策。目標追隨決策模組40更包括步驟S420，其為車輛動態限制模組406，其不但接收步驟S401之輸入資訊，也接收步驟S402、S410所輸出之行為決策，綜合計算一縱向限制之車速及一側向限制之方向盤轉角，以避免轉彎過程因速度設置不當而導致翻覆失控，又或行駛過程因方向盤角度變化與變化率過大而造成舒適度不足與翻覆失控的可能。

進一步而言，車輛動態限制模組406計算縱向限制之車速係為了得到過彎時的理想車速，計算側向限制之方向盤轉角則是為了避免方向盤角度變化率過大，其中，計算理想車速之公式如下式(5)：

(5) 其中，θ為道路傾斜角，k為道路曲率，g為重力加速度，μ為縱摩擦係數，a為加速度，d為安全距離，t _r為反應時間，V為本車縱向車速。若

，則

，此為過彎時的最大車速，亦為理想車速。

計算側向限制之方向盤轉角需先計算車身側滑角β _v=tan ^-1(V _y/V _x)，並接著計算側滑角度誤差

，接著透過限制此側滑角度誤差計算出前輪轉向角度限制值

，最後再將此前輪轉向角度乘上齒輪比，即可得到方向盤轉角限制值。其中，β _v為車身側滑角，δ _f為前輪轉角， l _f 為車輛重心至前輪之軸距， l _r 為車輛重心至後輪之軸距，β _e為側滑角度誤差，V _y為本車側向速度，V _x為本車縱向車速。

於側向整合決策中，主要判斷方式為判斷前方車輛是否會妨礙車道線偵測，蓋因於當低速跟車且兩車距離較近時，車道線偵測會被前車影響，而導致車道線被遮蔽或偵測不穩定；當前車會妨礙車道線偵測時，則側向整合決策所做出之行為決策為執行車輛跟隨系統(CFS)進行跟隨前車，並相應地調整方向盤角度，因此在側向整合決策中還需用到前車之車寬辨識，才能對準前車車寬的中間位置跟車；反之，若前車不妨礙車道線偵測時，則執行車道跟隨系統(LFS)，以控制本車行駛於目前車道之中心位置，保持與左右相鄰車道線之等距離。此外，側向整合決策另一重點在於根據他車意圖與軌跡的估測結果，判斷前車的運動行為(如同車道直行、同車道轉彎或車道變換)，以做出正確的側向控制方式，舉例而言，因為前車在轉彎與車道變換時，其運動軌跡相似，若側向整合決策在跟隨前車的側向控制模式下，前車進行車道變換，此時若本車繼續用跟隨前車模式將導致與前車一同進行車道變換，故側向整合決策將在此時須從跟車控制模式改成車道中心控制模式或解離控制(因車道線此時無法辨識，故直接將控制權交還給駕駛者，而不進行任何側向控制)，避免本車與前車一起進行車道變換。

第5圖為本車與前車之間碰撞距離之示意圖，假設在本車車速v _h與前車車速v _t之情況下，雷達可偵測到前車的距離為DTC，C1為安全距離，碰撞點C2與前車之距離為

，碰撞點C3與前車之距離為

，碰撞點C4與前車之距離為

，其危險程度C4>C3>C2>C1，而本車在當前車速v _h下，若本車車速大於前車車速，則與前車發生碰撞所需的碰撞時間

，平均碰撞時間

，其中t _r為反應時間，一般為0.8~1.2秒，d _min為靜止距離，約為2公尺，μ為摩擦係數，一般為0.7~0.8，g為萬有引力。

承第4圖，其步驟S402之側向整合決策(對應第1圖之側向整合決策模組402)之細部流程圖請參考第6圖，首先於步驟S501中根據他車之意圖類型及軌跡擬合結果，決定欲參考之目標動態資訊，包括確定目標車的距離D _x、D _y及速度V _x、V _y；接著步驟S502進行車道線偵測，若偵測失敗，再於步驟S503偵測前車是否存在，若前車不存在，則代表此時環境感測無法提供參考目標以進行側向控制決策，因此於步驟S504中，側向控制解離；若步驟S503之判斷結果為前車存在，則進一步在步驟S505中判斷前車的車寬辨識狀況是否良好，目的是為了對準前車車寬的中間位置以便於進行跟車控制，若辨識失敗，則進入步驟S504側向控制解離，但若辨識狀況良好，則於步驟S506中計算前車動態及控制參數，包括雷達可偵測到前車的距離DTC、前看距離LAD、警示距離DTW、剎車距離DTB、碰撞時間TTC等；接著，於步驟S507進行狀態判斷，判斷式包括D _x≦D ₂且 D _y≦LW/5且 TTC _y

T ₂，其中D ₂為距離控制參數，會考量感知誤差及作動器延遲時間，以避免距離過遠、車寬誤差過大等問題， LW為車道寬度(公尺)，TTC _y為側向碰撞時間，其為相對側向距離D _ry/相對側向速度V _ry，T為時間控制參數，反應出目標前車於側向運動的趨勢，T越大則表示側向運動緩和；若步驟S507之判斷結果皆與判斷式吻合，則於步驟S508執行車輛跟隨系統(CFS)。回到步驟S502，若偵側到單邊或雙邊車道線，則於步驟S509判斷目標物(前車)之辨識情況，若目標物不穩定或不存在，則於步驟S510執行車道跟隨系統(LFS)，若偵測到目標穩定且存在，則於步驟S511中計算前車動態及控制參數，包括DTC、LAD、DTW、DTB、TTC等，同步驟S505；接著，於步驟S512進行狀態判斷，判斷式包括D _x≧LAD+D ₁且 D _y≦LW/5且TTC _x

T ₁，其中LAD為前看車距，LAD=c*V _h+d，TTC _x為縱向碰撞時間，V _h為本車車速，c為預視比例參數，d為影像死區距離，D ₁為距離控制參數，會考量感知誤差及作動器延遲時間，以避免前車影響前看車距內車道線偵測之準確度；若步驟S512之判斷結果皆與判斷式吻合，則於步驟S510執行車道跟隨系統(LFS)，反之，若兩車距離過近致使車道線偵測不穩定，則於步驟S513進行前車之車寬辨識，若車寬辨識良好，則執行步驟S508之車輛跟隨系統(CFS)，但若車寬辨識不佳，則進入步驟S504之側向控制解離。

而於第4圖步驟S410之縱向整合決策(對應第1圖之縱向整合決策模組404)中，則是判斷本車在當前車速下，經過多少時間會與前車發生碰撞(即碰撞時間)，由於在研究統計中，人在反應減速或進行車道變換(Lane change, LC)的行為時，4~6秒是最舒適的反應時間，3秒以下則會感到緊張，甚至反應不及而發生危險。因此縱向整合決策係依據本車及前車之車速、本車與前車之碰撞距離、系統反應時間(例如0.8~1.2秒)、本車靜止所需的靜止距離(例如設為2公尺)、摩擦係數(通常為0.7~0.8)、重力加速度等，決定本車應啟動自適應巡航控制系統(ACC)、自動緊急剎車系統(AEB)或是發出碰撞警告。

請參考第7圖，其為本發明第1圖中縱向整合決策模組404之細部流程圖。首先於步驟S601中判斷Flag是否為1，此Flag的意義為判斷前方目標之有無，Flag=1表示目標車輛存在，Flag=0表示沒有目標車輛，可能是前方沒有車，或是鄰車預估的軌跡不影響本車，若Flag=0，於步驟S602判斷自適應巡航控制系統(ACC)是否已啟動，若是，則步驟S604執行自適應巡航控制系統(ACC)以保持速度，若步驟S602之結果為否，則代表此時為駕駛者駕駛而非輔助駕駛，車上系統的使用者介面會顯示出自適應巡航控制系統待機中，如步驟S603所述；若Flag為1，表示前方目標存在，則進一步於步驟S605計算DTC、DTW _b、DTB、TTC、TTC’等參數，其中TTC’為TTC的差分，接著步驟S606判斷DTC是否大於DTW _b，若是，步驟S607再進一步判斷自適應巡航控制系統是否已啟動，若已啟動，則如步驟S608所述執行自適應巡航控制系統(ACC)與前車保持安全距離，反之，若自適應巡航控制系統尚未啟動，代表此時為駕駛者駕駛而非輔助駕駛，車上系統的使用者介面會顯示出自適應巡航控制系統待機中。回到步驟S606，若判斷DTC小於DTW _b，則於步驟S609進一步判斷是否DTP>DTC≦DTW _b、TTC’≧0且TTC>t ₁，若是，則進入步驟S607判斷自適應巡航控制系統是否已啟動；反之，若步驟S609之判斷為否，則一邊由系統發出與前車過於接近的警告，如步驟S611所述，同時於步驟S610判斷是否DTB>DTC≦DTP，若否，則在步驟S612判斷是否DTC≦DTB，若判斷結果仍為否，則回到步驟S607判斷自適應巡航控制系統是否已啟動之步驟，若步驟S612之判斷結果為是，代表本車與前車之距離已相當近，此時於步驟S621判斷碰撞時間，是否TTC’≧0且TTC>t ₂，若是，則於步驟S614判斷自動緊急剎車系統(AEB)是否已啟動，若是，則步驟S615執行自動緊急剎車系統，但若自動緊急剎車系統尚未啟動，則一邊發出系統警告，提醒駕駛者自動緊急剎車系統待機中，與前車過於接近，同時於步驟S617判斷自適應巡航控制系統是否已啟動，若是，則於步驟S618執行自適應巡航控制系統(ACC)與前車保持安全距離，若自適應巡航控制系統也尚未啟動，代表此時為駕駛者駕駛而非輔助駕駛，則步驟S619中，車上系統的使用者介面會顯示出自適應巡航控制系統待機中。

回到步驟S610之判斷，若判斷結果為是，則再於步驟S613進一步判斷碰撞時間是否TTC’≧0且t ₁≧TTC>t ₂，若否，則進入步驟S614，判斷自動緊急剎車系統(AEB)是否已啟動，後續流程如上段所述，但若步驟S613之碰撞時間的判斷為是，則不需判斷自動緊急剎車系統是否啟動，而是直接跳至步驟S617判斷自適應巡航控制系統(ACC)是否已啟動，同時於步驟S611發出與前車過於接近的系統警告，後續流程如上段所述。

步驟S621之碰撞時間判斷中，若結果為否，則於步驟S622中判斷自動緊急剎車系統(AEB)是否已啟動，若已啟動，則步驟S624中系統發出與前車過近的警告，同時於步驟S623中執行自動緊急剎車系統已降低車速；但若步驟S622中判斷自動剎車系統尚未啟動，則步驟S625進一步判斷自適應巡航控制系統(ACC)是否已啟動，若是，則步驟S628中系統發出與前車過近的警告，同時於步驟S627中執行自適應巡航控制系統並以最大剎車力進行剎車；若自適應巡航控制系統也未啟動，由於此時本車與前車之距離小於安全距離，也沒有預留作用時間(t ₂- t ₁)，加上自動剎車系統及自適應巡航控制系統均未啟動，代表此時為人為駕駛，故於步驟S626中，系統會發出警告，警示駕駛即將發生危險碰撞，且所有的先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)皆關閉。

第8圖為縱向控制之安全跟車距離、側向控制所需之預視距離與安全跟車時距的比較圖。當本車以15kph的速度跟車時，此時安全跟車車距計算為8米，此時碰撞時間或跟車時距為1.89秒，此時表示跟車過近，車道線偵測將會受到影響，透過此比較可拿捏第六圖的控制參數設定值。

綜上所述，本發明所提供之預調速之主動安全輔助系統及其控制方法係安裝於本車之車上系統中，在行駛時偵測前方及左右相鄰車道的他車之未來軌跡及速度等，再與本車之未來軌跡進行擬合後，分析出他車意圖(如同車道前進、同車道轉彎或切換車道)是否會影響本車行駛，並決策接下來要如何控制本車的縱向與側向的運動行為，同時在整體控制過程中，透過預先調整自身車速，維持在能讓駕駛者舒適的目標速度下行駛，應用在輔助駕駛可與他車保持安全距離，避免碰撞，且可令駕駛者感到舒適。

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。

10:他車軌跡估測模組

20:意圖分析模組

30:預調速模組

40:目標追隨決策模組

402:側向整合決策模組

404:縱向整合決策模組

406:車輛動態限制模組

50:輸出

第1圖為本發明預調速之主動安全輔助系統之方塊圖。 第2圖為本發明中他車軌跡估測模組及意圖分析模組之細部流程圖。 第3圖為本發明中預調速模組之細部流程圖。 第4圖為本發明中目標追隨決策模組之細部流程圖。 第5圖為本車與前車之間碰撞距離之示意圖 第6圖為本發明中側向整合決策模組之細部流程圖。 第7圖為本發明中縱向整合決策模組之細部流程圖。 第8圖為本發明之縱向控制之安全跟車距離、側向控制所需之預視距離與安全跟車時距之關係圖。

10:他車軌跡估測模組

20:意圖分析模組

30:預調速模組

40:目標追隨決策模組

402:側向整合決策模組

404:縱向整合決策模組

406:車輛動態限制模組

50:輸出

Claims (20)

1. 一種預調速之主動安全輔助系統，其係安裝於一本車之一車上系統中，包括：一他車軌跡估測模組，當偵測到該本車之周圍有至少一他車時，依據複數環境感測資訊計算該本車與一車道中心之偏移量，並估測該至少一他車之他車軌跡；一意圖分析模組，將該至少一他車軌跡與至少一車道擬合，判斷該至少一他車將會同車道前進、同車道轉彎或切換車道等意圖，再將該至少一他車軌跡與該本車之動態軌跡擬合，依據該至少一他車之意圖及軌跡擬合之結果，從該至少一他車中找出是否有會影響該本車行進之至少一目標車，若有該目標車，則計算該本車維持定距、定速或預調速之至少一控制參數；一預調速模組，接收該控制參數，同時參考該本車之速度、側向加速度、與該車道中心之偏移量及複數狀態資訊，計算該本車之一目標速度；以及一目標追隨決策模組，依據該至少一目標車之意圖、該本車之軌跡、該控制參數及該目標速度，以進行該本車之方向盤、油門及剎車之應對控制決策。
2. 如請求項1所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該至少一他車包括前車及左右相鄰車道之臨車。
3. 如請求項1所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該等環境感測資訊可包括車道線偵測結果、車道線模型、他車的車寬辨識結果、縱側向之相對速度及相對距離等他車資訊及該本車之運動狀態資訊。
4. 如請求項3所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該他車軌跡估測模組係將該等環境感測資訊代入四維歐幾里得整合座標轉換公式中，將時間與空間座標整合，再利用公式

   

   求得該至少一他車未來之軌跡，其中x_i,t為第i個他車過去一段時間之前t^-的他車資訊，P(t)為以時間t為參數之二次函數。
5. 如請求項3所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該他車軌跡估測模組將時間與空間座標整合後，該意圖分析模組再根據該整合結果分析該至少一他車存在於該本車目前行駛之車道的車道內側、車道外側靠左或車道外側靠右，以進行車道擬合。
6. 如請求項1所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該預調速模組係依據該本車與該至少一他車之一跟車距離、相鄰車道之平均車流速度、道路曲率等狀態資訊，結合該他車之速度、側向加速度及該意圖分析模組所判斷之該至少一他車之意圖，判斷該至少一他車與該本車之距離是否在一安全範圍內，以調整該本車之速度，得到該目標速度，而若該本車周圍無他車則計算一舒適速度作為該目標速度。
7. 如請求項1所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該目標追隨決策模組係包括一側向整合決策模組、一縱向整合決策模組及一車輛動態限制模組，該側向整合決策模組係決定該方向盤之控制方式，該縱向整合決策模組則決定該剎車及油門之控制方式。
8. 如請求項7所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該側向整合決策模組係判斷該車道之車道線是否存在，若存在，則依據一前車之偵測結果決定跟隨該前車或該車道線前進，並行駛於該車道之中心位置，而若車道線偵測失敗，則決定該本車跟隨該前車。
9. 如請求項7所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該縱向整合決策 模組係計算該本車與該至少一他車之一碰撞距離及一碰撞時間，以進行剎車或油門加速或減速之決策。
10. 如請求項7所述之預調速之主動安全輔助系統，其中該車輛動態限制模組接收該側向整合決策模組及該縱向整合決策模組之判斷結果，並計算一縱向限制之車速及一側向限制之方向盤轉角。
11. 一種預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其係應用於一本車之一車上系統中，當偵測到該本車之周圍有至少一他車時，該控制方法包括下列步驟：依據複數環境感測資訊，利用一他車軌跡估測模組計算該本車與一車道中心之偏移量，並估測該至少一他車之他車軌跡；利用一意圖分析模組將該至少一他車軌跡與至少一車道擬合，判斷該至少一他車將會同車道前進、同車道轉彎或切換車道等意圖，再將該至少一他車軌跡與該本車之動態軌跡擬合，依據該至少一他車之意圖及軌跡擬合之結果，從該至少一他車中找出是否有會影響該本車行進之一目標車，若有該目標車，則計算該本車維持定距、定速或預調速之至少一控制參數；利用一預調速模組接收該控制參數，同時參考該本車之速度、側向加速度、與該車道中心之偏移量及複數狀態資訊，計算該本車之一目標速度；以及利用一目標追隨決策模組依據該至少一目標車之意圖、該本車之動態軌跡、該控制參數及該目標速度，以進行判斷該本車之方向盤、油門及剎車之應對控制決策。
12. 如請求項11所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該至少一他車包括前車及左右相鄰車道之臨車。
13. 如請求項11所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該等環境感測資訊包括車道線偵測結果、車道線模型、他車的車寬辨識結果、縱側向之相對速度及相對距離等他車資訊及該本車之運動狀態資訊。
14. 如請求項13所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該他車軌跡估測模組係將該等環境感測資訊代入四維歐幾里得整合座標轉換公式中，將時間與空間座標整合，再利用公式

    

    求得該至少一他車未來之軌跡，其中x_i,t為第i個他車過去一段時間之前t^-的他車資訊，P(t)為以時間t為參數之二次函數。
15. 如請求項13所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該意圖分析模組係將該等環境感測資訊代入四維歐幾里得整合座標轉換公式中，將時間與空間座標整合後，再判斷該至少一他車存在於該本車目前行駛之車道的車道內側、車道外側靠左或車道外側靠右，以進行車道擬合。
16. 如請求項11所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該預調速模組係依據該本車與該至少一他車之一跟車距離、相鄰車道之平均車流速度、道路曲率等狀態資訊，結合該本車之速度、側向加速度及該意圖分析模組所判斷之該至少一他車之意圖，判斷該至少一他車與該本車之距離是否在一安全範圍內，以調整該本車之速度，得到該目標速度，而若該本車周圍無他車則計算一舒適速度作為該目標速度。
17. 如請求項11所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該目標追隨決策模組係包括一側向整合決策模組、一縱向整合決策模 組及一車輛動態限制模組，該側向整合決策模組係決定該方向盤之控制方式，該縱向整合決策模組則決定該剎車及油門之控制方式。
18. 如請求項17所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該側向整合決策模組係判斷該車道之車道線是否存在，若存在，則依據一前車之偵測結果決定跟隨該前車或該車道線前進，並行駛於該車道之中心位置，而若車道線偵測失敗，則決定該本車跟隨該前車。
19. 如請求項17所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該縱向整合決策模組係計算該本車與該至少一他車之一碰撞距離及一碰撞時間，以進行剎車或控制油門加速或減速之決策。
20. 如請求項17所述之預調速之主動安全輔助系統之控制方法，其中該車輛動態限制模組接收該側向整合決策模組及該縱向整合決策模組之判斷結果，並計算一縱向限制之車速及一側向限制之方向盤轉角。

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