一种交通拥堵辅助系统的制作方法

本发明涉及车辆安全领域，特别是涉及一种交通拥堵辅助系统。

背景技术：

道路拥堵时车辆行驶速度较低(车速<60km/h)行驶工况单一，一般为跟随前方车辆向前蠕动，此时驾驶员容易大意、急躁和因为单调驾驶产生疲劳进而发生事故，因此急需要一种功能能够在此种工况下代替人类来驾驶。

交通拥堵辅助功能属于部分自动驾驶，适用于单调的驾驶工况时辅助驾驶，交通拥堵时能够保证驾驶员安全、轻松驾驶。需要驾驶员始终保持车辆和周围环境的监控；系统可以同时对的车辆的横向和纵向进行控制，该系统集成ACC和全速车道保持辅助系统，在低速，密集的交通情况和车道线缺失下可以通过“车流”预判车道，高速公路和路况较好的交通拥堵的城市路况，前方必须有引导车辆，车辆可根据预设的车速和距离，保持在本车道内自动跟随前车行驶。

当前存在的驾驶员辅助(Pilot Assist)功能状态切换时，无法实现自适应巡航(ACC)和车道保持辅助(LKA)的单独功能，比如同时打开ACC和LKA功能时一定会进入Pilot Assist功能，而不能进入实现ACC或者LKA功能单独的功能，当驾驶员只想跟随前车行驶，但是不想一直保持在车道内，可以随意切换车道时就实现不了，导致当交通拥堵时辅助驾驶员对车辆进行纵向、横向控制避免因单调驾驶引起疲劳，驾驶员驾车体验差。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种交通拥堵辅助系统，尽量解放驾驶员双手和双脚避免因驾驶模式单调使驾驶员产生疲劳，在有前车引导情况下跟随前车保持在车道内行驶，当无前车时退出到只有ACC工作状态，系统可以保持驾驶员设置的速度巡航。

特别地，本发明提供一种交通拥堵辅助系统，包括：

前方摄像头，用于探测前方车辆周围的环境信息，并将此环境信息通过CAN总线传输给前方雷达探头；

前方雷达探头，用于探测前方环境信息和车辆信息，并接收来自前方摄像头的行人信息以及对车辆信息的再次确认，接收自车状态信息，融合处理判断两车车间时距并发出指令给相关车载ECU执行单元；

车载ECU执行单元，接收所述处理单元的指令并执行所述指令；

其中，前方摄像头、前方雷达探头和车载ECU执行单元之间通过车载CAN网络连接。

进一步地，前方摄像头拍摄车侧或车前一定范围内的影像，并对此影像进行图像处理以获得所述车辆周围的环境信息；所述车辆周围的环境信息包括：前车数量、车道数量、自车所处的车道，车道线信息、行人信息。

进一步地，雷达探头是毫米波雷达探头或超声波雷达；所述雷达探头探测到的前方环境信息和车辆信息包括：前车速度、前车方位、前车数量、前车与自车的距离。

进一步地，自车状态信息包括：方向盘转角信号、车速及轮速信号、制动踏板状态、油门踏板信号以及车道线信息、车道信息、前方车辆状况信息、道路信息。

进一步地，车载ECU执行单元包括仪表控制单元IPK、电子稳定单元ESP、电子助力单元EPS、发动机控制单元EMS、人机交互系统HMI；所述HMI通过行车电脑执行横向控制、纵向控制信息显示；所述EMS通过控制节气门进行加速和发动机拖拽减速；ESP执行制动减速；EPS通过对方向盘施加横向扭矩使车辆保持在车道内，IPK发出车距过近及车辆偏离车道的报警提示。

进一步地，前方雷达探头和前方摄像头之间通过私有CAN连接，前方雷达探头和前方摄像头分别通过公有CAN与车载CAN网络连接。

进一步地，交通拥堵辅助系统通过所述前方摄像头识别车道线，或者当识别不到车道线时根据所述前方雷达探头和前方摄像头数据融合以周围车辆的行驶轨迹模拟出车流，通过EPS对方向盘施加横向扭矩实现车辆保持在车道内。

进一步地，交通拥堵辅助系统激活条件为所述前方雷达探头探测到前方引导车辆，若为探测不到前方引导车辆则退出到只激活ACC功能。

进一步地，交通拥堵辅助系统的激活与否可以通过驾驶员关闭、打开横向控制和纵向控制来进行模式转换。

进一步地，交通拥堵辅助系统融合自适应巡航系统ACC和全速车道保持辅助系统实现交通拥堵工况下车辆的纵向和横向控制，在有前车引导情况下跟随前车保持在车道内行驶，当无前车时退出到只有ACC工作状态，系统可以保持驾驶员设置的速度巡航，当车速高于60km/h时所述交通拥堵辅助系统自动切换到高速公路辅助功能(HWA)实现无缝衔接。

本发明提供的有益效果在于：

通过优化状态切换条件实现系统更优，60km/h以下为交通拥堵辅助系统(TJA)功能，速度达到60km/h以上时自动切换为HWA(高速公路辅助功能)实现高速和低速的无缝衔接，使驾驶员得到更便利、更有效的辅助。

本发明旨在实现低速的交通拥堵辅助和高速的高速公路辅助无缝衔接。

本系统通过ACC、LKA、TJA单独分开的状态机进行优化，可以实现ACC、LKA功能的单独工作。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据发明一个实施例TJA交通拥堵辅助系统工作原理图；

图2是根据本发明一个实施例的TJA交通拥堵辅助系统控制逻辑图；

图3是根据本发明一个实施例TJA交通拥堵辅助系统纵向控制与横向控制之间状态转换图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，并参照附图，对本发明进行详细的说明。

图1是根据发明一个实施例TJA交通拥堵辅助系统工作原理图。如图1所示，图1中，TCU-变速器控制单元，SAS-方向盘转角传感器，BCM-车身控制器，ACU-安全气囊控制单元，ESP-电子稳定程序，EMS-发动机控制单元，IPK-仪表控制单元，HMI-人机交互系统，GW-网关；

本发明提供的一种交通拥堵辅助系统，包括：

前方摄像头，用于探测前方车辆周围的环境信息，并将此环境信息通过CAN总线传输给前方雷达探头；

前方雷达探头，用于探测前方环境信息和车辆信息，并接收来自前方摄像头的行人信息以及对车辆信息的再次确认，接收自车状态信息，融合处理判断两车车间时距并发出指令给相关车载ECU执行单元；

车载ECU执行单元，接收所述处理单元的指令并执行所述指令；

其中，前方摄像头、前方雷达探头和车载ECU执行单元之间通过车载CAN网络连接。

具体地，所述前方摄像头拍摄车侧或车前一定范围内的影像，并对此影像进行图像处理以获得所述车辆周围的环境信息；所述车辆周围的环境信息包括：前车数量、车道数量、自车所处的车道，车道线信息、行人信息。所述雷达探头是毫米波雷达探头或其他探测范围相当的雷达探头；所述雷达探头探测到的前方环境信息和车辆信息包括前车速度、前车方位、前车数量、前车与自车的距离等。所述自车状态信息包括方向盘转角信号、车速及轮速信号、制动踏板状态、油门踏板信号以及车道线信息、车道信息、前方车辆状况信息、道路信息等。所述车载ECU执行单元包括且不限于仪表控制单元IPK、电子稳定单元ESP、电子助力单元EPS、EMS-发动机控制单元EMS、人机交互系统HMI；所述HMI通过行车电脑执行横向控制、纵向控制信息显示；所述EMS通过控制节气门进行加速和发动机拖拽减速；ESP执行制动减速；EPS通过对方向盘施加横向扭矩使车辆保持在车道内，IPK发出车距过近及车辆偏离车道的报警提示。所述前方雷达探头和前方摄像头之间通过私有CAN连接，前方雷达探头和前方摄像头分别通过公有CAN与车载CAN网络连接。

所述交通拥堵辅助系统通过所述前方摄像头识别车道线，或者当识别不到车道线时根据所述前方雷达探头和前方摄像头数据融合以周围车辆的行驶轨迹模拟出车流，通过EPS对方向盘施加横向扭矩实现车辆保持在车道内。

在实际应用中，为了实现低速的交通拥堵辅助和高速的高速公路辅助无缝衔接。所述交通拥堵辅助系统激活条件为所述前方雷达探头探测到前方引导车辆，若为探测不到前方引导车辆则退出到只激活ACC功能。所述交通拥堵辅助系统的激活与否可以通过驾驶员关闭、打开横向控制和纵向控制来进行模式转换。所述交通拥堵辅助系统融合自适应巡航系统ACC和全速车道保持辅助系统实现交通拥堵工况下车辆的纵向和横向控制，在有前车引导情况下跟随前车保持在车道内行驶，当无前车时退出到只有ACC工作状态，所述交通拥堵辅助系统保持驾驶员设置的速度巡航，当车速高于60km/h时所述交通拥堵辅助系统自动切换到高速公路辅助功能HWA实现无缝衔接。

在一个具体的实施方式中，本系统主要有四部分组成，包括前方雷达探头、前方摄像头、车载CAN网络、车载ECU(IPK、ESP、EPS、EMS、HMI)。

前方雷达探头主要作用是：当驾驶员驾驶车辆时，搜集车辆前方道路环境信息及车辆信息，与自车的距离信息，接收来自摄像头的行人信息以及对车辆信息的再次确认；判断两车车间时距并发出指令给相关车载ECU执行单元；

前方摄像头主要作用是：能够提供车辆周围环境的状况，包括车辆前车数量、车道数量、自车所处的车道，车道线信息并输出行人信息给雷达等；

CAN网络主要作用是：接收各个ECU传输过来的信息，有方向盘转角信号、车速及轮速信号、制动踏板状态、油门踏板信号以及车道线信息、车道信息、前方车辆状况信息、道路信息等，并转发这些信息给前方雷达、前方摄像头，同时转发雷达、摄像头发出的指令给相关执行单元。

车载ECU(IPK、ESP、EPS、EMS、HMI)主要作用：接收经网关(GW)转发的雷达和摄像头指令，并执行指令。如HMI通过行车电脑执行横向控制、纵向控制信息显示；EMS接收雷达发出的加速指令、减速指令通过控制节气门进行加速和发动机拖拽减速；ESP执行发动机发出的指令进行制动减速；EPS接收摄像头发出的指令通过对方向盘施加横向扭矩使车辆保持在车道内，IPK接收来自雷达和摄像头的指令发出车距过近及车辆偏离车道等报警提示。

图2是根据本发明一个实施例的TJA交通拥堵辅助系统控制逻辑。如图2所示，参考图2，系统通过车辆前方毫米波雷达时刻监测车辆前方区域车辆目标，前方摄像头时刻监测车辆前方车道、车道线信息、车流信息。通过前方雷达和前方摄像头数据融合，前方摄像头将拾取到的车辆信息、车道信息、车道线信息等通过私有CAN传输给雷达，雷达识别到的有效目标进行跟随控制、弯道控制。该系统实质是将ACC和LKA功能进行融合。通过雷达使自车能够按照驾驶员通过HMI设定的巡航速度进行定速巡航，同时可以根据驾驶员设置的车间时距、前车速度通过控制EMS、ESP实现自车加速、减速保持自车与前车合适的车间时距，通过摄像头识别车道线或者雷达和摄像头数据融合识别到的“车流”(当识别不到车道线时以周围车辆的行驶轨迹模拟出来的车道)通过EPS对方向盘施加横向扭矩实现车辆保持在车道内，从而实现自车既保持在车道内还可以跟随前车行进，适合于交通拥堵时工况单一简单可以解放驾驶员双手和双脚，增加了驾驶的便利性。该系统激活前提必须有前方引导车辆，若没有前方引导车辆则系统自动切换到只有ACC功能激活状态。同时该系统的激活与否可以通过驾驶员关闭、打开横向控制和纵向控制来进行模式转换，具体转换过程见图2分析。

图3是根据本发明一个实施例TJA交通拥堵辅助系统纵向控制与横向控制之间状态转换图。如图3所示，只有ACC(纵向控制)和LKA(横向控制)同时激活时，TJA功能才能激活，其中一种处于未激活状态TJA即退出激活。ACC和LKA功能可以单独打开，单独存在激活状态。图3中所示字母表示状态切换的条件，ACC、LKA分别有自己的单独状态切换条件，但是TJA功能时ACC、LKA和TJA之间状态切换有特定的切换条件。TJA存在单独的stand by(待激活状态)，TJA、ACC、LKA分别存在Ready(待命状态)，On(激活状态)，OFF(关闭状态)故障状态此处不作考虑。

A-前方无引导车辆或者车速低于15km/h；a-前方有引导车辆；B-LKA功能打开但是未达到激活条件；b-LKA功能达到激活条件；C-ACC激活状态下，LKA功能关闭；c-ACC激活状态下，LKA功能打开；D-ACC/LKA单独功能时，LKA、ACC功能激活条件不满足；d-ACC/LKA单独功能时，LKA、ACC功能激活条件满足；E-TJA功能激活条件满足(ACC、LKA同时激活且前方有引导车辆、弯道半径满足等)；F-TJA功能激活条件满足(ACC、LKA同时激活且车速大于15km/h或者前方有引导车辆、弯道半径满足等)；f-TJA功能激活条件不满足(ACC、LKA同时激活且车速小于15km/h或者前方无引导车辆或弯道半径不满足等)；g、h-ACC、LKA同时关闭；H-TJA功能激活条件满足条件下，ACC、LKA同时打开且激活；I-ACC激活状态下，LKA功能打开且激活；J-ACC激活状态下，直接关闭主开关；j-ACC功能激活，LKA功能关闭；K-ACC、LKA单独功能激活；L-ACC关闭状态下，LKA由激活状态直接关闭主开关；l-ACC关闭状态下，LKA由关闭状态到激活；M-LKA激活状态下，ACC由关闭状态到激活；N-车速高于60km/h且HWA激活条件满足(弯道半径满足、路况为高速公路、雷达、摄像头状态良好等)。

针对现有的技术方案存在的缺陷或不足，本发明通过优化状态切换条件实现系统更优，60km/h以下为TJA功能，速度达到60km/h以上时自动切换为HWA(高速公路辅助功能)实现高速和低速的无缝衔接，使驾驶员得到更便利、更有效的辅助。

本发明提供的一种交通拥堵辅助系统，当车辆行驶时前方毫米波雷达时刻监测车辆前方区域车辆目标，前方摄像头时刻监测车辆前方车道、车道线信息、车流信息。通过前方雷达和前方摄像头数据融合，前方摄像头将拾取到的车辆信息、车道信息、车道线信息等通过私有CAN传输给雷达，雷达识别到的有效目标进行跟随控制、弯道控制；根据驾驶员设置的车间时距、前车速度通过控制EMS、ESP实现自车加速、减速保持自车与前车合适的车间时距，通过摄像头识别车道线或者雷达和摄像头数据融合识别到的“车流”(当识别不到车道线时以周围车辆的行驶轨迹模拟出来的车道)通过EPS对方向盘施加横向扭矩实现车辆保持在车道内，从而实现交通拥堵时，车速低于60km/h条件下，自车既保持在车道内还可以跟随前车行进，适合于交通拥堵时工况单一简单可以解放驾驶员双手和双脚，增加了驾驶的便利性。当车速高于60km/h时系统满足HWA(高速公路辅助)激活条件，则系统自动切换至HWA功能。

本发明提供的有益效果在于：

通过优化状态切换条件实现系统更优，60km/h以下为交通拥堵辅助系统(TJA)功能，速度达到60km/h以上时自动切换为HWA(高速公路辅助功能)实现高速和低速的无缝衔接，使驾驶员得到更便利、更有效的辅助。

本发明旨在实现低速的交通拥堵辅助和高速的高速公路辅助无缝衔接。

本系统通过ACC、LKA、TJA单独分开的状态机进行优化，可以实现ACC、LKA功能的单独工作。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。