智能车防别车的控制方法及装置与流程

本发明涉及智能车控制技术领域，尤其涉及一种智能车防别车的控制方法及装置。

背景技术：

在目前的智能车中，别入车辆的距离和速度信息一般通过车载雷达系统检测。根据目前的技术条件，车载雷达系统检测到的别入车辆距离信息较为准确，而别入车辆的速度信息则有一定的误差，特别是当别入车辆刚进入雷达视野或在视野内做不甚规则的运动时还会有比较大的速度检测误差。

由于目前的车载雷达系统均无法做到精准的别入车辆速度测量，特别是当车辆从其他车道别入本车道时不甚规则的运动可能会导致别入车辆的速度测量误差较大，并且由于目前车载雷达系统的有效探测距离均不是很远，目前国内外企业或研究院所研发的全自动无人驾驶汽车在遇到被别车时，要么会采取急剧刹车，要么会不分情况直接不减速或仅采取轻微制动，此种响应措施不但会令乘员感到不舒适，甚至还存在安全风险，即容易被后车追尾或与别入车辆发生碰撞。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种智能车防别车的控制方法及装置。

本发明提供的智能车防别车的控制方法，包括：检测本车与别入车辆之间的距离；比较本车与别入车辆之间的距离与一安全跟车距离之间的关系，并根据比较结果来判定是否需要进行防别车控制；在需要进行防别车控制时，计算本车与别入车辆之间距离的变化；根据本车与别入车辆之间距离的变化确定需要进行的防别车控制的类型；根据防别车控制的类型确定防别车控制方案。

进一步的，比较本车与别入车辆之间的距离与一安全跟车距离之间的关系，并根据比较结果来判定是否需要进行防别车控制的步骤中：若本车与别入车辆之间的距离大于或等于安全跟车距离，则判定不需要进行防别车控制；若本车与别入车辆之间的距离小于安全跟车距离，则判定需要进行防别车控制；若判定不需要进行防别车控制，则继续检测本车与别入车辆之间的距离；若判定需要进行防别车控制，则计算本车与别入车辆之间距离的变化。

进一步的，根据本车与别入车辆之间距离的变化确定需要进行的防别车控制的类型的步骤中：若本车与别入车辆之间的距离逐渐增大，则判定需要进行纵向恒速防别车控制；若本车与别入车辆之间的距离逐渐减小或保持不变，则判定需要进行纵向减速防别车控制；若本车与别入车辆之间的距离逐渐减小或保持不变，且本车与别入车辆的预计碰撞时间小于设定的碰撞时间阈值，则判定在进行纵向减速防别车控制的同时进行横向防别车控制。

进一步的，在进行纵向恒速防别车控制时，采取的控制方案为：将本车的当前车速设为本车的期望车速，对之后的本车车速做闭环控制以跟随期望车速，将闭环控制的输出结果作为对地扭矩请求，利用驱动电机根据对地扭矩请求控制车速的增减，使本车车速保持在期望车速；

在进行纵向减速防别车控制时，采取的控制方案为：计算本车与别入车辆之间的相对速度，将一小于别入车辆车速的速度作为本车的期望车速，并根据本车的期望车速和车辆的动力学方程计算本车的期望制动力，利用制动系统根据期望制动力将本车车速降至期望车速；

在进行横向防别车控制时，判断相邻车道的车辆是否开始靠近本车道且有别入本车道的趋势；若相邻车道的车辆有别入本车道的趋势，则将本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整。

进一步的，将本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整的步骤包括：判断本车道另一侧车道的道路状况是否允许本车向该侧车道变道；若本车道另一侧车道的道路状况允许本车向该侧车道变道，则控制本车向该侧车道变道；若本车道另一侧车道的道路状况不允许本车向该侧车道变道，则在本车车道内将本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整。

进一步的，在本车车道内将本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整的步骤之后还包括：计算本车与别入车辆之间的距离变化，并判断别入车辆在本车道中的位置；若本车与别入车辆之间的距离逐渐增大且别入车辆已经在本车道正中行驶，则调整本车的横向期望运动路径至本车车道中线附近。

本发明提供的智能车防别车的控制装置，包括行车信息采集系统和控制系统，所述行车信息采集系统用于采集本车与别入车辆之间的距离，并将其传给控制系统，所述控制系统用于比较本车与别入车辆之间的距离与一安全跟车距离之间的关系，根据比较结果判定是否需要进行防别车控制，并在需要进行防别车控制时，计算本车与别入车辆之间距离的变化，根据本车与别入车辆之间距离的变化确定需要进行的防别车控制的类型，以及根据防别车控制的类型确定防别车控制方案。

进一步的，在比较本车与别入车辆之间的距离与一安全跟车距离之间的关系时，若本车与别入车辆之间的距离大于或等于安全跟车距离，则所述控制系统判定不需要进行防别车控制，由所述行车信息采集系统继续检测本车与别入车辆之间的距离；若本车与别入车辆之间的距离小于安全跟车距离，则所述控制系统判定需要进行防别车控制，进一步计算本车与别入车辆之间距离的变化，根据本车与别入车辆之间距离的变化确定需要进行的防别车控制的类型，并根据防别车控制的类型确定防别车控制方案。

进一步的，若所述控制系统计算得知本车与别入车辆之间的距离逐渐增大，则判定需要进行纵向恒速防别车控制；若所述控制系统计算得知本车与别入车辆之间的距离逐渐减小或保持不变，则判定需要进行纵向减速防别车控制；若所述控制系统计算得知本车与别入车辆之间的距离逐渐减小或保持不变，且本车与别入车辆的预计碰撞时间小于设定的碰撞时间阈值，则判定在进行纵向减速防别车控制的同时进行横向防别车控制。

进一步的，所述智能车防别车的控制装置进一步包括驱动电机和制动系统，所述控制系统在进行纵向恒速防别车控制时，将本车的当前车速设为本车的期望车速，对之后的本车车速做闭环控制以跟随期望车速，将闭环控制的输出结果作为对地扭矩请求，利用驱动电机根据对地扭矩请求控制车速的增减，使本车车速保持在期望车速；

所述控制系统在进行纵向减速防别车控制时，计算本车与别入车辆之间的相对速度，将一小于别入车辆车速的速度作为本车的期望车速，并根据本车的期望车速和车辆的动力学方程计算本车的期望制动力，利用制动系统根据期望制动力将本车车速降至期望车速；

所述行车信息采集系统包括车载雷达系统和车载摄像系统，所述控制系统在进行横向防别车控制时，利用车载雷达系统采集的本车与别入车辆之间的横向距离信息和车载摄像系统采集的车道线和车辆图像信息判断相邻车道的车辆是否开始靠近本车道且有别入本车道的趋势，若相邻车道的车辆有别入本车道的趋势，则根据行车信息采集系统采集的本车道另一侧车道的道路状况判断本车另一侧车道是否允许本车向该侧车道变道，若允许则控制本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整，若不允许则控制本车的横向期望运动路径在本车车道内向远离别入车辆的一侧调整。

本发明通过检测本车与别入车辆之间的距离变化，制定合适的防别车控制方案，从而在下其它车辆近距离别入本车车道时，做出恰当的车辆扭矩、制动和转向控制响应，在保证不发生碰撞等危险的情况下尽可能地避免不必要的急剧刹车响应并与别入车辆保持足够安全的车辆间距，以提升智能车在被别车情况下的驾驶舒适性和驾乘体验。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明实施例的智能车防别车的控制方法的流程框图。

图2所示为本车和别车的第一种的位置关系示意图；

图3所示为纵向恒速防别车控制时采用的控制逻辑示意图；

图4所示为本车和别车的第二种的位置关系示意图；

图5所示为本车和别车的第三种的位置关系示意图；

图6所示为本车和别车的第四种的位置关系示意图；

图7所示为本车和别车的第五种的位置关系示意图；

图8所示为本车和别车的第六种的位置关系示意图；

图9所示为本车和别车的第七种的位置关系示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。

本发明的智能车防别车的控制方法主要适用于高速工况下，在本发明中，别入车辆指本来不在本车车道内行驶，但在行驶过程中通过变道的方式进入本车前方的车辆，本发明中的别入车辆通常指距离本车的纵向距离最小的别入车辆。如图1所示，本发明的方法包括如下步骤：

步骤s1：以设定的时间间隔检测本车与别入车辆之间的距离；

在本步骤中，本车与别入车辆之间的距离通过车载雷达系统监测，在没有特别说明的情况下，本发明需要检测的距离通常指本车与别入车辆之间的纵向距离。检测本车与别入车辆之间距离的时间间隔可以根据需要进行设定，例如该时间间隔为0.1秒。

步骤s2：比较本车与别入车辆之间的距离与一安全跟车距离之间的关系，并根据比较结果来判定是否需要进行防别车控制。

在本步骤中，车载雷达系统每次检测到本车与别入车辆之间的距离时都需要将对应的数据传送至ecu(electroniccontrolunit，电子控制单元)，由ecu将本车与别入车辆之间的距离数据与系统预先设定的安全跟车距离数据进行比对，若本车与别入车辆之间的距离大于或等于安全跟车距离，则判定本车目前不需要进行防别车控制，并返回步骤s1，继续以设定的时间间隔检测本车与别入车辆之间的距离；若本车与别入车辆之间的距离小于安全跟车距离，则判定本车需要进行防别车控制，并进入步骤s3，进行防别车控制的相关流程。

步骤s3：计算本车与别入车辆之间距离的变化，并根据本车与别入车辆之间距离的变化确定需要进行的防别车控制的类型，根据防别车控制的类型确定防别车控制方案。

在本实施例中，步骤s3具体包括：

步骤s31：根据判定的结果判断是否需要进一步计算本车与别入车辆之间距离的变化；

步骤s32：根据本车与别入车辆之间距离的变化确定需要进行的防别车控制的类型；以及

步骤s33：根据防别车控制的类型确定防别车控制方案。

在步骤s31中，本车与别入车辆之间距离变化的计算也由电子控制单元ecu执行。当步骤s2中判定本车需要进行防别车控制时，需要进一步计算本车与别入车辆之间距离的变化。

在步骤s32中，若ecu判定本车与别入车辆之间的距离逐渐增大，即本车与别入车辆在t1时刻的距离l1大于t0时刻的距离l0(如图2所示)，则判定需要进行纵向恒速防别车控制，保持当前车速，直至本车与别入车辆之间的距离增大至安全跟车距离，然后控制本车自由驾驶。

如图3所示，在进行纵向恒速防别车控制时制定的控制方案为：将本车的当前车速设为本车的期望车速，对之后的本车车速做闭环控制以跟随期望车速，控制过程中将闭环控制的输出结果作为智能车的对地扭矩请求输出给驱动电机，利用驱动电机控制车速的增减，使本车车速保持在期望车速；

在步骤s32中，若ecu判定本车与别入车辆之间的距离逐渐减小或保持不变，即本车与别入车辆在t0时刻的距离l0大于或等于t1时刻的距离l1(如图4所示)，则判定需要进行纵向减速防别车控制。

在进行纵向减速防别车控制时制定的控制方案为：根据本车与别入车辆之间的距离变化速率计算本车与别入车辆之间的相对速度vr＝(l1-l0)/(t1-t0)，根据本车与别入车辆之间的相对速度vr计算别入车辆的车速vf＝vr+v(v为本车的当前车速)，将一小于别入车辆车速的速度vf-2km/h作为本车的期望车速(期望车速与别入车辆车速之间的差值可以根据需要调整)，根据本车的期望车速得到期望相对速度vr-2，根据期望相对速度和本车与别入车辆之间的距离计算本车的期望加速度a＝-(vr-2)*(vr-2)/2l，并根据本车的期望加速度a和车辆的动力学方程计算本车的期望制动力，利用制动系统将本车车速降至期望车速。

在步骤s32中，若确定需要进行纵向减速防别车控制，则还需进一步根据本车与别入车辆的预计碰撞时间判断是否需要同时进行横向防别车控制。

根据本车与别入车辆的预计碰撞时间判断是否需要同时进行横向防别车控制的步骤中：

需要计算本车与别入车辆之间的相对速度vr，根据本车与别入车辆之间的距离l＝l1-l0和相对速度vr计算本车与别入车辆的预计碰撞时间tc，并比较预计碰撞时间tc与一设定碰撞时间阈值ts之间的关系，以并根据预计碰撞时间tc与设定碰撞时间阈值ts之间的关系判断是否需要在进行纵向减速防别车控制的同时进行横向防别车控制。

在根据预计碰撞时间tc与设定碰撞时间阈值ts之间的关系判断是否需要在进行纵向减速防别车控制的同时进行横向防别车控制的步骤中：

若本车与别入车辆的预计碰撞时间tc大于设定碰撞时间阈值ts，则判定不需要在进行纵向减速防别车控制的同时进行横向防别车控制；

若本车与别入车辆的预计碰撞时间tc小于设定碰撞时间阈值ts，则判定需要在进行纵向减速防别车控制的同时进行横向防别车控制。

在步骤s32中，若判定在进行纵向减速防别车控制的同时进行横向防别车控制，则采取的横向防别车控制方案具体包括如下步骤：

步骤s321：判断相邻车道车辆是否开始靠近本车道且有别入本车道的趋势；

在本步骤中，判断相邻车道车辆是否开始靠近本车道且有别入本车道的趋势主要是通过车载雷达系统采集的本车与别入车辆之间的横向距离信息和车载摄像系统采集的车道线及车辆图像信息来综合判断。

在步骤s321中，若判断相邻车道的车辆没有别入本车道的动作(如图5所示)，则本车的横向期望运动路径保持不变，系统期望本车继续沿本车道的中线行驶；

在步骤s321中，若判断相邻车道的车辆有别入本车道的趋势(如图6所示)，则将本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整。

具体地，将本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整时还需要进行如下操作：

进一步判断本车道另一侧车道的道路状况是否允许本车向该侧车道变道，即本车道另一侧的车道中是否存在妨碍本车变道的其它车辆或障碍物；

若本车道另一侧车道的道路状况允许本车向该侧车道变道，即本车道另一侧的车道中不存在妨碍本车变道的其它车辆或障碍物(如图7所示)，则将本车的横向期望运动路径向向该侧车道调整，通过调整本车的转向角大小，控制本车向该侧车道变道；

若本车道另一侧车道的道路状况不允许本车向该侧车道变道，即本车道另一侧的车道中存在妨碍本车变道的其它车辆或障碍物(如图8所示)，则在本车车道内将本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整，通过调整本车的转向角大小，控制车辆在本车车道内向远离别入车辆的一侧运动。

进一步地，在本车车道内将本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整的步骤之后还包括：

进一步计算本车与别入车辆之间的距离变化，并判断别入车辆在本车道中的位置；

如图9所示，若本车与别入车辆之间的距离逐渐增大且别入车辆已经在本车道正中行驶，则调整本车的横向期望运动路径至本车车道中线附近。

另外，本发明还提供一种智能车防别车的控制系统。本发明的智能车防别车的控制系统主要包括行车信息采集系统、控制系统、驱动系统和制动系统。

其中，行车信息采集系统包括车载雷达系统和车载摄像系统。控制系统可以为行车电脑，例如ecu(electroniccontrolunit，电子控制单元)。驱动系统可以包括驱动电机。制动系统可以包括刹车。

与本发明的智能车防别车的控制方法相对应，智能车防别车的控制系统的行车信息采集系统用于采集本车与别入车辆之间的距离，并将其传给控制系统，控制系统用于比较本车与别入车辆之间的距离与一安全跟车距离之间的关系，根据比较结果判定是否需要进行防别车控制，并在需要进行防别车控制时，计算本车与别入车辆之间距离的变化，根据本车与别入车辆之间距离的变化确定需要进行的防别车控制的类型，以及根据防别车控制的类型确定防别车控制方案。

在比较本车与别入车辆之间的距离与一安全跟车距离之间的关系时，若本车与别入车辆之间的距离大于或等于安全跟车距离，则控制系统判定不需要进行防别车控制，由所述行车信息采集系统继续检测本车与别入车辆之间的距离；若本车与别入车辆之间的距离小于安全跟车距离，则控制系统判定需要进行防别车控制，进一步计算本车与别入车辆之间距离的变化，根据本车与别入车辆之间距离的变化确定需要进行的防别车控制的类型，并根据防别车控制的类型确定防别车控制方案。

若控制系统计算得知本车与别入车辆之间的距离逐渐增大，则判定需要进行纵向恒速防别车控制，保持当前车速，直至本车与别入车辆之间的距离增大至安全跟车距离；若控制系统计算得知本车与别入车辆之间的距离逐渐减小或保持不变，则判定需要进行纵向减速防别车控制；若控制系统计算得知本车与别入车辆之间的距离逐渐减小或保持不变，且本车与别入车辆的预计碰撞时间小于设定的碰撞时间阈值，则判定在进行纵向减速防别车控制的同时进行横向防别车控制。

在进行纵向恒速防别车控制时，控制系统将本车的当前车速设为本车的期望车速，对之后的本车车速做闭环控制以跟随期望车速，将闭环控制的输出结果作为对地扭矩请求，利用驱动系统根据对地扭矩请求控制车速的增减，使本车车速保持在期望车速。

在进行纵向减速防别车控制时，控制系统计算本车与别入车辆之间的相对速度，将一小于别入车辆车速的速度作为本车的期望车速，并根据本车的期望车速和车辆的动力学方程计算本车的期望制动力，利用制动系统根据期望制动力将本车车速降至期望车速。

在进行横向防别车控制时，控制系统利用车载雷达系统采集的本车与别入车辆之间的横向距离信息和车载摄像系统采集的车道线和车辆图像信息判断相邻车道的车辆是否开始靠近本车道且有别入本车道的趋势，若相邻车道的车辆有别入本车道的趋势，则根据行车信息采集系统采集的本车道另一侧车道的道路状况判断本车另一侧车道是否允许本车向该侧车道变道，若允许则控制本车的横向期望运动路径向远离别入车辆的一侧调整，若不允许则控制本车的横向期望运动路径在本车车道内向远离别入车辆的一侧调整；若控制系统控制本车的横向期望运动路径在本车车道内向远离别入车辆的一侧调整，则还需要进一步计算本车与别入车辆之间的距离变化，并判断别入车辆在本车道中的位置，若本车与别入车辆之间的距离逐渐增大且别入车辆已经在本车道正中行驶，则控制本车的横向期望运动路径调整至本车车道中线附近。

综上所述，本发明通过检测本车与别入车辆之间的距离变化，制定合适的防别车控制方案，在进行纵向恒速防别车控制时，通过设定本车期望速度，进行当前车速和本车期望速度之间的闭环控制，精确地计算驱动电机的对地输出扭矩，在进行纵向减速防别车控制时，通过计算本车期望加速度，精确地计算本车期望制动力，在进行横向防别车控制时，通过计算横向期望运动路径，可以精确地计算方向盘期望扭矩或期望转向角，从而在下其它车辆近距离别入本车车道时，做出恰当的车辆扭矩、制动和转向控制响应，在保证不发生碰撞等危险的情况下尽可能地避免不必要的急剧刹车响应并与别入车辆保持足够安全的车辆间距，以提升智能车在被别车情况下的驾驶舒适性和驾乘体验；另外，本发明通过本车与别入车辆之间距离的变化来判定别入车辆的车速是快还是慢，绕开了车载雷达系统对障碍车速度检测不准的问题，使智能车可以采取更加准确的响应措施，防止出现碰撞等安全事故；进一步地，本发明通过调整横向期望运动路径，能够让智能车与别入车辆之间始终保持足够安全的车辆间距，提升智能驾驶的安全性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。